(2011?安徽)地下水中硝酸鹽造成的氮污染已成為一個(gè)世界性的環(huán)節(jié)問題.文獻(xiàn)報(bào)道某課題組模擬地下水脫氮過程,利用Fe粉和KNO3溶液反應(yīng),探究脫氮原理及相關(guān)因素對(duì)脫氮速率的影響.
(1)實(shí)驗(yàn)前:①先用0.1mol?L-1H2SO4洗滌Fe粉,其目的是
去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)
去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì)
,然后用蒸餾水洗滌至中性;②將KNO3溶液的pH調(diào)至2.5;③為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響,應(yīng)向KNO3溶液中通入
N2
N2
(寫化學(xué)式).
(2)圖表示足量Fe粉還原上述KNO3溶液過程中,測(cè)出的溶液中相關(guān)離子濃度、pH隨時(shí)間的變化關(guān)系(部分副反應(yīng)產(chǎn)物曲線略去).請(qǐng)根據(jù)圖中信息寫出t1時(shí)刻前該反應(yīng)的離子方程式
4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O
4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O
.t1時(shí)刻后,改反應(yīng)仍在進(jìn)行,溶液中NH4+的濃度在增大,F(xiàn)e2+的濃度卻沒有增大,可能的原因是
生成的Fe2+水解
生成的Fe2+水解

(3)改課題組對(duì)影響脫氮速率的因素提出了如下假設(shè),請(qǐng)你完成假設(shè)二和假設(shè)三:
假設(shè)一:溶液的pH;
假設(shè)二:
溫度
溫度

假設(shè)二:
鐵粉顆粒大小
鐵粉顆粒大小
;
(4)請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證上述假設(shè)一,寫出實(shí)驗(yàn)步驟及結(jié)論.(已知:溶液中的NO3-濃度可用離子色譜儀測(cè)定)
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:
分析:(1)鐵表面有鐵銹加入硫酸可除去,除去溶液中的氧氣,可向溶液中通入氮?dú)猓?BR>(2)根據(jù)圖象判斷出離子濃度減小的有H+、NO3-,增大的有Fe2+ 和NH4+,故反應(yīng)物為Fe和H+、NO3-,生成物為Fe2+
和NH4+,可寫出化學(xué)方程式為4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O;Fe2+水解呈酸性,當(dāng)溶液中PH較大時(shí)會(huì)促進(jìn)Fe2+水解;(3)在溶液中進(jìn)行的反應(yīng),影響化學(xué)反應(yīng)速率的外界因素有濃度、溫度、催化劑以及固體的表面積大小等;
(4)要驗(yàn)證溶液的pH對(duì)反應(yīng)速率的影響,需其他條件相同,而溶液的酸堿性不同,結(jié)合題目中提供的信息,如:通入N2除去O2,用色譜儀測(cè)定溶液中NO3-的濃度等.
解答:解:(1)H2SO4可以除去Fe粉表面的氧化物;為防止空氣中的O2對(duì)脫氮的影響,可向KNO3溶液中通入N2,排出O2.故答案為:去除鐵粉表面的氧化物等雜質(zhì); N2
(2)t1時(shí)刻前H+、NO3- 濃度減小,F(xiàn)e2+ 和NH4+的濃度增大,故反應(yīng)的離子方程式為4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O.Fe粉足量,反應(yīng)仍在進(jìn)行,F(xiàn)e2+的濃度沒有增大的原因是
發(fā)生了水解反應(yīng),因?yàn)槿芤旱膒H增大,促進(jìn)了水解.故答案為:4Fe+NO3-+10H+═4Fe2++NH4++3H2O;生成的Fe2+水解(或和溶液中的OH-反應(yīng));
(3)影響反應(yīng)速率的因素還可能有溫度、鐵粉顆粒大小等.故答案為:溫度; 鐵粉顆粒大;
(4)要驗(yàn)證溶液的pH對(duì)反應(yīng)速率的影響,需其他條件相同,而溶液的酸堿性不同,結(jié)合題目中提供的信息,如:通入N2除去O2,用色譜儀測(cè)定溶液中NO3-的濃度等,故答案為:
①分別取等體積、等濃度的KNO3溶液于不同的試管中;
②調(diào)節(jié)溶液呈酸性且pH各不相同,并通入N2;
③分別向上述溶液中加入足量等質(zhì)量的同種鐵粉;
④用離子色譜儀測(cè)定相同反應(yīng)時(shí)間時(shí)各溶液中NO3-的濃度;
若pH不同的KNO3溶液中,測(cè)出的NO3-的濃度不同,表明pH對(duì)脫氮速率有影響,否則無影響. (本題屬于開放性試題,合理答案均可)
點(diǎn)評(píng):本題考查元素化合物的性質(zhì)、除雜以及化學(xué)反應(yīng)速率、化學(xué)平衡等問題,綜合性較強(qiáng),設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,注意語言的條理性和嚴(yán)密性.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2011?安徽)MnO2是一種重要的無機(jī)功能材料,粗MnO2的提純是工業(yè)生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié).某研究性學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了將粗MnO2(含有較多的MnO和MnCO3)樣品轉(zhuǎn)化為純MnO2實(shí)驗(yàn),其流程如下

