Nitrate reduction
化学万事屋live
在2025年高考化学的24套卷子中,涉及NO3-→NH3这一8电子还原反应的有4套,占了六分之一,从比例上你就能感受到这个主题的分量。
这四套卷子中,全国卷和湖南卷的考查相对基础,大体围绕“电极反应”、“离子迁移方向”、“pH变化”和“得失电子守恒”等角度展开。
而四川卷和贵州卷的考查则要复杂一些,它们延展到了“中间体”和“协同反应”上。针对后面两个,我会结合原始文献,对反应机理做一个彻底地梳理,今天先用全国卷和湖南卷来热个身~
03 全国卷
电解池装置:左侧为中性废水,右侧为碱性水解液。

A选项:转移8mol电子,阳极需要10mol OH-,但是阴极迁移只迁移9mol OH-,因此,阳极区还需自行准备1mol OH-,即OH-浓度下降,pH降低。

D选项:1mol NO3-→1mol NH3,得8mol电子;1mol R-CH2OH→1mol R-COO-,失4mol电子;即1mol NO3-~8mol电子~2mol R-COO-。
04 湖南卷
电解池装置:KNO3和KCl均为中性环境。

左室:NO3-→NO2-→NH3,发生还原反应,为阴极,K+向阴极迁移;右室:Cl-→Cl2,发生氧化反应,为阳极。

阴极:NO3-+8e-+6H2O= 9OH-+NH3↑
阳极:2Cl--2e-= Cl2↑(试纸上的现象)
总反应:NO3-+8Cl-+6H2O=9OH-+NH3↑+4Cl2↑
B选项:NO2-为中间体,中间体的浓度变化取决于其生成速率(NO3-→NO2-)和消耗速率(NO2-→NH3),这里无法精确判断。
小结
以上两种电解池装置,NO3-→NH3均发生在中性环境中,如果氨气逸出,电极反应写成:NO3-+8e-+6H2O= 9OH-+NH3↑;如果氨气不逸出,电极反应写成:NO3-+8e-+7H2O= 9OH-+NH3·H2O。
从整体上看,这是NO3-去氧加氢的反应,从微观上看,这是一个涉及多种中间体(比如NO2-)的8电子还原过程,即这8个电子往往不是一次性就能全部拿到的,那么,过程如何?未完待续……
🐳敬上~~~