水体中的过量的硝态氮(以NO3-为主)是一种重要污染物,可利用合适的还原剂将其还原为N2除去。

(1)纳米铁粉(Fe)具还原性强、比表面积大、吸附性能良好等优点。实验室制取纳米铁粉的反应原理是通过强还原剂来还原溶液中的Fe2+、Fe3+。
①在室温下,向FeSO4溶液中滴加NaBH4溶液,得到Fe、B(OH)3沉淀和H2,反应的离子方程式为2Fe2++BH4-+3H2O=2Fe↓+B(OH)3↓+2H2↑+3H+2Fe2++BH4-+3H2O=2Fe↓+B(OH)3↓+2H2↑+3H+。
②制备纳米铁粉的反应过程中需要不断通入N2,否则得到的铁粉会导致NO3-的去除率下降,其原因是排出装置内的空气,防止纳米零价铁被空气中的氧气氧化排出装置内的空气,防止纳米零价铁被空气中的氧气氧化。
(2)相同条件下,向含有50mg•L-1NO3-的两份水样中分别加入纳米铁粉、纳米铁粉-活性炭-铜粉,水样中NO3-的去除速率差异如图1所示,产生该差异的可能原因有形成Fe-Cu或C原电池加快反应速率形成Fe-Cu或C原电池加快反应速率。
(3)向含有一定浓度NO3-的水样中加入纳米铁粉,并调节溶液的pH,溶液中的总氮去除率与pH的关系如图2所示。pH过低或过高,溶液中的总氮去除率都较低,其原因是pH过低,纳米铁粉将NO3-还原为NH4+溶解在溶液里,造成总氮去除率下降;pH过高,NO3-氧化性减弱,纳米铁粉只能将NO3-还原为NO2-溶解而留溶液里,从而造成总氮去除率下降pH过低,纳米铁粉将NO3-还原为NH4+溶解在溶液里,造成总氮去除率下降;pH过高,NO3-氧化性减弱,纳米铁粉只能将NO3-还原为NO2-溶解而留溶液里,从而造成总氮去除率下降。
【考点】氧化还原反应的基本规律及应用.
【答案】2Fe2++BH4-+3H2O=2Fe↓+B(OH)3↓+2H2↑+3H+;排出装置内的空气,防止纳米零价铁被空气中的氧气氧化;形成Fe-Cu或C原电池加快反应速率;pH过低,纳米铁粉将NO3-还原为NH4+溶解在溶液里,造成总氮去除率下降;pH过高,NO3-氧化性减弱,纳米铁粉只能将NO3-还原为NO2-溶解而留溶液里,从而造成总氮去除率下降
【解答】
【点评】
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发布:2024/6/27 10:35:59组卷:45引用:2难度:0.6
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