Question

（13分）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（常溫下）。
【 已知：pH=-lgc(H⁺),常溫下，水溶液中c(H⁺)×c(OH^-)=10^-14 】
①N₂的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)_______。
②請(qǐng)補(bǔ)充離子方程式，并進(jìn)行配平：上述反應(yīng)離子方程式為(配平為1不省略)
（ ）NO＋（ ）H₂催化劑 （ ）N₂＋（ ）H₂O＋（ ）__________，
其平均反應(yīng)速率v(NO)=               mol·L^－1·min^－1。
（2）電化學(xué)降解NO的原理如圖所示。
①電源正極為_(kāi)_______(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，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm_左－Δm_右)為_(kāi)_______g。

Answer 1

（1）①N≡N （2分）
②2NO₃?+5H₂N₂+2OH?+4H₂O （3分，配平全對(duì)的2分，OH?對(duì)的1分） 0.001 （2分）
（2）① A （2分）2NO₃?+6H₂O+10e?=N₂↑+12OH? （3分）
②14.4 （3分）

解析試題分析：（1）①N₂分子內(nèi)N原子間形成了氮氮三鍵，所以結(jié)構(gòu)式為：N≡N。
②根據(jù)原子守恒和電荷守恒，生成物還有OH?，根據(jù)化合價(jià)變化，N元素由+5價(jià)降低為0價(jià)，以N₂為研究對(duì)象，共降低10價(jià)，H₂中H元素由0價(jià)升高至+1價(jià)，共升高2價(jià)，根據(jù)化合價(jià)升高和降低的價(jià)數(shù)相等，配平可得離子方程式：2NO₃?+5H₂N₂+2OH?+4H₂O；根據(jù)pH=-lgc(H⁺)，pH由7變?yōu)?2，則溶液中H⁺濃度由10^-7變?yōu)?0^-12，根據(jù)水溶液中c(H⁺)×c(OH^-)=10^-14 ，可得?c（OH?）=0.01mol?L?¹，則v(NO)=0.01mol?L?¹÷10min=0.001 mol·L^－1·min^－1。
（2）①電解池的右側(cè)NO₃?轉(zhuǎn)化為N₂，N元素得電子發(fā)生還原反應(yīng)，則Ag—Pt為電解池的陰極，B為電源的負(fù)極，所以電源正極為A；陰極發(fā)生NO₃?得電子生成N₂，根據(jù)化合價(jià)和電子轉(zhuǎn)移、原子守恒、電荷守恒可得電極反應(yīng)式為：2NO₃?+6H₂O+10e?=N₂↑+12OH?
②電解池的左側(cè)發(fā)生反應(yīng):2H₂O—4e?=4H⁺+O₂↑，若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，放出0.5mol O₂，2mol H⁺通過(guò)質(zhì)子交換膜移向右側(cè)，左側(cè)電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少：0.5mol×32g/mol+2mol×1g/mol=18g，電解池的右側(cè)發(fā)生反應(yīng)：2NO₃?+6H₂O+10e?=N₂↑+12OH?，若電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，放出0.2mol N₂，從左側(cè)進(jìn)入2g H⁺，所以右側(cè)電解質(zhì)溶液質(zhì)量減少：0.2mol×28g/mol—2g=3.6g，則膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差(Δm_左－Δm_右)為：18g—3.6g=14.4g。
考點(diǎn)：本題考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、方程式的書(shū)寫(xiě)、電解原理及相關(guān)計(jì)算。