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)?2。
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�、�2NO₃^-＋5H₂N₂＋2OH^－＋4H₂O　0.001�、奂铀�，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。

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。