Question

7．鐵炭混合物（鐵屑和活性炭的混合物）、納米鐵粉均可用于處理水中污染物．在相同條件下，測量總質(zhì)量相同、鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同的鐵炭混合物對水中Cu²⁺和Pb²⁺的去除率，結(jié)果如圖所示．已知活性炭對重金屬離子具有一定的吸附作用．
（1）當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，也能去除水中少量的Cu²⁺和Pb²⁺，其原因是活性炭對Cu²⁺和Pb²⁺具有吸附作用．
（2）當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，Cu²⁺的去除率比Pb²⁺的高，其主要原因是Cu²⁺的氧化性比Pb²⁺的強(qiáng)．
（3）納米鐵粉可用于處理地下水中的污染物．
①一定條件下，向FeSO₄溶液中滴加堿性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合價(jià)為+3）與Fe²⁺反應(yīng)生成納米鐵粉、H₂和B（OH）₄^-，其離子方程式為2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-．
②納米鐵粉與水中NO₃^-反應(yīng)的離子方程式為 4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O 研究發(fā)現(xiàn)，若pH偏低將會(huì)導(dǎo)致NO₃^-的去除率下降，其原因是納米鐵粉與H⁺反應(yīng)生成H₂．

Answer 1

分析 （1）當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，則只有碳粉，碳粉具有吸附性，可去除水中少量的Cu²⁺和Pb²⁺；
（2）Cu²⁺的氧化性比Pb²⁺的強(qiáng)，易與鐵發(fā)生氧化反應(yīng)；
（3）①向FeSO₄溶液中滴加堿性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合價(jià)為+3）與Fe²⁺反應(yīng)生成納米鐵粉、H₂和B（OH）₄^-，反應(yīng)中只有Fe、H元素化合價(jià)發(fā)生變化，結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒可寫出離子方程式；
②pH偏低，氫離子濃度偏大，則鐵可與氫離子反應(yīng)生成氫氣．

解答 解：（1）當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0時(shí)，則只有碳粉，可去除水中少量的Cu²⁺和Pb²⁺，原因是碳粉具有吸附性，也可起到凈水的作用，
故答案為：活性炭對Cu²⁺和Pb²⁺具有吸附作用；
（2）Cu²⁺的氧化性比Pb²⁺的強(qiáng)，易與鐵發(fā)生氧化反應(yīng)，則當(dāng)鐵炭混合物中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同時(shí)，Cu²⁺的去除率比Pb²⁺的高，
故答案為：Cu²⁺的氧化性比Pb²⁺的強(qiáng)；
（3）①向FeSO₄溶液中滴加堿性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合價(jià)為+3）與Fe²⁺反應(yīng)生成納米鐵粉、H₂和B（OH）₄^-，反應(yīng)中只有Fe、H元素化合價(jià)發(fā)生變化，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，離子方程式為2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-，
故答案為：2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-；
②pH偏低，氫離子濃度偏大，則鐵可與氫離子反應(yīng)生成氫氣，可導(dǎo)致NO₃^-的去除率下降，故答案為：納米鐵粉與H⁺反應(yīng)生成H₂．

點(diǎn)評 本題考查物質(zhì)的分離、提純，側(cè)重于化學(xué)與生后、環(huán)境的考查，題目有利于培養(yǎng)學(xué)生的良好的科學(xué)素養(yǎng)，側(cè)重于考查學(xué)生的分析、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ目疾�，注意把握提給信息以及物質(zhì)的性質(zhì)，為解答該題的關(guān)鍵，難度中等．