Question

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(yīng)進行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2。

①N₂的結(jié)構(gòu)式為                    。

②上述反應(yīng)的離子方程式為                                             ，其平均反應(yīng)速率υ(NO₃^－)為                  mol·L^－1min^-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                       。

（2）電化學降解NO₃^－的原理如圖所示。

①電源正極為          （填A(yù)或B），陰極反應(yīng)式為                。

②若電解過程中轉(zhuǎn)移了2mol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

【答案】

（14分）

（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

【解析】

（1）①N₂分子含氮氮三鍵，繼而可寫出結(jié)構(gòu)式。

②根據(jù)題目所給條件，可知反應(yīng)物為NO₃?和H₂，產(chǎn)物為N₂和2OH?，根據(jù)原子守恒可推出還生成水，配平可得出離子方程式；溶液的pH由7變?yōu)?2，可知生成的C(OH?)=0.01mol?L?¹，則V(NO₃?)= 0.01mol?L?¹÷10min="0.001" mol?L?¹?min^-1。

③因為水解反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，NO₂-水解生成OH?，根據(jù)平衡移動原理，可知加酸，升高溫度，加水，可促進NO₂^-的水解。

（2）①NO₂^-在陰極得電子生成N₂，所以B極為電源的負極，則A極為電源的正極，根據(jù)原子守恒和電荷守恒，反應(yīng)物還有H₂O，生成物還有OH?。配平地離子方程式。

②除了電極反應(yīng)會造成電解液的質(zhì)量變化，質(zhì)子通過質(zhì)子交換膜導電也會產(chǎn)生電解液的質(zhì)量變化，轉(zhuǎn)移2mol電子，會有2molH⁺從左側(cè)移動到右側(cè)，使左側(cè)電解液質(zhì)量減少2g，右側(cè)電解液質(zhì)量增加2g

左側(cè)電極反應(yīng)為H₂O電離的OH?放電：4OH?-4e?=2H₂O+O₂↑

4mol    32g

2mol     16g

所以轉(zhuǎn)移2mol電子，左側(cè)電解液共減少：16g+2g=18g

右側(cè)電極反應(yīng)為：2NO₃? + 6H₂O + 10e? = N₂↑+12OH?

10mol  28g

2mol   5.6g

H⁺移向右側(cè)，所以轉(zhuǎn)移2mol電子，右側(cè)電解液共減少：5.6g-2g=3.6g

因此兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化為：18g-3.6g=14.4g。

【考點定位】本題考查結(jié)構(gòu)式和方程式的書寫、反應(yīng)速率的計算、水解平衡的移動、電極的判斷和化學計算。