Question

【題目】用零價鐵（Fe）去除水體中的硝酸鹽（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1所示．

②作負極的物質是 ．
②正極的電極反應式是 ．
（2）將足量鐵粉投入水體中，經24小時測定NO3﹣的去除率和pH，結果如表：

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
鐵的最終物質形態

pH=4.5時，NO3﹣的去除率低．其原因是 ．
（3）實驗發現：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：
Ⅰ．Fe2+直接還原NO3﹣；
Ⅱ．Fe2+破壞FeO（OH）氧化層．
①做對比實驗，結果如右圖2所示，可得到的結論是 ．
②同位素示蹤法證實Fe2+能與FeO（OH）反應生成Fe3O4 ． 結合該反應的離子方程式，解釋加入Fe2+提高NO3﹣去除率的原因： ． pH=4.5（其他條件相同）

Answer 1

【答案】
（1）鐵；NO3﹣+8e﹣+10H+=NH4++3H2O
（2）FeO（OH）不導電，阻礙電子轉移
（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；Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+ ， Fe2+將不導電的FeO（OH）轉化為可導電的Fe3O4 ， 利于電子轉移
【解析】解：（1）①Fe還原水體中NO3﹣ ， 則Fe作還原劑，失去電子，作負極，故答案為：鐵；②NO3﹣在正極得電子發生還原反應產生NH4+ ， 根據圖2信息可知為酸性環境，則正極的電極反應式為：NO3﹣+8e﹣+10H+=NH4++3H2O，
故答案為：NO3﹣+8e﹣+10H+=NH4++3H2O；（2）pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH），而FeO（OH）不導電，阻礙電子轉移，所以NO3﹣的去除率低．
故答案為：FeO（OH）不導電，阻礙電子轉移；（3）①從圖2的實驗結果可以看出，單獨加入Fe2+時，NO3﹣的去除率為0，因此得出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Fe高，因此可以得出結論：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．
故答案為：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同位素示蹤法證實了Fe2+能與FeO（OH）反應生成Fe3O4 ， 離子方程式為：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+ ， Fe2+將不導電的FeO（OH）轉化為可導電的Fe3O4 ， 利于電子轉移．
故答案為：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+ ， Fe2+將不導電的FeO（OH）轉化為可導電的Fe3O4 ， 利于電子轉移．
（1）①Fe還原水體中NO3﹣ ， 根據題意Fe3O4為電解質，則Fe作還原劑，失去電子，作負極；②NO3﹣在正極得電子發生還原反應產生NH4+ ， 根據圖2信息可知為酸性環境；（2）由于Fe3O4為電解質，而電解質主要作用是為電子轉移提供媒介，然后根據FeO（OH）不導電進行分析；（3）①根據圖2中的三個實驗結果進行分析；②結合（2）題中的鐵的最終物質形態結果差異進行分析．