Question

19．化学在环境保护中起着十分重要的作用，电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．电化学降解NO₃^-的原理如图所示．据图回答：
（1）电源正极为A（填A或B），阴极的电极反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O．
（2）若电解过程中转移了5mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）为36 g．

Answer 1

分析 （1）由图示知在Ag-Pt电极上NO₃^-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；
阴极反应是NO₃^-得电子发生还原反应生成N₂，利用电荷守恒与原子守恒知有氢离子参与反应且有水生成；
（2）转移5mol电子时，阳极（阳极反应为H₂O失电子氧化为O₂和H⁺）消耗2.5mol水，产生5molH⁺进入阴极室，阳极室质量减少45g；阴极的电极反应式为2NO₃^-+6H⁺+10e^-=N₂↑+6OH^-，转移5mol电子，阴极室中放出0.5molN₂（14g），同时有5molH⁺（5g）进入阴极室．

解答 解：（1）由图示知在Ag-Pt电极上NO₃^-发生还原反应，因此Ag-Pt电极为阴极，则B为负极，A为电源正极；
在阴极反应是NO₃^-得电子发生还原反应生成N₂，利用电荷守恒与原子守恒知有H₂O参与反应且有水生成，所以阴极上发生的电极反应式为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O，故答案为：A；2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂+6H₂O；
（2）转移5mol电子时，阳极（阳极反应为H₂O失电子氧化为O₂和H⁺）消耗2.5mol水，产生5molH⁺进入阴极室，阳极室质量减少45g；阴极的电极反应式为2NO₃^-+6H⁺+10e^-=N₂↑+6OH^-，转移5mol电子，阴极室中放出0.5molN₂（14g），同时有5molH⁺（5g）进入阴极室，因此阴极室质量减少9g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=45g-9g=36g，
故答案为：36．

点评 本题考查电解原理、电极反应式书写、电解计算等知识点，（2）要注意该题中阴极室有氢离子进入，易漏掉，为易错点，题目难度中等，侧重于考查学生的分析能力和计算能力．