Question

【題目】化學(xué)在環(huán)境保護(hù)中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學(xué)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NO還原為N2。25 ℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10 min，溶液的pH由7變?yōu)?2。

①N2的電子式為________。

②上述反應(yīng)離子方程式為____________，其平均反應(yīng)速率v(NO)＝_____mol·L－1·min－1。

③還原過(guò)程中可生成中間產(chǎn)物NO，寫出三種促進(jìn)NO水解的方法：______________。

(2)電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。

①電源正極為________(填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)式為_______________。

②若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，則質(zhì)子交換膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm左－Δm右)為________g。

Answer 1

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

【解析】

①氮?dú)鉃楣矁r(jià)分子，氮原子間存在3個(gè)共用電子對(duì)。

②在催化劑條件下,氫氣和硝酸根離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)�、水和氫氧根離子；先根據(jù)溶液pH的變化計(jì)算氫氧根離子反應(yīng)速率，再根據(jù)氫氧根離子和硝酸根離子之間的關(guān)系式計(jì)算硝酸根離子反應(yīng)速率。

③亞硝酸根離子水解是吸熱反應(yīng),根據(jù)外界條件對(duì)其水解反應(yīng)影響來(lái)分析。

(2) ①由圖示知在Ag-Pt電極上NO3-發(fā)生還原反應(yīng),因此Ag-Pt電極為陰極,則B為負(fù)極,A為電源正極；在陰極反應(yīng)是NO3-得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成N2，利用電荷守恒與原子守恒知有氫離子參與反應(yīng)且有水生成。

②兩極的質(zhì)量差實(shí)際上陽(yáng)極消耗水的質(zhì)量和陰極析出N2、質(zhì)子交換膜進(jìn)入H+的質(zhì)量之差，由兩極的反應(yīng)方程式可得：H2O-2e-、N2-10H+-10e-，左側(cè)減重18g，右側(cè)減重5.6-2=3.6g，然后計(jì)算Δm左－Δm右。

(1)①N2為共價(jià)分子，氮氮間形成三鍵，其電子式為NN；正確答案：。

②反應(yīng)中堿性增強(qiáng)，故應(yīng)有OH－生成，再結(jié)合原子守恒可寫出反應(yīng)的離子方程式為: 5H2＋2NON2＋2OH－＋4H2O；根據(jù)速率的計(jì)算公式v=△c/△t可知：v(NO)＝v(OH-)=(10-2-10-7)/10=0.001 mol·L－1·min－1；正確答案：NO＋5H2N2＋2OH－＋4H2O；0.001。

③亞硝酸鹽水解是吸熱反應(yīng),且水解時(shí)生成氫氧根離子,稀釋亞硝酸鹽溶液能促進(jìn)其水解,所以要使NO水解使溶液中c(OH-)變大,可促進(jìn)NO水解的措施有加熱、加水或加酸等；正確答案:加水、升高溫度、加酸。

(2)①NO生成N2發(fā)生了還原反應(yīng)，應(yīng)在電解池的陰極發(fā)生，故A為原電池的正極；陰極發(fā)生還原反應(yīng)，故電極反應(yīng)式為2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－；正確答案：A；2NO＋6H2O＋10e－===N2↑＋12OH－。

②由電極反應(yīng)式可知，轉(zhuǎn)移2mol電子，溶液減少的質(zhì)量[m(N2)]為5.6 g，同時(shí)有2molH＋通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，故右側(cè)溶液減少3.6g。陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)為4OH－－4e－===O2↑＋2H2O，每轉(zhuǎn)移2mol電子，生成16gO2，同時(shí)有2mol H＋通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入右側(cè)，使左側(cè)溶液質(zhì)量減少18g，故兩側(cè)溶液減少的質(zhì)量差為14.4 g；正確答案：14.4。