题目内容
【题目】用纳米Fe/Ni复合材料能去除污染水体的NO3-，Ni不参与反应。离子在材料表面的活性位点吸附后发生反应，活性位点被其他附着物占据会导致速率减慢(NH4+无法占据活性位点)。反应过程如图所示：
（1）酸性环境中，纳米Fe/Ni去除NO3-分两步，将步骤ii补充完整：
Ⅰ.NO3-+Fe+2H+=NO2-+Fe2++H2O
Ⅱ.___+___+___H+=___Fe2++___+___
（2）初始pH=2.0的废液反应15min后，出现大量白色絮状物，过滤后很快变成红褐色，结合化学用语解释整个变化过程的原因___。
（3）水体初始pH会影响反应速率，不同pH的硝酸盐溶液与纳米Fe/Ni反应时，溶液中
随时间的变化如图1所示。(注：c0(NO3-)为初始时NO3-的浓度。)
①为达到最高去除率，应调水体的初始pH=___。
②t<15min，pH=2.0的溶液反应速率最快，t>15min，其反应速率迅速降低，原因分别是___。
（4）总氮量指溶液中自由移动的所有含氮微粒浓度之和，纳米Fe/Ni处理某浓度硝酸盐溶液时，随时间的变化如图2所示。40min时总氮量较初始时下降，可能的原因是___。
（5）利用电解无害化处理水体中的NO3-，最终生成N2逸出。其装置及转化图如图所示：
①阴极的电极反应式为___。
②生成N2的离子方程式为___。
【答案】NO2- 3Fe 8 3 NH4+ 2H2O )Fe2+在水中发生水解，Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+，随着反应进行，c(H+)减小，平衡右移，产生Fe(OH)2沉淀，之后发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，变成红褐色的Fe(OH)3 6.5 pH=2的溶液中，t<15min时，溶液中H+浓度较高，因此反应速率较快，溶液中产生Fe2+和pH上升速率较快，t>15min时，产生大量Fe(OH)2，附着在活性位点上，减小接触面积，因此反应速率迅速下降 反应过程中H+被消耗，溶液pH升高，t=40min时，溶液中含N物质主要以NH4+的形式存在，一部分NH4+生成NH3逸出(或反应过程中NO2-被Fe还原产生N2逸出) NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O 2NH4++3HClO=N2↑+3Cl-+5H++3H2O
【解析】
（1）根据图可知：酸性环境中，纳米
去除
分两步，在吸附点被Fe还原为
，
，在另外的吸附点被Fe还原为
，
；
（2）初始pH=2.0的废液反应15min后，出现大量白色絮状物，过滤后很快变成红褐色，是氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化为氢氧化铁；
（3）结合所给图形信息，判断调节pH为多少的时候去除率较高，如何解释反应速率变慢；
（5）电极方程式书写，从题中信息判断阴极发生还原反应，NO3-还原N2，
。
根据图可知：酸性环境中，纳米去除分两步，在吸附点被Fe还原为，，在另外的吸附点被Fe还原为，；
故答案为：、3Fe、8、3、、
；
初始
的废液反应15min后，出现大量白色絮状物，过滤后很快变成红褐色，因为
在水中发生水解，
，随着反应进行，
减小，平衡右移，产生
沉淀，之后发生反应
，变成红褐色的
；
故答案为：在水中发生水解，，随着反应进行，减小，平衡右移，产生沉淀，之后发生反应，变成红褐色的；
根据图可知
时，反应最快，去除率最高，故为达到最高去除率，应调水体的初始；
故答案为：
；
的溶液中，
时，溶液中
浓度较高，因此反应速率较快，溶液中产生和pH上升速率较快，故，的溶液反应速率最快，
时，产生大量，附着在活性位点上，减小接触面积，因此反应速率迅速下降，故，其反应速率迅速降低；
故答案为：
的溶液中，时，溶液中浓度较高，因此反应速率较快，溶液中产生和pH上升速率较快，时，产生大量，附着在活性位点上，减小接触面积，因此反应速率迅速下降；
时总氮量较初始时下降可能的原因为：反应过程中被消耗，溶液pH升高，
时，溶液中含N物质主要以的形式存在，一部分生成
逸出
或反应过程中被Fe还原产生
逸出
；
故答案为：反应过程中被消耗，溶液pH升高，时，溶液中含N物质主要以的形式存在，一部分生成逸出或反应过程中被Fe还原产生逸出；
阴极发生还原反应，元素化合价降低，故为得到电子生成，故电极反应为：；
故答案为：；
由图可知，氮气由两极生成的和HClO反应而得，氮元素化合价升高，则氯元素化合价降低生成氯离子，故反应为：
；
故答案为：。
名校课堂系列答案
【题目】平板电视显示屏生产过程中会产生大量的废玻璃粉末(含SiO2、Fe2O3、CeO2)。利用废玻璃粉末可以制取多种化工产品。设计流程如下:
查阅资料可知:
①CeO2性质:淡黄或黄褐色粉末，不溶于水和碱，微溶于酸;有强氧化性。
②Ce3+在碱金属碳酸盐溶液中生成难溶的碳酸复盐Ce2(CO3):Na2CO3·2H2O。
③常温时两种沉淀物的溶度积见表:
沉淀物 | Fe(OH)3 | Ce(OH)3 |
Ksp | 4.0×10-38 | 1.5×10-20 |
回答下列问题:
(1)过程①分离操作中用到的玻璃仪器有_______________________________。
(2)过程④中发生反应的离子方程式为_________________________________，过程⑥中发生的化学反应方程式为__________________________________。
(3)产品I是一种新型、绿色的多功能净水剂，集氧化、灭菌、消毒、吸附、絮凝、沉淀等性能为一体。净水过程中，Na2FeO4 起到吸附、絮凝作用的原理是_________________。
(4)工业上也可用电解浓NaOH溶液制备产品I。用铁做电极，写出电解时阳极发生的电极反应方程式_________________。
(5)沉淀过程中，当某种离子浓度降至10—5 mol·L-1时，可认为此离子完全沉淀。过程②中Fe3+沉淀完全时溶液的pH=_____ (已知 lg2=0.3)。
(6)写出产品III的一种用途______________________________________。
