Question

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NO₃^-还原为N₂。25℃时，反应进行10 min，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，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm_左－Δm_右）为________g。

Answer

（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

点拨：知识：氧化还原反应方程式、电极反应方程式的书写；电极名称的判断、根据电极反应式计算等。能力：全面考查学生运用所学的氧化还原反应原理、电化学原理分析问题和解决问题的能力，对化学计算的能力也进行了考查。试题难度：较难。

【解析】根据溶液的氧化还原反应规律及题意书写离子方程式，根据电极上发生的反应类型判断电极名称，根据电极反应式及质子的移动方向分析溶液的质量变化。

（1）①N2电子式为：N⋮⋮N：，结构式为N≡N。②反应中碱性增强，故应有OH－生成，根据得失电子守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋OH－，据电荷守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2＋2NO3-N2＋2OH－＋4H2O。③水解的离子方程式为NO2-＋H2OHNO2＋OH－，据“越热越水解、越稀越水解”，可知加热或加水稀释能促进水解；另外，降低生成物浓度，也可促进水解。

（2）①NO3-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2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－。由电极反应式可知，通过2 mol电子，溶液减少的质量为5.6 g（N2），同时有2 mol H＋通过质子交换膜进入右侧，故右侧溶液减少3.6 g。

②正极发生的反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，每通过2 mol电子，生成16 g O2，同时有2 mol H＋通过质子交换膜进入右侧，使左侧溶液质量减少18 g，故两侧溶液减少的质量差为14.4 g。