Question

【題目】地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環境問題。文獻報道某課題組模擬地下水脫氮過程，利用Fe粉和KNO3溶液反應，探究脫氮原理及相關因素對脫氮速率的影響。

（1）實驗前：①配制500mL0.1molL-1H2SO4，所需的定量儀器有______，②再用0.1molL-1H2SO4洗滌Fe粉，其目的是______，然后用蒸餾水洗滌至中性；③將KNO3溶液的pH調至2.5；④為防止空氣中的O2對脫氮的影響，對KNO3溶液的處理方法為______。

（2）下圖表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過程中，測出的溶液中相關離子濃度、pH隨時間的變化關系（部分副反應產物曲線略去）。請根據圖中信息寫出t1時刻前該反應的離子方程式______。

（3）研究表明鐵粉和活性炭粉混合使用可提高脫氮的效率，其可能的原因是______。

（4）根據圖說明，地下水中的CO32-會使脫氮效率偏低可能的原因______。

（5）處理后的廢液經過一定的加工步驟，可以轉化為硝酸鐵，用作媒染劑、銅著色劑、醫藥等，若0.56噸經稀H2SO4、蒸餾水洗滌并干燥后的鐵粉，處理廢液后，最后可以轉化為硝酸鐵固體______噸。

Answer 1

【答案】量筒（或酸式滴定管）、500mL容量瓶 除去鐵銹 通入過量的氮氣（或加熱煮沸） 4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O 鐵和碳粉形成原電池，加速硝酸根離子的還原 碳酸根離子水解呈堿性，溶液堿性越強，脫氮效率越低 2.42

【解析】

（1）選量筒或酸式滴定管量取酸性溶液，在500m容量瓶中定容，鐵的氧化物與稀硫酸反應，利用氮氣或加熱排出氧氣；

（2）t1時刻前，發生氧化還原反應生成亞鐵離子、銨根離子；

（3）鐵粉和活性炭粉混合使用可提高脫氮的效率，與構成原電池有關；

（4）地下水中的CO32-會使脫氮效率偏低，與水解顯堿性有關；

（5）結合Fe～Fe（NO3）3計算。

（1）實驗前：①配制500mL 0.1molL-1H2SO4，所需的定量儀器有量筒（或酸式滴定管）、500mL容量瓶；

②再用0.1molL-1H2SO4洗滌Fe粉，其目的是除去鐵銹，然后用蒸餾水洗滌至中性；③將KNO3溶液的pH調至2.5；④為防止空氣中的O2對脫氮的影響，對KNO3溶液的處理方法為通入過量的氮氣（或加熱煮沸）；

（2）t1時刻前該反應的離子方程式為4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O；

（3）研究表明鐵粉和活性炭粉混合使用可提高脫氮的效率，其可能的原因是鐵和碳粉形成原電池，加速硝酸根離子的還原；

（4）地下水中的CO32-會使脫氮效率偏低可能的原因為碳酸根離子水解呈堿性，溶液堿性越強，脫氮效率越低；

（5）由Fe～Fe（NO3）3可知，最后可以轉化為硝酸鐵固體為×242t=2.42t。