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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。
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(1)Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如圖1所示。
①作負極的物質(zhì)是

②正極的電極反應(yīng)式是
NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O
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) 菁優(yōu)網(wǎng)  菁優(yōu)網(wǎng)
pH=4.5時,NO3-的去除率低。其原因是
FeO(OH)不導(dǎo)電,阻礙電子轉(zhuǎn)移
FeO(OH)不導(dǎo)電,阻礙電子轉(zhuǎn)移
。
(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,補充一定量的Fe2+可以明顯提高NO3-的去除率。對Fe2+的作用提出兩種假設(shè):
Ⅰ.Fe2+直接還原NO3-
Ⅱ.Fe2+破壞FeO(OH)氧化層。
①做對比實驗,結(jié)果如圖2所示,可得到的結(jié)論是
本實驗條件下,F(xiàn)e2+不能直接還原NO3-;在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率
本實驗條件下,F(xiàn)e2+不能直接還原NO3-;在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率
。
②同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe3O4.結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式,解釋加入Fe2+提高NO3-去除率的原因:
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
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
。
(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時測定NO3-的去除率和pH,結(jié)果如表:
初始pH pH=2.5 pH=4.5
NO3-的去除率 約10% 約3%
1小時pH 接近中性 接近中性
與(2)中數(shù)據(jù)對比,解釋(2)中初始pH不同時,NO3-去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因:
初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足;初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+不足
初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足;初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+不足
【答案】鐵;NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O;FeO(OH)不導(dǎo)電,阻礙電子轉(zhuǎn)移;本實驗條件下,F(xiàn)e2+不能直接還原NO3-;在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率;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;初始pH低時,產(chǎn)生的Fe2+充足;初始pH高時,產(chǎn)生的Fe2+不足
【解答】
【點評】
聲明:本試題解析著作權(quán)屬菁優(yōu)網(wǎng)所有,未經(jīng)書面同意,不得復(fù)制發(fā)布。
發(fā)布:2024/7/27 8:0:9組卷:230引用:9難度:0.6
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  • 菁優(yōu)網(wǎng)1.鐵與水蒸氣反應(yīng)的實驗裝置如圖,下列說法正確的是( ?。?/div>
    發(fā)布:2024/8/8 8:0:9組卷:134引用:6難度:0.5
  • 2.實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。
    資料:
    ①K2FeO4為紫色固體,干燥品在室溫下穩(wěn)定,在堿性溶液中較穩(wěn)定。隨著堿性的減弱,穩(wěn)定性下降與水反應(yīng)放出氯氣。
    ②K2FeO4通過強烈的氧化作用可迅速殺滅細菌,有消毒作用,同時不會產(chǎn)生有害物質(zhì)。
    ③K2FeO4與水反應(yīng)還能產(chǎn)生具有強吸附性的Fe(OH)3膠體,可除去水中細微的懸浮物,有凈水作用。
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    (1)K2FeO4中鐵元素的化合價為
     
    。
    (2)A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:
     
    ,實驗室還可以用二氧化錳和濃鹽酸制備氯氣,請寫出其反應(yīng)的離子方程式:
     
    ,當(dāng)0.5molMnO2參與反應(yīng)時,被氧化的HCl的質(zhì)量為
     
    ,生成的Cl2在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積約為
     

    (3)裝置B是為了除去Cl2中混有的HCl雜質(zhì),將除雜裝置B補充完整并標(biāo)明所用試劑
     

    (4)D中可選用的試劑是
     
    。
    A.KOH溶液
    B.NaCl溶液
    C.稀硫酸
    D.NaI溶液
    (5)C中通Cl2制得K2FeO4的化學(xué)方程式
     
    ,同時還發(fā)生了另一個反應(yīng)的離子方程式是
     
    。
    (6)下列關(guān)于K2FeO4的說法中,正確的是
     
    。
    A.是強氧化性的鹽
    B.固體保存需要防潮
    C.其消毒和凈化水的原理相同
    發(fā)布:2024/9/15 0:0:8組卷:67引用:2難度:0.6
  • 3.化學(xué)流浪社請你參與“研究鐵與水反應(yīng)所得固體物質(zhì)的成分、性質(zhì)及再利用”實驗探究,并共同解答下列問題:
    探究一:設(shè)計如圖所示裝置進行“鐵與水反應(yīng)”的實驗(夾持儀器略)
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    (1)硬質(zhì)玻璃管B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為
     
    。
    (2)反應(yīng)前A中投放碎瓷片的目的是
     

    (3)裝置E中的現(xiàn)象是
     
    。
    (4)待硬質(zhì)玻璃管B冷卻后,取少許其中的固體物質(zhì)溶于
     
    后,將所得溶液分成兩份。
    (5)一份滴加幾滴KSCN溶液。若溶液變血紅色,推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為
     
    (選填序號,下同);若溶液未變血紅色,推斷硬質(zhì)玻璃管B中固體物質(zhì)的成分為
     
    。
    ①一定有Fe3O4
    ②一定有Fe
    ③只有Fe3O4
    ④只有Fe
    (6)另一份用
     
    (填儀器名稱)加入
     
    ,可以證明溶液中存在Fe2+。
    探究三:設(shè)計如圖流程測定反應(yīng)后硬質(zhì)玻璃管B中固體含鐵元素的質(zhì)量分數(shù)
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    (7)試劑b的化學(xué)式是
     

    (8)計算反應(yīng)后B裝置中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)為
     
    (保留一位小數(shù))。
    發(fā)布:2024/9/20 2:0:8組卷:27引用:1難度:0.6
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