19.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1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=4.5时,NO3-的去除率低.其原因是FeO(OH)不导电,阻碍电子转移.
(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.对Fe2+的作用提出两种假设:
Ⅰ.Fe2+直接还原NO3-
Ⅱ.Fe2+破坏FeO(OH)氧化层.
①做对比实验,结果如图2所示,可得到的结论是本实验条件下,Fe2+不能直接还原NO3-;在Fe和Fe2+共同作用下能提高NO3-的去除率.
②同位素示踪法证实Fe2+能与FeO(OH)反应生成Fe3O4.结合该反应的离子方程式,解释加入Fe2+提高NO3-去除率的原因: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.
(4)其他条件与(2)相同,经1小时测定NO3-的去除率和pH,结果如表:
初始pHpH=2.5pH=4.5
NO3-的去除率约10%约3%
1小时pH接近中性接近中性
与(2)中数据对比,解释(2)中初始pH不同时,NO3-去除率和铁的最终物质形态不同的原因:初始pH低时,产生的Fe2+充足;初始pH高时,产生的Fe2+不足.
15.高锰酸钾(KMnO4)是一种常用氧化剂,主要用于化工、防腐及制药工业等.以软锰矿(主要成分为MnO2)为原料生产高锰酸钾的工艺路线如下:

回答下列问题:
(1)原料软锰矿与氢氧化钾按1:1的比例在“烘炒锅”中混配,混配前应将软锰矿粉碎,其作用是增大反应物接触面积,加快反应速率,提高原料利用率.
(2)“平炉”中发生的化学方程式为2MnO2+4KOH+O2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2K2MnO4+2H2O.
(3)“平炉”中需要加压,其目的是提高氧气的压强,加快反应速率,增加软锰矿转化率.
(4)将K2MnO4转化为KMnO4的生产有两种工艺.
①“CO2歧化法”是传统工艺,即在K2MnO4溶液中通入CO2气体,使体系呈中性或弱酸性,K2MnO4发生歧化反应,反应中生成KMnO4,MnO2和KHCO3(写化学式).
②“电解法”为现代工艺,即电解K2MnO4水溶液,电解槽中阳极发生的电极反应为MnO42--e-=MnO4-
,阴极逸出的气体是H2
③“电解法”和“CO2歧化法”中,K2MnO4的理论利用率之比为3:2.
(5)高锰酸钾纯度的测定:称取1.0800g样品,溶解后定容于100mL容量瓶中,摇匀.取浓度为0.2000mol•L-1的H2C2O4标准溶液20.00mL,加入稀硫酸酸化,用KMnO4溶液平行滴定三次,平均消耗的体积为24.48mL,该样品的纯度为$\frac{20.00×1{0}^{-3}×0.2000×\frac{2}{5}×\frac{100}{24.48}×158}{1.0800}$×100%(列出计算式即可,已知2MnO4-+5H2C2O4+6H+=2Mn2++10CO2↑+8H2O).
 0  156255  156263  156269  156273  156279  156281  156285  156291  156293  156299  156305  156309  156311  156315  156321  156323  156329  156333  156335  156339  156341  156345  156347  156349  156350  156351  156353  156354  156355  156357  156359  156363  156365  156369  156371  156375  156381  156383  156389  156393  156395  156399  156405  156411  156413  156419  156423  156425  156431  156435  156441  156449  203614 

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