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的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)_______。

②上述反應(yīng)離子方程式為_(kāi)_______________，其平均反應(yīng)速率v(NO)為_(kāi)_______mol·L^－1·min^－1。

③還原過(guò)程中可生成中間產(chǎn)物NO，寫(xiě)出3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_(kāi)_______(填“A”或“B”)，陰極反應(yīng)式為_(kāi)___________。

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

解析　(1)①N₂分子中，兩個(gè)氮原子以三個(gè)共用電子對(duì)相結(jié)合。②反應(yīng)物是H₂和NO，已知生成物之一是N₂，根據(jù)溶液pH的變化可知另一種生成物是OH^－，根據(jù)氧化還原反應(yīng)規(guī)律及質(zhì)量守恒可知還有一種生成物是H₂O，v(NO)＝v(OH^－)≈＝0.001 mol·L^－1·min^－1。③升高溫度、稀釋均可促進(jìn)水解；NO水解方程式為NO＋H₂OHNO₂＋OH^－，加酸可中和OH^－，使水解平衡正向移動(dòng)；加入水解呈酸性的鹽，如NH、Fe^3＋等也可促進(jìn)水解。(2)①與直流電源B相連的電極上，NO變?yōu)镹₂，發(fā)生了還原反應(yīng)，因此B是電源的負(fù)極，A是電源的正極。根據(jù)得失電子守恒和電荷守恒、元素守恒可寫(xiě)出陰極反應(yīng)式為2NO＋6H₂O＋10e^－===N₂↑＋12OH^－。②陽(yáng)極反應(yīng)式為10H₂O－20e^－===20H^＋＋5O₂↑，陰極反應(yīng)式為4NO＋12H₂O＋20e^－===2N₂↑＋24OH^－。電解過(guò)程中，若轉(zhuǎn)移20 mol電子，陽(yáng)極20 mol H^＋通過(guò)交換膜移向陰極，則陽(yáng)極質(zhì)量減少20 mol×1 g/mol＋5 mol×32 g/mol＝180 g；陰極質(zhì)量減少2 mol×28 g/mol－20 g＝36 g。即當(dāng)通過(guò)20 mol電子時(shí)，兩極質(zhì)量變化差Δm_左－Δm_右＝180 g－36 g＝144 g，顯然，當(dāng)轉(zhuǎn)移2 mol電子時(shí)，膜兩側(cè)電解液的質(zhì)量變化差為14.4 g。

答案　(1)①N≡N�、�2NO＋5H₂N₂＋2OH^－＋4H₂O　0.001　③加酸，升高溫度，加水　(2)①A　2NO＋6H₂O＋10e^－===N₂↑＋12OH^－�、�14.4