Question

15．电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染．电化学降解NO${\;}_{3}^{-}$的原理如图所示，下列说法不正确的是（　　）

• A． 铅蓄电池的A极为正极，电极材料为PbO₂
• B． 该电解池的阴极反应式为：2NO₃^-+12H⁺+10e^-═N₂↑+6H₂O
• C． 该电解池的总反应方程式为：2H₂O+4NO₃^-$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2N₂↑+5O₂↑+4OH^-
• D． 若电解过程中转移2mol电子，则交换膜右侧电解液的质量减少5.6g

Answer 1

分析 A．该装置中，硝酸根离子得电子发生还原反应，则Ag-Pt电极为阴极、Pt电极为阳极，A应为正极；
C．硝酸根离子被还原生成氮气，阳极生成氧气，据两极上的反应书写总反应式；
B．阴极上硝酸根离子得电子发生还原反应；
D．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．

解答 解：A．根据图知，电解槽右边部分N元素化合价由+5价变为0价，所以硝酸根离子发生还原反应，则Ag-Pt电极为阴极、Pt电极为阳极，所以A是正极，电极材料为PbO₂，故A正确；
B．阴极上硝酸根离子得电子发生还原反应，氢离子通过质子交换膜进入右侧，电极反应式为2NO₃^-+12H⁺+10e^-=N₂↑+6H₂O，故B正确；
C．硝酸根离子被还原生成氮气，阳极生成氧气，电解总方程式为2H₂O+4NO₃^- $\frac{\underline{\;通电\;}}{\;}$2N₂↑+5O₂↑+4OH^-，故C正确；
D．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，阴极的电极反应式为2NO₃^-+6H⁺+10e^-=N₂↑+6OH^-，转移2mol电子，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D错误．
故选D．

点评 本题考查了电解原理，为高频考点，根据N元素化合价变化确定阴阳极、正负极，难点是电极反应式的书写，易错选项是D，注意氢离子还进入阴极室，很多同学往往只考虑析出的气体而导致错误，为易错点．