Question

【题目】化学在环境保护中起着十分重要的作用。催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。

(1)催化反硝化法中，H2能将NO还原为N2。25 ℃时，反应进行10 min，溶液的pH由7变为12。

①N2的电子式为________。

②上述反应离子方程式为____________，其平均反应速率v(NO)＝_____mol·L－1·min－1。

③还原过程中可生成中间产物NO，写出三种促进NO水解的方法：______________。

(2)电化学降解NO的原理如图所示。

①电源正极为________(填“A”或“B”)，阴极反应式为_______________。

②若电解过程中转移了2 mol电子，则质子交换膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为________g。

Answer 1

【答案】2NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O0.001加酸，升高温度，加水A　2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－14.4

【解析】

①氮气为共价分子，氮原子间存在3个共用电子对。

②在催化剂条件下,氢气和硝酸根离子发生氧化还原反应生成氮气、水和氢氧根离子；先根据溶液pH的变化计算氢氧根离子反应速率，再根据氢氧根离子和硝酸根离子之间的关系式计算硝酸根离子反应速率。

③亚硝酸根离子水解是吸热反应,根据外界条件对其水解反应影响来分析。

(2) ①由图示知在Ag-Pt电极上NO3-发生还原反应,因此Ag-Pt电极为阴极,则B为负极,A为电源正极；在阴极反应是NO3-得电子发生还原反应生成N2，利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成。

②两极的质量差实际上阳极消耗水的质量和阴极析出N2、质子交换膜进入H+的质量之差，由两极的反应方程式可得：H2O-2e-、N2-10H+-10e-，左侧减重18g，右侧减重5.6-2=3.6g，然后计算Δm左－Δm右。

(1)①N2为共价分子，氮氮间形成三键，其电子式为NN；正确答案：。

②反应中碱性增强，故应有OH－生成，再结合原子守恒可写出反应的离子方程式为: 5H2＋2NON2＋2OH－＋4H2O；根据速率的计算公式v=△c/△t可知：v(NO)＝v(OH-)=(10-2-10-7)/10=0.001 mol·L－1·min－1；正确答案：NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O；0.001。

③亚硝酸盐水解是吸热反应,且水解时生成氢氧根离子,稀释亚硝酸盐溶液能促进其水解,所以要使NO水解使溶液中c(OH-)变大,可促进NO水解的措施有加热、加水或加酸等；正确答案:加水、升高温度、加酸。

(2)①NO生成N2发生了还原反应，应在电解池的阴极发生，故A为原电池的正极；阴极发生还原反应，故电极反应式为2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－；正确答案：A；2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－。

②由电极反应式可知，转移2mol电子，溶液减少的质量[m(N2)]为5.6 g，同时有2molH＋通过质子交换膜进入右侧，故右侧溶液减少3.6g。阳极发生的反应为4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，每转移2mol电子，生成16gO2，同时有2mol H＋通过质子交换膜进入右侧，使左侧溶液质量减少18g，故两侧溶液减少的质量差为14.4 g；正确答案：14.4。