Question

5．工、農(nóng)業(yè)廢水及生活污水中濃度較高的NO${\;}_{3}^{-}$會(huì)造成氮污染，工業(yè)上處理水體中NO${\;}_{3}^{-}$的一種方法是單質(zhì)鐵化學(xué)還原法．某化學(xué)小組用廢鐵屑和硝酸鹽溶液模擬此過(guò)程，實(shí)驗(yàn)如下．
（1）先用稀硫酸洗去廢鐵屑表面的鐵銹，然后用蒸餾水將鐵屑洗凈．
判斷鐵屑洗凈的方法是測(cè)最后一次洗滌液的pH，若為7則說(shuō)明鐵屑已洗凈．
（2）將KNO₃溶液的pH調(diào)至2.5．從氧化還原的角度分析調(diào)低溶液pH的原因是NO₃^-在酸性條件下的氧化性強(qiáng)，易被鐵屑還原．
（3）將上述處理過(guò)的足量鐵屑投入（2）的溶液中．如圖表示該反應(yīng)過(guò)程中，體系內(nèi)相關(guān)離子濃度、pH隨時(shí)間變化的關(guān)系．請(qǐng)根據(jù)圖中信息回答：
①t₁時(shí)刻前該反應(yīng)的離子方程式是4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O．
②t₁時(shí)刻后，該反應(yīng)仍在進(jìn)行，溶液中NH${\;}_{4}^{+}$的濃度在增大，F(xiàn)e²⁺的濃度卻沒(méi)有增大，可能的原因是生成的Fe²⁺水解．

Answer 1

分析 （1）①除銹是用強(qiáng)酸與氧化鐵反應(yīng)；②可以通測(cè)最后一次洗滌液的PH的方法成功判斷鐵屑是否洗凈；
（2）硝酸根離子在酸性條件下才具有強(qiáng)氧化性；
（3）①根據(jù)圖示知道t₁時(shí)刻前，硝酸根離子、氫離子濃度逐漸減小，亞鐵離子濃度增大，則是金屬鐵和硝酸之間的反應(yīng)；②亞鐵離子屬于弱堿陽(yáng)離子，會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)．

解答 解：（1）①除銹是用強(qiáng)酸與氧化鐵反應(yīng)，所以離子方程式反應(yīng)為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，鐵屑洗凈的方法是測(cè)最后一次洗滌液的PH的方法成功判斷鐵屑是否洗凈，故答案為：測(cè)最后一次洗滌液的pH，若為7則說(shuō)明鐵屑已洗凈；
（2）pH調(diào)至2.5，是因?yàn)橄跛嵩谒嵝詶l件下的氧化性強(qiáng)，易被鐵屑還原，故答案為：硝酸在酸性條件下的氧化性強(qiáng)，易被鐵屑還原；
（3）①根據(jù)圖示知道t₁時(shí)刻前，硝酸根離子、氫離子濃度逐漸減小，亞鐵離子濃度增大，則是金屬鐵和硝酸之間的反應(yīng)，即4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
故答案為：4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；
②根據(jù)反應(yīng)：4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O，溶液中NH₄⁺的濃度在增大，F(xiàn)e²⁺的濃度卻沒(méi)有增大，原因是生成的Fe²⁺水解所致，
故答案為：生成的Fe²⁺水解．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的判斷等知識(shí)，題目難度較大知識(shí)點(diǎn)較多、綜合性強(qiáng)，熟練掌握知識(shí)的遷移和應(yīng)用是解答本題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力．