Question

17．用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（NO₃^- ）已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點之一．
（1）Fe 還原水體中NO₃^- 的反應(yīng)原理如圖所示．
①作負(fù)極的物質(zhì)是鐵．
②正極的電極反應(yīng)式是NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O．
（2）將足量鐵粉投入水體中，經(jīng) 24 小時測 定NO₃^-  的去除率和 pH，結(jié)果如下：

初始pH	pH=2.5	pH=4.5
NO3-的去除率	接近100%	＜50%
24小時pH	接近中性	接近中性
鐵的最終物質(zhì)形態(tài)

pH 由 2.5 變?yōu)?nbsp;4.5 時，NO₃^-  的去除率低，是因為生成了較多的不導(dǎo)電的FeO（OH），寫出生成FeO（OH）的離子方程式：Fe³⁺+2H₂O?FeO（OH）+3H⁺．
（3）實驗發(fā)現(xiàn)：在初始 pH=4.5 的水體中投入足量鐵粉的同時，補(bǔ)充一定量的 Fe²⁺可以明顯提高NO₃^- 的去除率．是因為 Fe²⁺能夠破壞FeO（OH），氧化層生成Fe₂O₃．寫出該反應(yīng)的離子方式Fe²⁺+2FeO（OH）=Fe₃O₄+2H⁺．

Answer 1

分析 （1）①Fe還原水體中NO₃^-，根據(jù)題意Fe₃O₄為電解質(zhì)，則Fe作還原劑，失去電子，作負(fù)極；
②NO₃^-在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生NH₄⁺，根據(jù)圖2信息可知為酸性環(huán)境；
（2）pH越高，F(xiàn)e³⁺越易水解生成FeO（OH）；
（3）Fe²⁺能與FeO（OH）反應(yīng)生成Fe₃O₄和氫離子．

解答 解：（1）①Fe還原水體中NO₃^-，則Fe作還原劑，失去電子，作負(fù)極，
故答案為：鐵；
②NO₃^-在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生NH₄⁺，根據(jù)圖2信息可知為酸性環(huán)境，則正極的電極反應(yīng)式為：NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O，
故答案為：NO₃^-+8e^-+10H⁺=NH₄⁺+3H₂O；
（2）pH越高，F(xiàn)e³⁺越易水解生成FeO（OH），而FeO（OH）不導(dǎo)電，阻礙電子轉(zhuǎn)移，所以NO₃^-的去除率低，發(fā)生離子方程式為：Fe³⁺+2H₂O?FeO（OH）+3H⁺，故答案為：Fe³⁺+2H₂O?FeO（OH）+3H⁺；
（3）Fe²⁺能與FeO（OH）反應(yīng)生成Fe₃O₄和氫離子，離子方程式為：Fe²⁺+2FeO（OH）=Fe₃O₄+2H⁺，F(xiàn)e²⁺將不導(dǎo)電的FeO（OH）轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的Fe₃O₄，利于電子轉(zhuǎn)移．
故答案為：Fe²⁺+2FeO（OH）=Fe₃O₄+2H⁺．

點評 本題主要考查化學(xué)反應(yīng)原理，涉及電化學(xué)、氧化還原反應(yīng)等相關(guān)知識，題中的Fe與NO₃^-的反應(yīng)跟溶液酸堿性有關(guān)，抓住這一點是解題的關(guān)鍵，難度不大．