Question

【題目】用零價鐵去除水體中的硝酸鹽已成為環境修復研究的熱點之一．

還原水體中的反應原理如圖1所示．

①作負極的物質是______．

②正極的電極反應式是______．

將足量鐵粉投入水體中，經24小時測定的去除率和pH，結果如下：

初始pH
的去除率	接近
24小時pH	接近中性	接近中性
鐵的最終物質形態

時，的去除率低．其原因是______．

實驗發現：在初始的水體中投入足量鐵粉的同時，補充一定量的可以明顯提高的去除率．對的作用提出兩種假設：

Ⅰ直接還原；

Ⅱ破壞氧化層．

①做對比實驗，結果如圖2所示，可得到的結論是______．

②同位素示蹤法證實能與反應生成結合該反應的離子方程式，解釋加入提高去除率的原因：______．

其他條件與相同，經1小時測定的去除率和pH，結果如表：

初始pH
的去除率	約	約
1小時pH	接近中性	接近中性

與中數據對比，解釋中初始pH不同時，去除率和鐵的最終物質形態不同的原因：______．

Answer 1

【答案】鐵 不導電，阻礙電子轉移 本實驗條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率 ，將不導電的轉化為可導電的，利于電子轉移 初始pH低時，產生的充足；初始pH高時，產生的不足

【解析】

(1)NO3-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)pH越高Fe3+越易水解生成FeO(OH)；
(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；

(1) ①Fe還原水體中，則Fe作還原劑發生氧化反應，失去電子，作負極，

故答案為：鐵；

在正極得電子發生還原反應產生，根據圖2信息可知為酸性環境，則正極的電極反應式為：，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，而不導電，阻礙電子轉移，所以的去除率低，故答案為：不導電，阻礙電子轉移；

(3)從圖2的實驗結果可以看出，單獨加入時，的去除率為0，因此得出不能直接還原；而Fe和共同加入時的去除率比單獨Fe高，因此可以得出結論：本實驗條件下，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：本實驗條件下，不能直接還原；在Fe和共同作用下能提高的去除率；

同位素示蹤法證實了能與反應生成，離子方程式為：，將不導電的轉化為可導電的，利于電子轉移，故答案為：，將不導電的轉化為可導電的，利于電子轉移；

（4）根據實驗結果可知的作用是將不導電的轉化為可導電的，而的去除率由鐵的最終物質形態確定，因此可知實驗初始pH會影響的含量，故答案為：初始pH低時，產生的充足；初始pH高時，產生的不足。