(1)第①步加稀H2SO4時(shí),粗MnO2樣品中的
MnO和MnCO3
MnO和MnCO3
(寫化學(xué)式)轉(zhuǎn)化為可溶性物質(zhì).
(2)第②步反應(yīng)的離子方程式:
5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+
5Mn2++2ClO3-+4H2O=5MnO2+Cl2↑+8H+

(3)第③步蒸發(fā)操作必需的儀器有鐵架臺(tái)(含鐵圈)、
酒精燈
酒精燈
蒸發(fā)皿
蒸發(fā)皿
、
玻璃棒
玻璃棒
,已知蒸發(fā)得到的固體中有NaClO3和NaOH,則一定還有含有
NaCl
NaCl
(寫化學(xué)式).
(4)若粗MnO2樣品的質(zhì)量為12.69g,第①步反應(yīng)后,經(jīng)過濾得到8.7g MnO2,并收集到0.224LCO2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下載),則在第②步反應(yīng)中至少需要
0.02mol
0.02mol
mol NaClO3

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2011?安徽)研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電,在海水中電池總反應(yīng)可表示為:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是( 。

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2011?安徽)室安卡因(G)是一種抗心率天常藥物,可由下列路線合成

(1)已知A是的單體,則A中含有的官能團(tuán)是
碳碳雙鍵、羧基
碳碳雙鍵、羧基
(寫名稱).B的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是
CH3CH2COOH
CH3CH2COOH

(2)C的名稱(系統(tǒng)命名)是
2-溴丙酸
2-溴丙酸
,C與足量NaOH醇溶液共熱時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式是

(3)X是E的同分異構(gòu)體,X分子中含有苯環(huán),且苯環(huán)上一氯代物只有兩種,則X所有可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式有、
、
、

(4)F→G的反應(yīng)類型是
取代反應(yīng)
取代反應(yīng)

(5)下列關(guān)于室安卡因(G)的說法正確的是
abc
abc

a.能發(fā)生加成反應(yīng)                      b.能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
c.能與鹽酸反應(yīng)生成鹽                  d.屬于氨基酸.

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科目:高中化學(xué) 來源: 題型:

(2011?安徽)下列有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和解釋或結(jié)論都正確的是( 。
選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)操作 現(xiàn)象 解釋或結(jié)論
過量的Fe粉中加入HNO3,
充分反應(yīng)后,滴入KSCN溶液
溶液呈紅色 稀HNO3將Fe氧化為Fe3+
AgI沉淀中滴入稀KCl溶液 有白色沉淀出現(xiàn) AgCl比AgI更難溶
Al箔插入稀HNO3 無現(xiàn)象 Al箔表面被HNO3氧化,形成致密的氧化膜
用玻璃棒蘸取濃氨水點(diǎn)到紅色石蕊試紙上 試紙變藍(lán)色 濃氨水呈堿性

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同步練習(xí)冊(cè)答案