地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。水体除NO3-主要有电化学法、催化还原法等。
（1）电化学去除弱酸性水体中NO3-的反应原理如图1所示：
①正极的电极反应式是 NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2ONO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O。
②取两份完全相同的含NO3-废液A和B，调节废液A、B的pH分别为2.5和4.5，向废液A、B中加入足量铁粉，经相同时间充分反应后，废液A、B均接近中性。废液A、B中铁的最终物质形态分别如图2所示。溶液的初始pH对铁的氧化产物有影响，具体影响为 酸性较强时铁的氧化产物主要为Fe3O4，酸性较弱时铁的氧化产物主要为FeOOH酸性较强时铁的氧化产物主要为Fe3O4，酸性较弱时铁的氧化产物主要为FeOOH。pH=4.5，NO3-的去除率低的原因是 pH越高，Fe3+越易水解生成FeOOH，FeOOH不导电，阻碍电子转移pH越高，Fe3+越易水解生成FeOOH，FeOOH不导电，阻碍电子转移。
| 初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
| NO3-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 |
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①在酸性条件下，Fe与NO3-反应生成Fe2+和NH4+，则反应的离子方程式为
4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O
4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O
。②初始pH=2.0的废液，加入一定量的纳米Fe-Ni,反应一段时间后，废液中出现大量白色絮状沉淀物，过滤后白色沉淀物在空气中逐渐变成红褐色。产生上述现象的原因是
Fe2+在水中发生水解，Fe2++2H2O⇌Fe（OH）2+2H+，随着反应进行，c（H+）减小，平衡右移，产生Fe（OH）2沉淀，Fe（OH）2在空气中发生反应4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，转变成红褐色的Fe（OH）3
Fe2+在水中发生水解，Fe2++2H2O⇌Fe（OH）2+2H+，随着反应进行，c（H+）减小，平衡右移，产生Fe（OH）2沉淀，Fe（OH）2在空气中发生反应4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，转变成红褐色的Fe（OH）3
。（3）在金属Pt、Cu和（铱）的催化作用下，H2可高效转化酸性溶液中的NO3-，其工作原理如图2所示。H2在金属Pt和Cu的催化作用下将NO3-转化为液体中N2O得过程可描述为
在液体中，H2在铂表面失去电子变成H+，电子进入导电基体中进行传导，NO3-在铜表面获得电子转化为NO，NO在铂表面得到电子转化为N2O
在液体中，H2在铂表面失去电子变成H+，电子进入导电基体中进行传导，NO3-在铜表面获得电子转化为NO，NO在铂表面得到电子转化为N2O
。
【考点】原电池与电解池的综合．
【答案】NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；酸性较强时铁的氧化产物主要为Fe3O4，酸性较弱时铁的氧化产物主要为FeOOH；pH越高，Fe3+越易水解生成FeOOH，FeOOH不导电，阻碍电子转移；4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O；Fe2+在水中发生水解，Fe2++2H2O⇌Fe（OH）2+2H+，随着反应进行，c（H+）减小，平衡右移，产生Fe（OH）2沉淀，Fe（OH）2在空气中发生反应4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，转变成红褐色的Fe（OH）3；在液体中，H2在铂表面失去电子变成H+，电子进入导电基体中进行传导，NO3-在铜表面获得电子转化为NO，NO在铂表面得到电子转化为N2O
【解答】
【点评】
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发布：2024/6/27 10:35:59组卷：28引用：1难度：0.5
