Question

化学在环境保护中起着十分重要的作用．催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．
（1）催化反硝化法中，H₂能将NO₃^-还原为N₂．25℃时，反应进行l0min，溶液的pH由7变为12．
①N₂的结构式为______．
②上述反应的离子方程式为______，其平均反应速率v（NO₃^-）为______mol?L^-1?min^-1．
③还原过程中可生成中间产物NO₂^-，写出2种促进NO₂^-水解的方法
______．
（2）电化学降解NO₃^-的原理如图所示．
①电源正极为______（填“A”或“B”），阴极反应式为：______．
②若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差______（△m_左-△m_右）为g．

Answer 1

（1）①N₂分子中氮原子间通过氮氮三键结合，因此其结构式为N≡N，故答案为：N≡N；
②利用溶液pH变化可知有OH^-生成，再结合原子守恒可写出反应的离子方程式为：
2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，利用离子方程式知v（NO₃^-）=v（OH^-）=

10-2-10-7

10

mol/（L?min）=0.001 mol/（L?min），
故答案为：2NO₃^-+5H₂=N₂+2OH^-+4H₂O，0.001；
③亚硝酸盐水解是吸热反应，且水解时生成氢氧根离子，稀释亚硝酸盐溶液能促进其水解，所以要使NO₂^-水解使溶液中c（OH^-）变大，可促进NO₂^-水解的措施有加热、加水或加酸等，故答案为：加水、升高温度、加酸；
（2）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2mol电子时，阳极（阳极反应为H₂O失电子氧化为O₂和H⁺）消耗1mol水，产生2molH⁺进入阴极室，阳极室质量减少18g；阴极室中放出0.2molN₂（5.6g），同时有2molH⁺（2g）进入阴极室，因此阴极室质量减少3.6g，故膜两侧电解液的质量变化差（△m左-△m右）=18g-3.6g=14.4g，
故答案为：14.4．