Question

【題目】用零價(jià)鐵去除水體中的硝酸鹽已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一．

還原水體中的反應(yīng)原理如圖1所示．

①作負(fù)極的物質(zhì)是______．

②正極的電極反應(yīng)式是______．

將足量鐵粉投入水體中，經(jīng)24小時(shí)測(cè)定的去除率和pH，結(jié)果如下：

初始pH
的去除率	接近
24小時(shí)pH	接近中性	接近中性
鐵的最終物質(zhì)形態(tài)

時(shí)，的去除率低．其原因是______．

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在初始的水體中投入足量鐵粉的同時(shí)，補(bǔ)充一定量的可以明顯提高的去除率．對(duì)的作用提出兩種假設(shè)：

Ⅰ直接還原；

Ⅱ破壞氧化層．

①做對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖2所示，可得到的結(jié)論是______．

②同位素示蹤法證實(shí)能與反應(yīng)生成結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式，解釋加入提高去除率的原因：______．

其他條件與相同，經(jīng)1小時(shí)測(cè)定的去除率和pH，結(jié)果如表：

初始pH
的去除率	約	約
1小時(shí)pH	接近中性	接近中性

與中數(shù)據(jù)對(duì)比，解釋中初始pH不同時(shí)，去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因：______．

Answer 1

【答案】鐵 不導(dǎo)電，阻礙電子轉(zhuǎn)移 本實(shí)驗(yàn)條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率 ，將不導(dǎo)電的轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的，利于電子轉(zhuǎn)移 初始pH低時(shí)，產(chǎn)生的充足；初始pH高時(shí)，產(chǎn)生的不足

【解析】

(1)NO3-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Fe3+越易水解生成FeO(OH)；
(3)①根據(jù)圖2中的三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析；

②結(jié)合(2)題中的鐵的最終物質(zhì)形態(tài)結(jié)果差異進(jìn)行分析；

(1) ①Fe還原水體中，則Fe作還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子，作負(fù)極，

故答案為：鐵；

在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生，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：，故答案為：；

（2）①加入可以顯提高的去除率，pH越高，越易水解生成，而不導(dǎo)電，阻礙電子轉(zhuǎn)移，所以的去除率低，故答案為：不導(dǎo)電，阻礙電子轉(zhuǎn)移；

(3)從圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，單獨(dú)加入時(shí)，的去除率為0，因此得出不能直接還原；而Fe和共同加入時(shí)的去除率比單獨(dú)Fe高，因此可以得出結(jié)論：本實(shí)驗(yàn)條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率，故答案為：本實(shí)驗(yàn)條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率；

同位素示蹤法證實(shí)了能與反應(yīng)生成，離子方程式為：，將不導(dǎo)電的轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的，利于電子轉(zhuǎn)移，故答案為：，將不導(dǎo)電的轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的，利于電子轉(zhuǎn)移；

（4）根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知的作用是將不導(dǎo)電的轉(zhuǎn)化為可導(dǎo)電的，而的去除率由鐵的最終物質(zhì)形態(tài)確定，因此可知實(shí)驗(yàn)初始pH會(huì)影響的含量，故答案為：初始pH低時(shí)，產(chǎn)生的充足；初始pH高時(shí)，產(chǎn)生的不足。