Question

鐵屑可用于地下水脫氮，其實驗室研究步驟如下：
Ⅰ、將鐵屑浸泡在0.5mol/L鹽酸中進(jìn)行預(yù)處理．
Ⅱ、30min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．
請回答：
（1）鹽酸溶解Fe₂O₃的離子方程式是

 

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（2）烘干時需要在N₂保護(hù)下進(jìn)行的原因是

 

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（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

 

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（4）將酸性條件下，鐵與NO₃^-反應(yīng)的離子方程式補充完整：
Fe+NO₃^-+═Fe²⁺+NH₄⁺+
（5）已知活性炭能吸附NH₄⁺、OH^-．步驟Ⅳ中操作時將鐵屑和活性炭同時加入硝酸鉀溶液中，可以提高脫氮的效果，其原因是

 

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（6）研究表明溶液pH會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，NO₃^-的去除率分別為90%和15%．正常地下水中含有CO₃^2-，會影響脫氮的效果，用化學(xué)用語和文字簡述其原因

 

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Answer 1

考點：性質(zhì)實驗方案的設(shè)計

專題：實驗設(shè)計題,元素及其化合物

分析：（1）鹽酸與Fe₂O₃反應(yīng)生成氯化鐵和水；
（2）烘干時需防止鐵屑在空氣中被氧化；
（3）濾液中含有氯化亞鐵，加熱促進(jìn)水解，被氧化生成氫氧化鐵，分解生成氧化鐵；
（4）鐵與NO₃^-反應(yīng)生成Fe²⁺、NH₄⁺和水；
（5）可形成原電池反應(yīng)，且活性炭能吸附NH₄⁺、OH^-，可降低水中的NH₄⁺的濃度；
（6）CO₃^2-水解呈堿性，pH增大，且可生成FeCO₃沉淀而阻止反應(yīng)進(jìn)行．

解答： 解：（1）鹽酸與Fe₂O₃反應(yīng)生成氯化鐵和水，離子方程式為Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O，故答案為：Fe₂O₃+6H⁺=2Fe³⁺+3H₂O；
（2）烘干時需防止鐵屑在空氣中被氧化，可用氮氣作為保護(hù)氣，故答案為：防止鐵屑在空氣中被氧化；
（3）濾液中含有氯化亞鐵，加熱促進(jìn)水解，被氧化生成氫氧化鐵，分解生成氧化鐵，故答案為：Fe₂O₃；
（4）鐵與NO₃^-反應(yīng)生成Fe²⁺、NH₄⁺和水，反應(yīng)的方程式為4 Fe+NO₃^-+10H⁺=4 Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O，故答案為：4；1；10H⁺；4；1；3H₂O；
（5）在鐵粉中加入活性炭，可形成原電池反應(yīng)，加快反應(yīng)速率，且活性炭能吸附NH₄⁺、OH^-，可降低水中的NH₄⁺的濃度，
故答案為：活性炭的添加使其和鐵構(gòu)成了無數(shù)個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，這可能是因為活性炭能夠吸附OH^-）；
（6）CO₃^2-水解呈堿性，CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-，pH增大，且發(fā)生Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓，可生成FeCO₃沉淀而阻止反應(yīng)進(jìn)行，
故答案為：CO₃^2-+H₂O?HCO₃^-+OH^-增大了溶液的pH會降低脫氮效果，且Fe²⁺+CO₃^2-=FeCO₃↓覆蓋在反應(yīng)物的表面阻止反應(yīng)進(jìn)行．

點評：本題考查物質(zhì)的性質(zhì)探究，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實驗?zāi)芰Φ目疾�，注意把握實驗的原理、方法和注意事項，難度中等．