地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個世界性的環境問題。水體除NO3-主要有電化學法、催化還原法等。
（1）電化學去除弱酸性水體中NO3-的反應原理如圖1所示：
①正極的電極反應式是 NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2ONO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O。
②取兩份完全相同的含NO3-廢液A和B，調節廢液A、B的pH分別為2.5和4.5，向廢液A、B中加入足量鐵粉，經相同時間充分反應后，廢液A、B均接近中性。廢液A、B中鐵的最終物質形態分別如圖2所示。溶液的初始pH對鐵的氧化產物有影響，具體影響為 酸性較強時鐵的氧化產物主要為Fe3O4，酸性較弱時鐵的氧化產物主要為FeOOH酸性較強時鐵的氧化產物主要為Fe3O4，酸性較弱時鐵的氧化產物主要為FeOOH。pH=4.5，NO3-的去除率低的原因是 pH越高，Fe3+越易水解生成FeOOH，FeOOH不導電，阻礙電子轉移pH越高，Fe3+越易水解生成FeOOH，FeOOH不導電，阻礙電子轉移。
| 初始pH | pH=2.5 | pH=4.5 |
| NO3-去除率 | 接近100% | ＜50% |
| 24小時pH | 接近中性 | 接近中性 |
| 鐵的最終物質形態 |
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①在酸性條件下，Fe與NO3-反應生成Fe2+和NH4+，則反應的離子方程式為
4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O
4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O
。②初始pH=2.0的廢液，加入一定量的納米Fe-Ni,反應一段時間后，廢液中出現大量白色絮狀沉淀物，過濾后白色沉淀物在空氣中逐漸變成紅褐色。產生上述現象的原因是
Fe2+在水中發生水解，Fe2++2H2O?Fe（OH）2+2H+，隨著反應進行，c（H+）減小，平衡右移，產生Fe（OH）2沉淀，Fe（OH）2在空氣中發生反應4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，轉變成紅褐色的Fe（OH）3
Fe2+在水中發生水解，Fe2++2H2O?Fe（OH）2+2H+，隨著反應進行，c（H+）減小，平衡右移，產生Fe（OH）2沉淀，Fe（OH）2在空氣中發生反應4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，轉變成紅褐色的Fe（OH）3
。（3）在金屬Pt、Cu和（銥）的催化作用下，H2可高效轉化酸性溶液中的NO3-，其工作原理如圖2所示。H2在金屬Pt和Cu的催化作用下將NO3-轉化為液體中N2O得過程可描述為
在液體中，H2在鉑表面失去電子變成H+，電子進入導電基體中進行傳導，NO3-在銅表面獲得電子轉化為NO，NO在鉑表面得到電子轉化為N2O
在液體中，H2在鉑表面失去電子變成H+，電子進入導電基體中進行傳導，NO3-在銅表面獲得電子轉化為NO，NO在鉑表面得到電子轉化為N2O
。
【考點】原電池與電解池的綜合．
【答案】NO3-+8e-+10H+=NH4++3H2O；酸性較強時鐵的氧化產物主要為Fe3O4，酸性較弱時鐵的氧化產物主要為FeOOH；pH越高，Fe3+越易水解生成FeOOH，FeOOH不導電，阻礙電子轉移；4Fe+NO3-+10H+=4Fe2++NH4++3H2O；Fe2+在水中發生水解，Fe2++2H2O?Fe（OH）2+2H+，隨著反應進行，c（H+）減小，平衡右移，產生Fe（OH）2沉淀，Fe（OH）2在空氣中發生反應4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，轉變成紅褐色的Fe（OH）3；在液體中，H2在鉑表面失去電子變成H+，電子進入導電基體中進行傳導，NO3-在銅表面獲得電子轉化為NO，NO在鉑表面得到電子轉化為N2O
【解答】
【點評】
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發布：2024/6/27 10:35:59組卷：28引用：1難度：0.5
