Question

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NO₃^-還原為N₂，25℃時(shí)，反應(yīng)進(jìn)行10min，溶液的pH由7變?yōu)?2．
①N₂的結(jié)構(gòu)式為

 

．
②上述反應(yīng)離子方程式為

 

，其平均反應(yīng)速率v（NO₃^-）為

 

．
③還原過(guò)程中可生成中間產(chǎn)物NO₂^-，已知HNO₂為弱酸，寫(xiě)出3種促進(jìn)NO₂^-水解的方法

 

．
④在NaNO₂ 溶液中，質(zhì)子守恒表達(dá)式為

 

．
（2）電化學(xué)降解NO₃^-的原理如右圖所示．電源正極為

 

（填“A”或“B”），
陰極反應(yīng)式為：

 

．

Answer 1

考點(diǎn)：電解原理,氧化還原反應(yīng),硝酸的化學(xué)性質(zhì)

專(zhuān)題：電化學(xué)專(zhuān)題,元素及其化合物

分析：（1）①氮?dú)夥肿又械�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；
④在NaNO₂ 溶液中，
（2）①由圖示知在A(yíng)g-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．

解答： 解：（1）①N₂分子中氮原子間通過(guò)氮氮三鍵結(jié)合，因此其結(jié)構(gòu)式為N≡N，
故答案為：N≡N；
②利用溶液pH變化可知有OH^-生成，再結(jié)合原子守恒可寫(xiě)出反應(yīng)的離子方程式為：2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，
根據(jù)離子方程式知v（NO₃^-）=v（OH^-）=

10-2-10-7

10

mol/（L?min）=0.001 mol/（L?min），
故答案為：2NO₃^-+5H₂=N₂+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NO₂^-水解使溶液中c（OH^-）變大，可促進(jìn)NO₂^-水解的措施有加熱、加水或加酸等，
故答案為：加水、升高溫度、加酸；
④在NaNO₂溶液中，NO₂^-結(jié)合H⁺生成HNO₂，故質(zhì)子守恒表達(dá)式為：c（H⁺）+c（HNO₂）=c（OH^-），
故答案為：c（H⁺）+c（HNO₂）=c（OH^-）；
（2）由圖示知在A(yíng)g-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H₂O參與反應(yīng)且有水生成，
所以陰極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O，
故答案為：A；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O．

點(diǎn)評(píng)：本題考查結(jié)構(gòu)式和離子方程式的書(shū)寫(xiě)、電解原理等知識(shí)點(diǎn)，難度較大．注意該題中陰極室有氫離子進(jìn)入，為易錯(cuò)點(diǎn)．