Question

纳米铁粉可用来脱除水体中的硝酸盐。一种制备纳米铁粉工艺的实验步骤如下：

①在磁力搅拌作用下，向温度约为80 ℃的饱和FeSO₄溶液中不断加入饱和H₂C₂O₄溶液至不再产生黄色沉淀(FeC₂O₄·2H₂O)为止;

②过滤，用煮沸过的蒸馏水将黄色沉淀洗涤干净；

③干燥固体后，在700℃并隔绝空气的条件下将固体焙烧至完全变黑。

(1)步骤①中搅拌的目的是________________    。

(2)步骤②洗涤用的蒸馏水需预先煮沸的目的是_______________________。

(3)步骤③中生成纳米铁的化学方程式为_____________________________。   

(4)在两支三口烧瓶中盛有相同体积、用硫酸酸化的水样，将其中一支烧瓶中的溶液控制在无氧的条件下，然后分别向烧瓶中加入相同量(足量)的纳米铁粉，测得NO₃^-的脱除率与时间的关系如图所示。

①已知在有氧条件下，起始时水样中以c(NO₃^-) =1.8×10^-3mol·L^-1，则0～4 h内，

v(NO₃^- )=_____mol • L^-1· h^-1。

②由图可知，3 h前，无氧条件下NO₃^-的脱除率明显比有氧条件下的髙，其原因是__________________。

Answer

使反应物充分接触，加快反应速率 除去水体中溶解的氧气 FeC2O4 • 2H2OFe+2CO2↑+2H2O 3. 6×10-4(或 0.00036) 有氧时在纳米铁粉表面生成了铁的氧化物，阻碍了 NO3-的还原反应进行

【解析】(1)步骤①中搅拌的目的是使反应物充分接触，加快反应速率；(2)步骤②洗涤用的蒸馏水需预先煮沸的目的是除去水体中溶解的氧气，防止将Fe2＋ 氧化成Fe3＋ 使产品不纯；(3)步骤③中FeC2O4 • 2H2O受热分解生成纳米铁，化学方程式为FeC2O4 • 2H2OFe+2CO2↑+2H2O；(4)①已知在有氧条件下，起始时水样中以c(NO3-) =1.8×10-3mol·L-1，则0～4 h内，NO3―的脱除率是80%， v(NO3- )=1.8×10-3mol·L-1×80%/4h= 3. 6×10-4mol • L-1· h-1。②无氧条件下NO3-的脱除率明显比有氧条件下的髙,有氧时在纳米铁粉表面生成了铁的氧化物，阻碍了 NO3-的还原反应进行。