化学在环境保护中趁着十分重要的作用,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NO3—还原为N2,25℃时,反应进行10min,溶液的pH由7变为12。
①N2的结构式为 。
②上述反应离子方程式为 ,
其平均反应速率v(NO3—)为 mol ∙L—1 ∙min—1
③还原过程中可生成中间产物NO2—,写出3
种促进NO2—水解的方法 。
(2)电化学降解NO3—的原理如题11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2mol电子,则膜两侧
电解液的质量变化差(△m左-△m右)为 g。
(1)①N≡N ②2NO3-+5H2N2+2OH-+4H2O 0.001 ③加酸,升高温度,加水
(2)①A, 2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH- ②14.4
【解析】(1)①N2分子中氮原子间通过氮氮三键结合,因此其结构式为N≡N;②利用溶液pH变化可知有OH-生成,再结合原子守恒可写出反应的离子方程式;利用离子方程式知v(NO3-)=v(OH-)=(10-2-10-7)/10=0.001mol/(L·min);③水解是吸热反应,NO2-水解使溶液中c(OH-)变大,因此可促进NO2-水解的措施有加热、加水或加酸等。(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H2O参与反应且有OH-生成;②转移2mol电子时,阳极(阳极反应为H2O失电子氧化为O2和H+)消耗1mol水,产生2molH+进入阴极室,阳极室质量减少18g;阴极室中放出0.2molN2(5.6g),同时有2molH+(2g)进入阴极室,因此阴极室质量减少3.6g,故膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)=18g-3.6g=14.4g。
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