Question

【题目】地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。

（1）实验前：①配制500mL0.1molL-1H2SO4，所需的定量仪器有______，②再用0.1molL-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是______，然后用蒸馏水洗涤至中性；③将KNO3溶液的pH调至2.5；④为防止空气中的O2对脱氮的影响，对KNO3溶液的处理方法为______。

（2）下图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式______。

（3）研究表明铁粉和活性炭粉混合使用可提高脱氮的效率，其可能的原因是______。

（4）根据图说明，地下水中的CO32-会使脱氮效率偏低可能的原因______。

（5）处理后的废液经过一定的加工步骤，可以转化为硝酸铁，用作媒染剂、铜着色剂、医药等，若0.56吨经稀H2SO4、蒸馏水洗涤并干燥后的铁粉，处理废液后，最后可以转化为硝酸铁固体______吨。

Answer 1

【答案】量筒（或酸式滴定管）、500mL容量瓶 除去铁锈 通入过量的氮气（或加热煮沸） 4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O 铁和碳粉形成原电池，加速硝酸根离子的还原 碳酸根离子水解呈碱性，溶液碱性越强，脱氮效率越低 2.42

【解析】

（1）选量筒或酸式滴定管量取酸性溶液，在500m容量瓶中定容，铁的氧化物与稀硫酸反应，利用氮气或加热排出氧气；

（2）t1时刻前，发生氧化还原反应生成亚铁离子、铵根离子；

（3）铁粉和活性炭粉混合使用可提高脱氮的效率，与构成原电池有关；

（4）地下水中的CO32-会使脱氮效率偏低，与水解显碱性有关；

（5）结合Fe～Fe（NO3）3计算。

（1）实验前：①配制500mL 0.1molL-1H2SO4，所需的定量仪器有量筒（或酸式滴定管）、500mL容量瓶；

②再用0.1molL-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是除去铁锈，然后用蒸馏水洗涤至中性；③将KNO3溶液的pH调至2.5；④为防止空气中的O2对脱氮的影响，对KNO3溶液的处理方法为通入过量的氮气（或加热煮沸）；

（2）t1时刻前该反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O；

（3）研究表明铁粉和活性炭粉混合使用可提高脱氮的效率，其可能的原因是铁和碳粉形成原电池，加速硝酸根离子的还原；

（4）地下水中的CO32-会使脱氮效率偏低可能的原因为碳酸根离子水解呈碱性，溶液碱性越强，脱氮效率越低；

（5）由Fe～Fe（NO3）3可知，最后可以转化为硝酸铁固体为×242t=2.42t。