题目内容
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l0 min,溶液的pH由7变为l 2。
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-的原理如下图所示。
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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2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)为 g。
(1)催化反硝化法中,H2能将NO3-还原为N2。25℃时,反应进行l0 min,溶液的pH由7变为l 2。
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-的原理如下图所示。
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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2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(△m左-△m右)为 g。
(1)①N≡N 2NO3-+5H2
N2+2OH-+4H2O 0.001mol/(L·min)
③加酸,升高温度,加水
(2)A, 2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH- ②14.4
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③加酸,升高温度,加水
(2)A, 2NO3-+6H2O+10e-=N2+12OH- ②14.4
试题分析:(1) ②废水不应显酸性(HNO3易挥发),而是中性或碱性,所以O2-在水中以H2O或OH-形式存在,有题意也可看出生成OH-(溶液pH由7变为12),依据氧化还原反应规律可配平:
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pH=12
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υ(NO3-)=υ(OH-)= 1×10-10mol·L-1 /10min= 0.001mol·L-1·min-1
③由方程式知NO2-+H2O
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(2)①2
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O2-+H2O=2OH-,可以写出阴极反应式:2NO3-+6H2O+10e-= N2↑+12OH-
② 左(+)阳极:4H2O(OH-)-4e-=4H++O2↑+2H2O
右(- )阴极:2NO3-+6H2O+10e-= N2↑+12OH-
10 e-
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10mol
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2mol 0.5mol 0.2mol 2mol
由于阴阳极之间被质子交换膜隔开,左侧电解产生的H+会穿过质子交换膜进入右侧,所以:
△m左=m(O2)+m(H+)=0.5mol×32g·mol-1+2mol×1g·mol-1="18g"
△m右= m(N2)-m(H+)=0.2mol×28g·mol-1-2mol×1g·mol-1=3.6g
△m左-△m右="18g-3.6g" = 14.4g
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