问题 问答题

地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环节问题.文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程,利用Fe粉和KNO3溶液反应,探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响.

(1)实验前:①先用0.1mol•L-1H2SO4洗涤Fe粉,其目的是______,然后用蒸馏水洗涤至中性;②将KNO3溶液的pH调至2.5;③为防止空气中的O2对脱氮的影响,应向KNO3溶液中通入______(写化学式).

(2)图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中,测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去).请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式______.t1时刻后,改反应仍在进行,溶液中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是______.

(3)改课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设,请你完成假设二和假设三:

假设一:溶液的pH;

假设二:______;

假设二:______;

(4)请你设计实验验证上述假设一,写出实验步骤及结论.(已知:溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定)

实验结论:

答案

(1)H2SO4可以除去Fe粉表面的氧化物;为防止空气中的O2对脱氮的影响,可向KNO3溶液中通入N2,排出O2.故答案为:去除铁粉表面的氧化物等杂质; N2

(2)t1时刻前H+、NO3- 浓度减小,Fe2+ 和NH4+的浓度增大,故反应的离子方程式为4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O.Fe粉足量,反应仍在进行,Fe2+的浓度没有增大的原因是

发生了水解反应,因为溶液的pH增大,促进了水解.故答案为:4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O;生成的Fe2+水解(或和溶液中的OH-反应);

(3)影响反应速率的因素还可能有温度、铁粉颗粒大小等.故答案为:温度; 铁粉颗粒大小;

(4)要验证溶液的pH对反应速率的影响,需其他条件相同,而溶液的酸碱性不同,结合题目中提供的信息,如:通入N2除去O2,用色谱仪测定溶液中NO3-的浓度等,故答案为:

①分别取等体积、等浓度的KNO3溶液于不同的试管中;

②调节溶液呈酸性且pH各不相同,并通入N2

③分别向上述溶液中加入足量等质量的同种铁粉;

④用离子色谱仪测定相同反应时间时各溶液中NO3-的浓度;

若pH不同的KNO3溶液中,测出的NO3-的浓度不同,表明pH对脱氮速率有影响,否则无影响. (本题属于开放性试题,合理答案均可)

填空题
单项选择题