Question

（13分）化學在環境保護中起著十分重要的作用。催化反硝化法和電化學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，反應進行10 min，溶液的pH由7變為12（常溫下）。
【 已知：pH=-lgc(H⁺),常溫下，水溶液中c(H⁺)×c(OH^-)=10^-14 】
①N₂的結構式為________。
②請補充離子方程式，并進行配平：上述反應離子方程式為(配平為1不省略)
（ ）NO＋（ ）H₂催化劑 （ ）N₂＋（ ）H₂O＋（ ）__________，
其平均反應速率v(NO)=               mol·L^－1·min^－1。
（2）電化學降解NO的原理如圖所示。
①電源正極為________(填“A”或“B”)，
陰極反應式為                                                。
②若電解過程中轉移了2 mol電子，則膜兩側電解液的質量變化差(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N原子間形成了氮氮三鍵，所以結構式為：N≡N。
②根據原子守恒和電荷守恒，生成物還有OH?，根據化合價變化，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，根據化合價升高和降低的價數相等，配平可得離子方程式：2NO₃?+5H₂N₂+2OH?+4H₂O；根據pH=-lgc(H⁺)，pH由7變為12，則溶液中H⁺濃度由10^-7變為10^-12，根據水溶液中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NO₃?轉化為N₂，N元素得電子發生還原反應，則Ag—Pt為電解池的陰極，B為電源的負極，所以電源正極為A；陰極發生NO₃?得電子生成N₂，根據化合價和電子轉移、原子守恒、電荷守恒可得電極反應式為：2NO₃?+6H₂O+10e?=N₂↑+12OH?
②電解池的左側發生反應:2H₂O—4e?=4H⁺+O₂↑，若電解過程中轉移了2 mol電子，放出0.5mol O₂，2mol H⁺通過質子交換膜移向右側，左側電解質溶液質量減少：0.5mol×32g/mol+2mol×1g/mol=18g，電解池的右側發生反應：2NO₃?+6H₂O+10e?=N₂↑+12OH?，若電解過程中轉移了2 mol電子，放出0.2mol N₂，從左側進入2g H⁺，所以右側電解質溶液質量減少：0.2mol×28g/mol—2g=3.6g，則膜兩側電解液的質量變化差(Δm_左－Δm_右)為：18g—3.6g=14.4g。
考點：本題考查物質的結構與性質、方程式的書寫、電解原理及相關計算。