Question

【题目】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．

②作负极的物质是 ．
②正极的电极反应式是 ．
（2）将足量铁粉投入水体中，经24小时测定NO3﹣的去除率和pH，结果如表：

初始pH	pH=2.5	pH=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 ．
（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，结果如右图2所示，可得到的结论是 ．
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： ． pH=4.5（其他条件相同）

Answer 1

【答案】
（1）铁；NO3﹣+8e﹣+10H+=NH4++3H2O
（2）FeO（OH）不导电，阻碍电子转移
（3）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；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
【解析】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．
故答案为：FeO（OH）不导电，阻碍电子转移；（3）①从图2的实验结果可以看出，单独加入Fe2+时，NO3﹣的去除率为0，因此得出Fe2+不能直接还原NO3﹣；而Fe和Fe2+共同加入时NO3﹣的去除率比单独Fe高，因此可以得出结论：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．
故答案为：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同位素示踪法证实了Fe2+能与FeO（OH）反应生成Fe3O4 ， 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+ ， Fe2+将不导电的FeO（OH）转化为可导电的Fe3O4 ， 利于电子转移．
（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）由于Fe3O4为电解质，而电解质主要作用是为电子转移提供媒介，然后根据FeO（OH）不导电进行分析；（3）①根据图2中的三个实验结果进行分析；②结合（2）题中的铁的最终物质形态结果差异进行分析．