Question

【題目】用零價鐵（Fe）進行水體脫氮、（去除水體中的NO3-），已成為環境修復研究的熱點之一。

（1)Fe還原水體中NO3-的反應原理如圖所示。其中作負極的物質是________，正極的電極反應式是_________。

（2)研究表明，零價鐵脫氮后最終會在表面生成不導電的FeO（OH）外皮，從而使得脫氮過程停止。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：

Ⅰ.Fe2+直接還原NO3-；Ⅱ. Fe2+破壞FeO（OH)氧化層。

針對假設I：做對比實驗，結果如圖所示，可得到的結論是_______。

②針對假設II：以同位素示蹤法，證實Fe2+能與FeO（OH)反應生成Fe3O4。該反應的離子方程式為_______________，加入Fe2+提高NO3-去除率的原因：____________。

（3）將足量鐵粉投入水體中，測定不同初始pH對脫氧的影響見下邊左圖，初始PH為2.5時氮濃度與pH變化見下邊圖。結合兩圖分析，不同初始pH對脫氮產生影響的原因為_________________。

Answer 1

【答案】 鐵 NO3-+8e-+l0H+=NH4++3H2O 本實驗條件下，Fe2+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+ Fe2+將不導電的FeO (OH)轉化為可導電的Fe3O4，利于電子的轉移 初始pH低時，產生的Fe2+充足；初始pH高時，產生的Fe2+不足

【解析】 (1). ①Fe還原水體中NO3-，則Fe作還原劑，失去電子，作負極；②NO3―在正極得電子，還原成NH4＋ ，根據圖2信息可知，在酸性環境中，正極的電極反應式是 NO3-+8e-+l0H+=NH4++3H2O ，答案： (1). 鐵 (2). NO3-+8e-+l0H+=NH4++3H2O

（2)①從圖3的實驗結果可以看出，單獨加入Fe2＋ 時，NO3―的去除率為0，Fe2＋ 不能直接還原NO3―，而Fe和Fe2＋ 共同加入時NO3―的去除率比單獨加Fe時高，因此可得出結論：本實驗條件下，Fe2+不能直接還原NO3-；在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率 答案： (3). 本實驗條件下，Fe2+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證實Fe2+能與FeO（OH)反應生成Fe3O4。該反應的離子方程式為Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ ，加入Fe2+提高NO3-去除率的原因： Fe2＋將不導電的FeO (OH)轉化為可導電的Fe3O4，利于電子的轉移。答案：(4). Fe2++2FeO(OH)=Fe3O4+2H+ (5). Fe2+將不導電的FeO (OH)轉化為可導電的Fe3O4，利于電子的轉移

（3）根據實驗結果可知Fe2＋ 的作用時將不導電的FeOOH轉化為可導電的Fe3O4，而NO3―的去除率由鐵的最終物質形態確定，因此實驗初始pH會影響Fe2＋ 的含量，故答案：初始pH低時，產生的Fe2+充足；初始pH高時，產生的Fe2+不足