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，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________。

②請補(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________(填“A”或“B”)，

陰極反應(yīng)式為 。

②若電解過程中轉(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________g。

 

Answer 1

（1）①N≡N （2分）

②2NO3?+5H2N2+2OH?+4H2O （3分，配平全對的2分，OH?對的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)化合價變化，N元素由+5價降低為0價，以N2為研究對象，共降低10價，H2中H元素由0價升高至+1價，共升高2價，根據(jù)化合價升高和降低的價數(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↑，若電解過程中轉(zhuǎn)移了2 mol電子，放出0.5mol O2，2mol H+通過質(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：本題考查物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、方程式的書寫、電解原理及相關(guān)計算。