Question

【题目】铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物．
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池．将含有Cr2O72﹣的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2O72﹣转化为Cr3+ ， 其电极反应式为 ．
（2）在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2+和Pb2+的去除率，结果如图1所示．
①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+ ， 其原因是 ．
②当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加，Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是 ．
（3）纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物．
①一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合价为+3）与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B（OH）4﹣ ， 其离子方程式为 ．
②纳米铁粉与水中NO3﹣反应的离子方程式为:4Fe+NO3﹣+10H+═4Fe2++NH4++3H2O。
研究发现，若pH偏低将会导致NO3﹣的去除率下降，其原因是 ．
③相同条件下，纳米铁粉去除不同水样中NO3﹣的速率有较大差异（见图2），产生该差异的可能原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Cr2O72﹣+14H++6e﹣=2Cr3++7H2O
（2）活性炭对Cu2+和Pb2+具有吸附作用；铁的质量分数的增加，碳铁混合物中微电池数目减少
（3）2Fe2++BH4﹣+4OH﹣=2Fe+2H2↑+B（OH）4﹣；纳米铁粉与氢离子反应生成氢气；Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3﹣的反应（或形成Fe﹣Cu原电池增大纳米铁粉去除NO3﹣的反应速率）
【解析】（1）在酸性溶液中，正极上Cr2O72﹣转化为Cr3+ ， 发生还原反应，故答案为：Cr2O72﹣+14H++6e﹣=2Cr3++7H2O；
（2）①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，则只有碳粉，可去除水中少量的Cu2+和Pb2+ ， 原因是碳粉具有吸附性，故答案为：活性炭对Cu2+和Pb2+具有吸附作用；②随着铁的质量分数的增加，形成的微电池数目减少，反应速率减小，则Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，故答案为：铁的质量分数的增加，碳铁混合物中国微电池数目减少；
（3）①向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合价为+3）与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B（OH）4﹣ ， 反应中只有Fe、H元素化合价发生变化，发生氧化还原反应 ， 故答案为：2Fe2++BH4﹣+4OH﹣=2Fe+2H2↑+B（OH）4﹣；
②pH偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气，可导致NO3﹣的去除率下降，故答案为：纳米铁粉与氢离子反应生成氢气；
③由图2可知铜离子浓度越大，去除率越大，铜离子可起到催化作用，也可能形成原电池反应，故答案为：Cu或Cu2+催化纳米铁粉去除NO3﹣的反应（或形成Fe﹣Cu原电池增大纳米铁粉去除NO3﹣的反应速率）．
（1）正极上Cr2O72﹣转化为Cr3+ ， 发生还原反应，结合电荷守恒书写电极方程式；（2）①当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，则只有碳粉，碳粉具有吸附性，可去除水中少量的Cu2+和Pb2+；②随着铁的质量分数的增加，形成的微电池数目减少，则Cu2+和Pb2+的去除率不升反降；（3）①向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合价为+3）与Fe2+反应生成纳米铁粉、H2和B（OH）4﹣ ， 反应中只有Fe、H元素化合价发生变化，结合质量守恒、电荷守恒可写出离子方程式；②pH偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气；③由图2可知铜离子浓度越大，去除率越大，铜离子可起到催化作用，也可能形成原电池反应．本题考查物质的分离、提纯，侧重于化学与生后、环境的考查，题目有利于培养学生的良好的科学素养，侧重于考查学生的分析、实验能力，注意把握提给信息以及物质的性质，为解答该题的关键，难度中等．