Question

（2013?重慶）化學在環(huán)境保護中起著十分重要的作用，催化反硝化法和電化學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，反應進行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2．
①N₂的結構式為

N≡N

．
②上述反應的離子方程式為，其平均反應速率υ（NO₃^-）為

0.001

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NO₂^-水解的方法

加水、升高溫度、加酸

．
（2）電化學降解NO₃^-的原理如圖所示．
①電源正極為

A

（填A或B），陰極反應式為

2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O

．
②若電解過程中轉移了2mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差（△m_左-△m_右）為

14.4

g．

Answer 1

分析：（1）①氮氣分子中氮原子間存在3個共用電子對；
②在催化劑條件下，氫氣和硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應生成氮氣、水和氫氧根離子；先根據(jù)溶液pH的變化計算氫氧根離子反應速率，再根據(jù)氫氧根離子和硝酸根離子之間的關系式計算硝酸根離子反應速率；
③亞硝酸根離子水解是吸熱反應，根據(jù)外界條件對其水解反應影響來分析；
（2）①由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為負極，A為電源正極；在陰極反應是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有氫離子參與反應且有水生成；
②轉移2mol電子時，陽極（陽極反應為H₂O失電子氧化為O₂和H⁺）消耗1mol水，產(chǎn)生2molH⁺進入陰極室，陽極室質量減少18g；陰極室中放出0.2molN₂（5.6g），同時有2molH⁺（2g）進入陰極室．

解答：解：（1）①N₂分子中氮原子間通過氮氮三鍵結合，因此其結構式為N≡N，故答案為：N≡N；
②利用溶液pH變化可知有OH^-生成，再結合原子守恒可寫出反應的離子方程式為：
2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，利用離子方程式知v（NO₃^-）=v（OH^-）=

10-2-10-7

10

mol/（L?min）=0.001 mol/（L?min），故答案為：2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，0.001；
③亞硝酸鹽水解是吸熱反應，且水解時生成氫氧根離子，稀釋亞硝酸鹽溶液能促進其水解，所以要使NO₂^-水解使溶液中c（OH^-）變大，可促進NO₂^-水解的措施有加熱、加水或加酸等，故答案為：加水、升高溫度、加酸；
（2）①由圖示知在Ag-Pt電極上NO₃^-發(fā)生還原反應，因此Ag-Pt電極為陰極，則B為負極，A為電源正極；在陰極反應是NO₃^-得電子發(fā)生還原反應生成N₂，利用電荷守恒與原子守恒知有H₂O參與反應且有水生成，
所以陰極上發(fā)生的電極反應式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：A，2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O；
②轉移2mol電子時，陽極（陽極反應為H₂O失電子氧化為O₂和H⁺）消耗1mol水，產(chǎn)生2molH⁺進入陰極室，陽極室質量減少18g；陰極室中放出0.2molN₂（5.6g），同時有2molH⁺（2g）進入陰極室，因此陰極室質量減少3.6g，故膜兩側電解液的質量變化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g，
故答案為：14.4．

點評：本題考查結構式和離子方程式的書寫、電解原理等知識點，易錯題為（2）②，注意該題中陰極室有氫離子進入，易漏掉，為易錯點．