题目内容

17．用零价铁（Fe）去除水体中的硝酸盐（NO3- ）已成为环境修复研究的热点之一．
（1）Fe 还原水体中NO3- 的反应原理如图所示．
①作负极的物质是铁．
②正极的电极反应式是NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O．
（2）将足量铁粉投入水体中，经 24 小时测 定NO3-  的去除率和 pH，结果如下：
初始pHpH=2.5pH=4.5
NO3-的去除率接近100%＜50%
24小时pH接近中性接近中性
铁的最终物质形态
pH 由 2.5 变为 4.5 时，NO3-  的去除率低，是因为生成了较多的不导电的FeO（OH），写出生成FeO（OH）的离子方程式：Fe3++2H2O?FeO（OH）+3H+．
（3）实验发现：在初始 pH=4.5 的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的 Fe2+可以明显提高NO3- 的去除率．是因为 Fe2+能够破坏FeO（OH），氧化层生成Fe2O3．写出该反应的离子方式Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+．

分析 （1）①Fe还原水体中NO3-，根据题意Fe3O4为电解质，则Fe作还原剂，失去电子，作负极；
②NO3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+，根据图2信息可知为酸性环境；
（2）pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH）；
（3）Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe3O4和氢离子．

解答 解：（1）①Fe还原水体中NO3-，则Fe作还原剂，失去电子，作负极，
故答案为：铁；
②NO3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+，根据图2信息可知为酸性环境，则正极的电极反应式为：NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O，
故答案为：NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；
（2）pH越高，Fe3+越易水解生成FeO（OH），而FeO（OH）不导电，阻碍电子转移，所以NO3-的去除率低，发生离子方程式为：Fe3++2H2O?FeO（OH）+3H+，故答案为：Fe3++2H2O?FeO（OH）+3H+；
（3）Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe3O4和氢离子，离子方程式为：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+，Fe2+将不导电的FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4，利于电子转移．
故答案为：Fe2++2FeO（OH）=Fe3O4+2H+．

点评 本题主要考查化学反应原理，涉及电化学、氧化还原反应等相关知识，题中的Fe与NO3-的反应跟溶液酸碱性有关，抓住这一点是解题的关键，难度不大．

练习册系列答案
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7．利用下列装置，可完成很多电化学实验．下列有关叙述，正确的是（　　）
A．若X为锌棒，开关K置于A处，可减缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阴极的阳极保护法
B．若X为铜棒，开关K置于A处，装置中发生的总反应为：2NaCl+2H2O$\frac{\underline{\;电解\;}}{\;}$2NaOH+Cl2↑+H2↑
C．若X为碳棒，开关K置于B处，向食盐水中滴入酚酞溶液可看到碳棒附近先变红
D．若X为碳棒，开关K置于B处，在铁棒附近滴入硫氰化钾溶液可看到溶液变血红色
8．在甲、乙、丙三个容器中分别充入H2、N2、Cl2，若三个容器具有相同的温度和密度，则三个容器中的压强关系正确的是（　　）
A．p（甲）＜p（乙）＜p（丙）B．p（甲）＞p（乙）＞p（丙）C．p（甲）＜p（丙）＜p（乙）D．p（乙）＞p（甲）＞p（丙）
5．二甲醚（CH3OCH3）是一种重要的精细化工产品，被认为是二十一世纪最有潜力的燃料．已知：CH3OCH3（g）+3O2（g）=2CO2（g）+3H2O（1）△H=-1455kJ/mol
工业上制备二甲醚的主要方法经历了三个阶段：
①甲醇液体在浓硫酸作用下或甲醇气体在催化作用下直接脱水制二甲醚；
2CH3OH$\stackrel{催化剂}{?}$CH3OCH3+H2O
②合成气CO与H2直接合成二甲醚：
3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）△H=-247kJ/mol
③天然气与水蒸气反应制备二甲醚．以CH4和H2O为原料制备二甲醚和甲醇工业流程如图1：

（1）写出CO（g）、H2（g）、O2（g）反应生成CO2（g）和H2O（1）的热化学方程：CO（g）+H2（g）+O2（g）?CO2（g）+H2O（l）△H=-567.3kJ/mol（结果保留一位小数）
（2）在反应室2中，一定条件下反应3H2（g）+3CO（g）?CH3OCH3（g）+CO2（g）在密闭容器中达到平衡后，要提高CO的转化率，可以采取的措施是AD．
A．低温高压        B．加催化剂      C．增加CO浓度       D．分离出二甲醚
（3）在反应室3中，在一定温度和压强条件下发生反应：3H2（g）+CO2（g）?CH3OH（g）+H2O （g）△H＜0反应达到平衡时，改变温度（T）和压强（P），反应混合物中CH3OH的物质的量分数变化情况如图2所示，关于温度（T）和压强（P）的关系判断正确的是CD（填序号）
A．P3＞P2   T3＞T2
B．P2＞P4   T4＞T2
C．P1＞P3  T1＞T3
D．P1＞P4   T2＞T3

（4）反应室1中发生反应：CH4（g）+H2O（g）?CO（g）+3H2（g）△H＞0．
写出平衡常数的表达式：k=$\frac{c（CO）•{c}^{3}（{H}_{2}）}{c（C{H}_{4}）•c（{H}_{2}O）}$，如果温度降低，该反应的平衡常数变小．（填“不变”、“变大”、“变小”）
（5）图3为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图则a电极的反应式为：CH3OCH3-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O．
12．25℃时，在pH=11的某溶液中，由水电离的c（OH-）为：（　　）
①1.0×10-7 mol/L　 
②1.0×10-6 mol/L   
③1.0×10-3 mol/L　 
④1.0×10-11 mol/L．
A．①或②B．②或④C．①或③D．③或④
2．下列说法正确的是（　　）
A．等质量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多
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B．元素Z、W的简单离子的电子层结构相同
C．元素Y 的简单气态氢化物的热稳定性比Z 的强
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A．伦琴B．卢瑟福C．道尔顿D．汤姆孙
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