Question

化學在環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10 min，溶液的pH由7變為12。
①N₂的結構式為________。
②上述反應離子方程式為____________________，其平均反應速率v（NO₃^-）為________mol·L^－1·min^－1。
③還原過程中可生成中間產物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”或“B”），陰極反應式為______________。
②若電解過程中轉移了2 mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差（Δm_左－Δm_右）為________g。

Answer 1

（1）①N≡N　②2NO₃^-＋5H₂N₂＋2OH^－＋4H₂O　0.001�、奂铀�，升高溫度，加水
（2）①A　2NO₃^-＋6H₂O＋10e^－=N₂↑＋12OH^－
②14.4
點撥：知識：氧化還原反應方程式、電極反應方程式的書寫；電極名稱的判斷、根據電極反應式計算等。能力：全面考查學生運用所學的氧化還原反應原理、電化學原理分析問題和解決問題的能力，對化學計算的能力也進行了考查。試題難度：較難。

根據溶液的氧化還原反應規律及題意書寫離子方程式，根據電極上發生的反應類型判斷電極名稱，根據電極反應式及質子的移動方向分析溶液的質量變化。
（1）①N₂電子式為：N??N：，結構式為N≡N。②反應中堿性增強，故應有OH^－生成，根據得失電子守恒有：5H₂＋2NO₃^-——N₂＋OH^－，據電荷守恒有：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“越熱越水解、越稀越水解”，可知加熱或加水稀釋能促進水解；另外，降低生成物濃度，也可促進水解。
（2）①NO₃^-生成N₂發生了還原反應，應在電解池的陰極發生，故A為原電池的正極；陰極發生還原反應，故電極反應式為2NO₃^-＋6H₂O＋10e^－=N₂↑＋12OH^－。由電極反應式可知，通過2 mol電子，溶液減少的質量為5.6 g（N₂），同時有2 mol H^＋通過質子交換膜進入右側，故右側溶液減少3.6 g。
②正極發生的反應為4OH^－－4e^－=O₂↑＋2H₂O，每通過2 mol電子，生成16 g O₂，同時有2 mol H^＋通過質子交換膜進入右側，使左側溶液質量減少18 g，故兩側溶液減少的質量差為14.4 g。