Question

用零价铁去除水体中的硝酸盐已成为环境修复研究的热点之一．

还原水体中的反应原理如图1所示．

①作负极的物质是______．

②正极的电极反应式是______．

将足量铁粉投入水体中，经24小时测定的去除率和pH，结果如下：

初始pH
的去除率	接近
24小时pH	接近中性	接近中性
铁的最终物质形态

时，的去除率低．其原因是______．

实验发现：在初始的水体中投入足量铁粉的同时，补充一定量的可以明显提高的去除率．对的作用提出两种假设：

Ⅰ直接还原；

Ⅱ破坏氧化层．

①做对比实验，结果如图2所示，可得到的结论是______．

②同位素示踪法证实能与反应生成结合该反应的离子方程式，解释加入提高去除率的原因：______．

其他条件与相同，经1小时测定的去除率和pH，结果如表：

初始pH
的去除率	约	约
1小时pH	接近中性	接近中性

与中数据对比，解释中初始pH不同时，去除率和铁的最终物质形态不同的原因：______．

Answer

铁 不导电，阻碍电子转移 本实验条件下，不能直接还原；在Fe和共同作用下能提高的去除率 ，将不导电的转化为可导电的，利于电子转移 初始pH低时，产生的充足；初始pH高时，产生的不足

【解析】

(1) NO3-在正极得电子发生还原反应产生NH4+  ，根据图2信息可知为酸性环境；(2)pH越高  Fe3+越易水解生成FeO(OH) ；
(3)①根据图2中的三个实验结果进行分析；

②结合(2)题中的铁的最终物质形态结果差异进行分析；

(1) ①Fe还原水体中，则Fe作还原剂发生氧化反应，失去电子，作负极，

故答案为：铁；

在正极得电子发生还原反应产生，根据图2信息可知为酸性环境，则正极的电极反应式为：，故答案为：；

（2）①加入可以显提高的去除率，pH越高，越易水解生成，而不导电，阻碍电子转移，所以的去除率低，故答案为：不导电，阻碍电子转移；

(3)从图2的实验结果可以看出，单独加入时，的去除率为0，因此得出不能直接还原；而Fe和共同加入时的去除率比单独Fe高，因此可以得出结论：本实验条件下，不能直接还原；在Fe和共同作用下能提高的去除率，故答案为：本实验条件下，不能直接还原；在Fe和共同作用下能提高的去除率；

同位素示踪法证实了能与反应生成，离子方程式为：，将不导电的转化为可导电的，利于电子转移，故答案为：，将不导电的转化为可导电的，利于电子转移；

（4）根据实验结果可知的作用是将不导电的转化为可导电的，而的去除率由铁的最终物质形态确定，因此可知实验初始pH会影响的含量，故答案为：初始pH低时，产生的充足；初始pH高时，产生的不足。