2.用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(NO3-)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。
(1)Fe還原水體中NO3-的反應(yīng)原理如圖1所示。
①作負(fù)極的物質(zhì)是
。
②正極的電極反應(yīng)式是
。
(2)將足量鐵粉投入水體中,經(jīng)24小時(shí)測(cè)定NO3-的去除率和pH,結(jié)果如下:
初始pH |
pH=2.5 |
pH=4.5 |
NO3-的去除率 |
接近100% |
<50% |
24小時(shí)pH |
接近中性 |
接近中性 |
鐵的最終物質(zhì)形態(tài) |
|
|
pH=4.5時(shí),NO
3-的去除率低。其原因是
。
(3)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):在初始pH=4.5的水體中投入足量鐵粉的同時(shí),補(bǔ)充一定量的Fe
2+可以明顯提高NO
3-的去除率。對(duì)Fe
2+的作用提出兩種假設(shè):
Ⅰ.Fe
2+直接還原NO
3-;
Ⅱ.Fe
2+破壞FeO(OH)氧化層。
①做對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果如圖2所示,可得到的結(jié)論是
。
②同位素示蹤法證實(shí)Fe
2+能與FeO(OH)反應(yīng)生成Fe
3O
4.結(jié)合該反應(yīng)的離子方程式,解釋加入Fe
2+提高NO
3-去除率的原因:
。
(4)其他條件與(2)相同,經(jīng)1小時(shí)測(cè)定NO
3-的去除率和pH,結(jié)果如表:
初始pH |
pH=2.5 |
pH=4.5 |
NO3-的去除率 |
約10% |
約3% |
1小時(shí)pH |
接近中性 |
接近中性 |
與(2)中數(shù)據(jù)對(duì)比,解釋(2)中初始pH不同時(shí),NO
3-去除率和鐵的最終物質(zhì)形態(tài)不同的原因:
。