Question

【題目】鐵炭混合物（鐵屑和活性炭的混合物）、納米鐵粉均可用于處理水中污染物．
（1）鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池．將含有Cr2O72﹣的酸性廢水通過鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O72﹣轉化為Cr3+ ， 其電極反應式為 ．
（2）在相同條件下，測量總質量相同、鐵的質量分數不同的鐵炭混合物對水中Cu2+和Pb2+的去除率，結果如圖1所示．
①當鐵炭混合物中鐵的質量分數為0時，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+ ， 其原因是 ．
②當鐵炭混合物中鐵的質量分數大于50%時，隨著鐵的質量分數的增加，Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是 ．
（3）納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物．
①一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合價為+3）與Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B（OH）4﹣ ， 其離子方程式為 ．
②納米鐵粉與水中NO3﹣反應的離子方程式為:4Fe+NO3﹣+10H+═4Fe2++NH4++3H2O。
研究發現，若pH偏低將會導致NO3﹣的去除率下降，其原因是 ．
③相同條件下，納米鐵粉去除不同水樣中NO3﹣的速率有較大差異（見圖2），產生該差異的可能原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Cr2O72﹣+14H++6e﹣=2Cr3++7H2O
（2）活性炭對Cu2+和Pb2+具有吸附作用；鐵的質量分數的增加，碳鐵混合物中微電池數目減少
（3）2Fe2++BH4﹣+4OH﹣=2Fe+2H2↑+B（OH）4﹣；納米鐵粉與氫離子反應生成氫氣；Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3﹣的反應（或形成Fe﹣Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3﹣的反應速率）
【解析】（1）在酸性溶液中，正極上Cr2O72﹣轉化為Cr3+ ， 發生還原反應，故答案為：Cr2O72﹣+14H++6e﹣=2Cr3++7H2O；
（2）①當鐵炭混合物中鐵的質量分數為0時，則只有碳粉，可去除水中少量的Cu2+和Pb2+ ， 原因是碳粉具有吸附性，故答案為：活性炭對Cu2+和Pb2+具有吸附作用；②隨著鐵的質量分數的增加，形成的微電池數目減少，反應速率減小，則Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，故答案為：鐵的質量分數的增加，碳鐵混合物中國微電池數目減少；
（3）①向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合價為+3）與Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B（OH）4﹣ ， 反應中只有Fe、H元素化合價發生變化，發生氧化還原反應 ， 故答案為：2Fe2++BH4﹣+4OH﹣=2Fe+2H2↑+B（OH）4﹣；
②pH偏低，氫離子濃度偏大，則鐵可與氫離子反應生成氫氣，可導致NO3﹣的去除率下降，故答案為：納米鐵粉與氫離子反應生成氫氣；
③由圖2可知銅離子濃度越大，去除率越大，銅離子可起到催化作用，也可能形成原電池反應，故答案為：Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3﹣的反應（或形成Fe﹣Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3﹣的反應速率）．
（1）正極上Cr2O72﹣轉化為Cr3+ ， 發生還原反應，結合電荷守恒書寫電極方程式；（2）①當鐵炭混合物中鐵的質量分數為0時，則只有碳粉，碳粉具有吸附性，可去除水中少量的Cu2+和Pb2+；②隨著鐵的質量分數的增加，形成的微電池數目減少，則Cu2+和Pb2+的去除率不升反降；（3）①向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合價為+3）與Fe2+反應生成納米鐵粉、H2和B（OH）4﹣ ， 反應中只有Fe、H元素化合價發生變化，結合質量守恒、電荷守恒可寫出離子方程式；②pH偏低，氫離子濃度偏大，則鐵可與氫離子反應生成氫氣；③由圖2可知銅離子濃度越大，去除率越大，銅離子可起到催化作用，也可能形成原電池反應．本題考查物質的分離、提純，側重于化學與生后、環境的考查，題目有利于培養學生的良好的科學素養，側重于考查學生的分析、實驗能力，注意把握提給信息以及物質的性質，為解答該題的關鍵，難度中等．