Question

【題目】鐵炭混合物（鐵屑和活性炭的混合物）、納米鐵粉均可用于處理水中污染物．
（1）鐵炭混合物在水溶液中可形成許多微電池．將含有Cr2O72﹣的酸性廢水通過(guò)鐵炭混合物，在微電池正極上Cr2O72﹣轉(zhuǎn)化為Cr3+ ， 其電極反應(yīng)式為 ．
（2）在相同條件下，測(cè)量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對(duì)水中Cu2+和Pb2+的去除率，結(jié)果如圖1所示．
①當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，也能去除水中少量的Cu2+和Pb2+ ， 其原因是 ．
②當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%時(shí)，隨著鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，其主要原因是 ．
（3）納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物． ①一定條件下，向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合價(jià)為+3）與Fe2+反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B（OH）4﹣ ， 其離子方程式為 ．
②納米鐵粉與水中NO3﹣反應(yīng)的離子方程式為4Fe+NO3﹣+10H+=4Fe2++NH4++3H2O
研究發(fā)現(xiàn)，若pH偏低將會(huì)導(dǎo)致NO3﹣的去除率下降，其原因是 ．
③相同條件下，納米鐵粉去除不同水樣中NO3﹣的速率有較大差異（見(jiàn)圖2），產(chǎn)生該差異的可能原因是 ．

Answer 1

【答案】
（1）Cr2O72﹣+14H++6e﹣=2Cr3++7H2O
（2）活性炭對(duì)Cu2+和Pb2+有吸附作用；鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鐵炭混合物中微電池?cái)?shù)目減少
（3）2Fe2++BH4﹣+4OH﹣=2Fe+B（OH）4﹣+2H2↑；納米鐵粉與H+反應(yīng)生成H2；Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3﹣的反應(yīng)（或形成的Fe﹣Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3﹣的反應(yīng)速率）
【解析】解：（1）正極上Cr2O72﹣轉(zhuǎn)化為Cr3+ ， 發(fā)生還原反應(yīng)，在酸性溶液中，電極方程式為Cr2O72﹣+14H++6e﹣=2Cr3++7H2O，所以答案是：Cr2O72﹣+14H++6e﹣=2Cr3++7H2O；（2）①當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，則只有碳粉，可去除水中少量的Cu2+和Pb2+ ， 原因是碳粉具有吸附性，也可起到凈水的作用，所以答案是：活性炭對(duì)Cu2+和Pb2+具有吸附作用；②隨著鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，形成的微電池?cái)?shù)目減少，反應(yīng)速率減小，則Cu2+和Pb2+的去除率不升反降，所以答案是：鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，鐵炭混合物中微電池?cái)?shù)目減少；（3）①向FeSO4溶液中滴加堿性NaBH4溶液，溶液中BH4﹣（B元素的化合價(jià)為+3）與Fe2+反應(yīng)生成納米鐵粉、H2和B（OH）4﹣ ， 反應(yīng)中只有Fe、H元素化合價(jià)發(fā)生變化，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為2Fe2++BH4﹣+4OH﹣=2Fe+2H2↑+B（OH）4﹣ ， 所以答案是：2Fe2++BH4﹣+4OH﹣=2Fe+2H2↑+B（OH）4﹣；②pH偏低，氫離子濃度偏大，則鐵可與氫離子反應(yīng)生成氫氣，可導(dǎo)致NO3﹣的去除率下降，所以答案是：納米鐵粉與H+反應(yīng)生成H2；③由圖2可知銅離子濃度越大，去除率越大，銅離子可起到催化作用，也可能形成原電池反應(yīng)，所以答案是：Cu或Cu2+催化納米鐵粉去除NO3﹣的反應(yīng)（或形成Fe﹣Cu原電池增大納米鐵粉去除NO3﹣的反應(yīng)速率）．