Question

化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學(xué)降解法可用于治理水中硝酸鹽的污染。

（1）催化反硝化法中，H2能將NO3-還原為N2。25℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?/span>12。

①N2的結(jié)構(gòu)式為________。

②上述反應(yīng)離子方程式為____________________，其平均反應(yīng)速率v（NO3-）為________mol·L－1·min－1。

③還原過程中可生成中間產(chǎn)物NO2-，寫出3種促進(jìn)NO2-水解的方法________。

（2）電化學(xué)降解NO3-的原理如圖所示。

①電源正極為________（填“A”或“B”），陰極反應(yīng)式為______________。

②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差（Δm左－Δm右）為________g。

 

Answer 1

（1）①N≡N　②2NO3-＋5H2N2＋2OH－＋4H2O　0.001　③加酸，升高溫度，加水

（2）①A　2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－

②14.4

點(diǎn)撥：知識(shí)：氧化還原反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)方程式的書寫；電極名稱的判斷、根據(jù)電極反應(yīng)式計(jì)算等。能力：全面考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的氧化還原反應(yīng)原理、電化學(xué)原理分析問題和解決問題的能力，對(duì)化學(xué)計(jì)算的能力也進(jìn)行了考查。試題難度：較難。

【解析】根據(jù)溶液的氧化還原反應(yīng)規(guī)律及題意書寫離子方程式，根據(jù)電極上發(fā)生的反應(yīng)類型判斷電極名稱，根據(jù)電極反應(yīng)式及質(zhì)子的移動(dòng)方向分析溶液的質(zhì)量變化。

（1）①N2電子式為：N??N：，結(jié)構(gòu)式為N≡N。②反應(yīng)中堿性增強(qiáng)，故應(yīng)有OH－生成，根據(jù)得失電子守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋OH－，據(jù)電荷守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2＋2NO3-N2＋2OH－＋4H2O。③水解的離子方程式為NO2-＋H2OHNO2＋OH－，據(jù)“越熱越水解、越稀越水解”，可知加熱或加水稀釋能促進(jìn)水解；另外，降低生成物濃度，也可促進(jìn)水解。

（2）①NO3-生成N2發(fā)生了還原反應(yīng)，應(yīng)在電解池的陰極發(fā)生，故A為原電池的正極；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－。由電極反應(yīng)式可知，通過2 mol電子，溶液減少的質(zhì)量為5.6 g（N2），同時(shí)有2 mol H＋通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，故右側(cè)溶液減少3.6 g。

②正極發(fā)生的反應(yīng)為4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，每通過2 mol電子，生成16 g O2，同時(shí)有2 mol H＋通過質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，使左側(cè)溶液質(zhì)量減少18 g，故兩側(cè)溶液減少的質(zhì)量差為14.4 g。