Question

利用零价铁（ZVI)处理水体砷污染的原理为：零价铁被氧化腐蚀得到水合氧化铁，[Fe(OH)₃和 FeOOH，可分别写为Fe₂O₃•3H₂O和Fe₂O₃•H₂O统称水和氧化铁]，水合氧化铁再吸附沉降砷的化合物（如：含AsO₄^{3 -} 、AsO₃^{3 -} 等物质）。

（1）写出单质铁在水体中被（O₂）氧化腐蚀得到水和氧化铁（FeOOH）的化学方程式：            。

（2）某课题组通过查阅文献，进行了用相同单质铁（相同性状和相同质量）在相同时间内，对影响零价铁去除水体中砷的效率的因素提出以下假设，并进行了实验探究：

假设1：                              ；

假设2：水体中所含其他物质及离子；

假设3：水体中的溶解氧；

（3）其他条件相同，调节水样的pH，得到除砷效率曲线为图１，若控制水样pH=5时，测定不同时间段的除砷效率为图２：

①根据单质铁除砷原理，请解释水样酸性较强时，除砷效率较低的原因可能是_____________；

②国家饮用水标准规定水中砷的含量应低于0.05mg/L(1mg=1000μg)，根据图中信息判断：若控制水样的pH＝6，出水后的砷浓度是否达到饮用水标准？_______。（填“达到”、“未达到”或“无法判断”）

（4）为验证假设3，课题组成员设计了以下实验。请你完成表格中的内容（水样中砷的浓度可用分光光度计测定）

实验步骤	预期实验结果和结论
①取一定体积废水样品，分成体积相同两份，其中一份持续通入一段时间_________，以减少水中的溶解氧；	___________________，则溶解氧对砷的去除效率有影响；反之则无影响。
②___________________________________ ______________________________________
③___________________________________ ______________________________________

Answer

（14分）

（1）4Fe +3O2 + 2H2O = 4FeOOH（2分）

（2）假设１：水样的pH（1分）

（3）①酸性较强时，单质铁被腐蚀后，无法生成水合氧化铁，吸附能力下降，除砷效率降低。（答案合理即可得分）（2分） ②达到（2分）

（4）

实验步骤

预期实验结果和结论

①取一定体积废水样品，分成体积相同两份，其中一份持续通入一段时间N2，以减少水中的溶解氧；（1分）

若溶解氧不同的两份溶液中，测出的砷的浓度不同，则溶解氧对砷的去除效率有影

响；反之则无。（2分）

②向上述两份溶液中投入足量等质量的同种单质铁；（2分）

③相同一段时间后，用分光光度计测定两份水样中砷的浓度。（2分）

【解析】

试题分析：（1）铁被氧气在有水的条件下氧化成FeOOH ，方程式为：4Fe +3O2 + 2H2O =4FeOOH。（2）因为铁可以和酸反应，所以假设１为水样的pH。（3）①酸性较强时，单质铁被腐蚀后，无法生成水合氧化铁，吸附能力下降，除砷效率降低。②从图分析，水样中砷的原来的浓度为100μg/L，当pH控制在6时去除率为80%，即剩余的神的浓度为20μg/L=0.02mg/L，低于0.05mg/L，所以达到标准。

（4）因为假设２为水体中所含其他物质及离子；假设3为水体中的溶解氧，所以可以控制水中溶解的氧气的量进行分析，通入氮气，赶出水中溶解的氧气，对此看溶解的氧不同对反应的影响。向溶液中投入相同质量的同种单质铁，去除单质铁对砷的含量的影响。

考点：实验方案的设计和评价。