Question

工、农业废水以及生活污水中浓度较高的NO₃^-会造成氮污染．工业上处理水体中NO₃^-的一种方法是零价铁化学还原法．某化学小组用废铁屑和硝酸盐溶液模拟此过程，实验如下．
（1）先用稀硫酸洗去废铁屑表面的铁锈，然后用蒸馏水将铁屑洗净．
①除锈反应的离子方程式是

 

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②判断铁屑洗净的方法是

 

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（2）将KNO₃溶液的pH调至2.5．从氧化还原的角度分析调低溶液pH的原因是

 

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（3）将上述处理过的足量铁屑投入（2）的溶液中．右图表示该反应过程中，体系内相关离子浓度、pH随时间变化的关系．请根据图中信息回答：
①t₁时刻前该反应的离子方程式是

 

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②t₁时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH₄⁺的浓度在增大，Fe²⁺的浓度却没有增大，可能的原因是

 

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（4）铁屑与KNO₃溶液反应过程中若向溶液中加入炭粉，可以增大该反应的速率，提高NO₃^-的去除效果，其原因是

 

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Answer 1

考点：硝酸的化学性质,铁的化学性质

专题：氮族元素,几种重要的金属及其化合物

分析：（1）①除锈是用强酸与氧化铁反应；②可以通测最后一次洗涤液的PH的方法成功判断铁屑是否洗净；
（2）硝酸根离子在酸性条件下才具有强氧化性；
（3）①根据图示知道t₁时刻前，硝酸根离子、氢离子浓度逐渐减小，亚铁离子浓度增大，则是金属铁和硝酸之间的反应；②亚铁离子属于弱碱阳离子，会发生水解反应；
（4）从构成无数微小的原电池分析解答．

解答： 解：（1）①除锈是用强酸与氧化铁反应，所以离子方程式反应为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案为：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
②铁屑洗净的方法是测最后一次洗涤液的PH的方法成功判断铁屑是否洗净，故答案为：测最后一次洗涤液的pH，若为7，则说明铁屑已洗净；
（2）pH调至2.5，是因为硝酸在酸性条件下的氧化性强，易被铁屑还原，故答案为：硝酸在酸性条件下的氧化性强，易被铁屑还原；
（3）①根据图示知道t₁时刻前，硝酸根离子、氢离子浓度逐渐减小，亚铁离子浓度增大，则是金属铁和硝酸之间的反应，即4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；根据反应：4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O，溶液中NH₄⁺的浓度在增大，Fe²⁺的浓度却没有增大，原因是生成的Fe²⁺水解所致，
故答案为：4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；生成的Fe²⁺水解；
（4）构成原电池加快化学反应速率，炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率，故答案为：炭粉和铁构成了无数微小的原电池加快反应速率．

点评：本题考查了化学方程式的书写、化学反应速率的影响因素、化学实验方案的判断等知识，题目难度较大知识点较多、综合性强，熟练掌握知识的迁移和应用是解答本题的关键，试题培养了学生的分析、理解能力及灵活应用所学知识的能力．