Question

（13分）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（常温下）。

【 已知：pH=-lgc(H⁺),常温下，水溶液中c(H⁺)×c(OH^-)=10^-14 】

①N₂的结构式为________。

②请补充离子方程式，并进行配平：上述反应离子方程式为(配平为1不省略)

（ ）NO＋（ ）H₂ 催化剂 （ ）N₂＋（  ）H₂O＋（  ）__________，

其平均反应速率v(NO)=                mol·L^－1·min^－1。

（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，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm_左－Δm_右)为________g。

Answer

（1）①N≡N （2分）

②2NO3‾+5H2N2+2OH‾+4H2O （3分，配平全对的2分，OH‾对的1分） 0.001 （2分）

（2）① A （2分）2NO3‾+6H2O+10e‾=N2↑+12OH‾ （3分）

②14.4 （3分）

【解析】

试题分析：（1）①N2分子内N原子间形成了氮氮三键，所以结构式为：N≡N。

②根据原子守恒和电荷守恒，生成物还有OH‾，根据化合价变化，N元素由+5价降低为0价，以N2为研究对象，共降低10价，H2中H元素由0价升高至+1价，共升高2价，根据化合价升高和降低的价数相等，配平可得离子方程式：2NO3‾+5H2N2+2OH‾+4H2O；根据pH=-lgc(H+)，pH由7变为12，则溶液中H+浓度由10-7变为10-12，根据水溶液中c(H+)×c(OH-)=10-14 ，可得∆c（OH‾）=0.01mol•L‾1，则v(NO)=0.01mol•L‾1÷10min=0.001 mol·L－1·min－1。

（2）①电解池的右侧NO3‾转化为N2，N元素得电子发生还原反应，则Ag—Pt为电解池的阴极，B为电源的负极，所以电源正极为A；阴极发生NO3‾得电子生成N2，根据化合价和电子转移、原子守恒、电荷守恒可得电极反应式为：2NO3‾+6H2O+10e‾=N2↑+12OH‾

②电解池的左侧发生反应:2H2O—4e‾=4H++O2↑，若电解过程中转移了2 mol电子，放出0.5mol O2，2mol H+通过质子交换膜移向右侧，左侧电解质溶液质量减少：0.5mol×32g/mol+2mol×1g/mol=18g，电解池的右侧发生反应：2NO3‾+6H2O+10e‾=N2↑+12OH‾，若电解过程中转移了2 mol电子，放出0.2mol N2，从左侧进入2g H+，所以右侧电解质溶液质量减少：0.2mol×28g/mol—2g=3.6g，则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左－Δm右)为：18g—3.6g=14.4g。

考点：本题考查物质的结构与性质、方程式的书写、电解原理及相关计算。