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

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10 min，溶液的pH由7变为12。 ①N2的结构式为________。 ②上述反应离子方程式为____________________，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3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2 mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差（Δm左－Δm右）为________g。

参考解答

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2025-06-17 18:27:16

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（1）①N≡N ②2NO3-＋5H2N2＋2OH－＋4H2O 0.001 ③加酸，升高温度，加水 （2）①A 2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－ ②14.4 点拨：知识：氧化还原反应方程式、电极反应方程式的书写；电极名称的判断、根据电极反应式计算等。能力：全面考查学生运用所学的氧化还原反应原理、电化学原理分析问题和解决问题的能力，对化学计算的能力也进行了考查。试题难度：较难。

根据溶液的氧化还原反应规律及题意书写离子方程式，根据电极上发生的反应类型判断电极名称，根据电极反应式及质子的移动方向分析溶液的质量变化。 （1）①N2电子式为：N??N：，结构式为N≡N。②反应中碱性增强，故应有OH－生成，根据得失电子守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋OH－，据电荷守恒有：5H2＋2NO3-——N2＋2OH－，最后由元素守恒得5H2＋2NO3-N2＋2OH－＋4H2O。③水解的离子方程式为NO2-＋H2OHNO2＋OH－，据“越热越水解、越稀越水解”，可知加热或加水稀释能促进水解；另外，降低生成物浓度，也可促进水解。 （2）①NO3-生成N2发生了还原反应，应在电解池的阴极发生，故A为原电池的正极；阴极发生还原反应，故电极反应式为2NO3-＋6H2O＋10e－=N2↑＋12OH－。由电极反应式可知，通过2 mol电子，溶液减少的质量为5.6 g（N2），同时有2 mol H＋通过质子交换膜进入右侧，故右侧溶液减少3.6 g。 ②正极发生的反应为4OH－－4e－=O2↑＋2H2O，每通过2 mol电子，生成16 g O2，同时有2 mol H＋通过质子交换膜进入右侧，使左侧溶液质量减少18 g，故两侧溶液减少的质量差为14.4 g。

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