Question

鐵屑可用于地下水脫氮，其實(shí)驗(yàn)室研究步驟如下：

Ⅰ、將鐵屑浸泡在0.5 mol/L鹽酸中進(jìn)行預(yù)處理。

Ⅱ、30 min后，用去離子水反復(fù)沖洗，至沖洗后液體的pH為中性。在N2保護(hù)下烘干備用。

Ⅲ、在蒸餾水中加入硝酸鉀配制硝酸鉀溶液。

Ⅳ、將酸預(yù)處理后的鐵屑加入硝酸鉀溶液中。

請(qǐng)回答：

（1）鹽酸溶解Fe2O3的離子方程式是 。

（2）烘干時(shí)需要在N2保護(hù)下進(jìn)行的原因是 。

（3）將步驟Ⅱ中沖洗后的溶液在空氣中加熱蒸發(fā)灼燒，最終得到的固體是 。

（4）將酸性條件下，鐵與NO3－反應(yīng)的離子方程式補(bǔ)充完整：

（5）已知活性炭能吸附NH4＋ 、OH－。步驟Ⅳ中操作時(shí)將鐵屑和活性炭同時(shí)加入硝酸鉀溶液中，可以提高脫氮的效果，其原因是 。

（6）研究表明溶液pH會(huì)影響鐵屑脫氮的效果，反應(yīng)體系的pH分別控制在4 和8. 5 時(shí)，NO3－的去除率分別為90% 和15%。正常地下水中含有CO32－，會(huì)影響脫氮的效果，用化學(xué)用語和文字簡(jiǎn)述其原因 。

 

Answer 1

（1）Fe2O3+ 6H+= 2Fe3+ +3H2O （2）防止鐵屑在空氣中被氧化 （3）Fe2O3

（4）4 Fe + NO3－+ 10H+=4 Fe2+ + NH4＋ +3H2O

（5）活性炭的添加使其和鐵構(gòu)成了無數(shù)個(gè)微小的鐵碳原電池加快反應(yīng)速率，其次活性炭吸附生成物NH4＋ 、OH－能降低出水中的NH4＋的濃度。（并且能降低出水pH 值，這可能是因?yàn)榛钚蕴磕軌蛭�附OH－。）

（6）CO32－+H2O HCO3－+ OH－增大了溶液的pH會(huì)降低脫氮效果；Fe2+ + CO32－= FeCO3↓覆蓋在反應(yīng)物的表面阻止反應(yīng)進(jìn)行。

【解析】

試題分析：（1）鹽酸能與金屬氧化物發(fā)生反應(yīng)得到可溶性鹽酸鹽和水，HCl溶解Fe2O3的離子方程式是Fe2O3+ 6H+= 2Fe3+ +3H2O。（2）烘干時(shí)需要在N2保護(hù)下進(jìn)行否則鐵屑在空氣中被氧化。（3）將步驟Ⅱ中沖洗后的溶液為FeCl2,它是強(qiáng)酸弱堿鹽，在溶液中會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)FeCl2+2H2OFe(OH)2+2HCl，隨著不斷加熱，水分蒸發(fā)。促進(jìn)鹽的水解，由于HCl有揮發(fā)性會(huì)逸出，所以得到固體Fe(OH)2。而Fe(OH)2不穩(wěn)定，會(huì)被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3.在空氣中加熱灼燒，發(fā)生分解反應(yīng)2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O.因此最終得到的固體是Fe2O3。（4）根據(jù)電子守恒、電荷守恒及原子守恒可得將酸性條件下，鐵與NO3－反應(yīng)的離子方程式為：4 Fe + NO3－+ 10H+=4 Fe2+ + NH4＋ +3H2O。（5）添加活性炭后，在溶液中C與鐵構(gòu)成了無數(shù)個(gè)微小的鐵碳原電池加快反應(yīng)速率；此外活性炭吸附生成物NH4＋ 、OH－能降低出水中的NH4＋的濃度及降低水溶液的pH 值。（6）在正常地下水中含有CO32－。它會(huì)發(fā)生水解反應(yīng)： CO32- +H2OOH-+HCO3-，使溶液顯堿性，溶液的pH的增大會(huì)降低脫氮效果；此外還會(huì)發(fā)生沉淀反應(yīng)：Fe2+ + CO32－= FeCO3↓覆蓋在反應(yīng)物的表面阻止反應(yīng)進(jìn)行。

考點(diǎn)：考查鐵屑在地下水脫氮中的應(yīng)用的知識(shí)。