Question

工、農(nóng)業(yè)廢水以及生活污水中濃度較高的NO₃^-會造成氮污染．工業(yè)上處理水體中NO₃^-的一種方法是零價鐵化學(xué)還原法．某化學(xué)小組用廢鐵屑和硝酸鹽溶液模擬此過程，實驗如下．
（1）先用稀硫酸洗去廢鐵屑表面的鐵銹，然后用蒸餾水將鐵屑洗凈．
①除銹反應(yīng)的離子方程式是

 

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②判斷鐵屑洗凈的方法是

 

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（2）將KNO₃溶液的pH調(diào)至2.5．從氧化還原的角度分析調(diào)低溶液pH的原因是

 

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（3）將上述處理過的足量鐵屑投入（2）的溶液中．右圖表示該反應(yīng)過程中，體系內(nèi)相關(guān)離子濃度、pH隨時間變化的關(guān)系．請根據(jù)圖中信息回答：
①t₁時刻前該反應(yīng)的離子方程式是

 

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②t₁時刻后，該反應(yīng)仍在進(jìn)行，溶液中NH₄⁺的濃度在增大，F(xiàn)e²⁺的濃度卻沒有增大，可能的原因是

 

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（4）鐵屑與KNO₃溶液反應(yīng)過程中若向溶液中加入炭粉，可以增大該反應(yīng)的速率，提高NO₃^-的去除效果，其原因是

 

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Answer 1

考點：硝酸的化學(xué)性質(zhì),鐵的化學(xué)性質(zhì)

專題：氮族元素,幾種重要的金屬及其化合物

分析：（1）①除銹是用強酸與氧化鐵反應(yīng)；②可以通測最后一次洗滌液的PH的方法成功判斷鐵屑是否洗凈；
（2）硝酸根離子在酸性條件下才具有強氧化性；
（3）①根據(jù)圖示知道t₁時刻前，硝酸根離子、氫離子濃度逐漸減小，亞鐵離子濃度增大，則是金屬鐵和硝酸之間的反應(yīng)；②亞鐵離子屬于弱堿陽離子，會發(fā)生水解反應(yīng)；
（4）從構(gòu)成無數(shù)微小的原電池分析解答．

解答： 解：（1）①除銹是用強酸與氧化鐵反應(yīng)，所以離子方程式反應(yīng)為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
②鐵屑洗凈的方法是測最后一次洗滌液的PH的方法成功判斷鐵屑是否洗凈，故答案為：測最后一次洗滌液的pH，若為7，則說明鐵屑已洗凈；
（2）pH調(diào)至2.5，是因為硝酸在酸性條件下的氧化性強，易被鐵屑還原，故答案為：硝酸在酸性條件下的氧化性強，易被鐵屑還原；
（3）①根據(jù)圖示知道t₁時刻前，硝酸根離子、氫離子濃度逐漸減小，亞鐵離子濃度增大，則是金屬鐵和硝酸之間的反應(yīng)，即4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；根據(jù)反應(yīng)：4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O，溶液中NH₄⁺的濃度在增大，F(xiàn)e²⁺的濃度卻沒有增大，原因是生成的Fe²⁺水解所致，
故答案為：4Fe+NO₃^-+10H⁺=4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；生成的Fe²⁺水解；
（4）構(gòu)成原電池加快化學(xué)反應(yīng)速率，炭粉和鐵構(gòu)成了無數(shù)微小的原電池加快反應(yīng)速率，故答案為：炭粉和鐵構(gòu)成了無數(shù)微小的原電池加快反應(yīng)速率．

點評：本題考查了化學(xué)方程式的書寫、化學(xué)反應(yīng)速率的影響因素、化學(xué)實驗方案的判斷等知識，題目難度較大知識點較多、綜合性強，熟練掌握知識的遷移和應(yīng)用是解答本題的關(guān)鍵，試題培養(yǎng)了學(xué)生的分析、理解能力及靈活應(yīng)用所學(xué)知識的能力．