地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题,某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程,理想的脱氮原理为:4Fe + NO3- + 10H+ = 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O。
(1)研究发现:随着KNO3溶液酸性的减弱,对应还原产物中氮元素的化合价越低。课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验,没有观察到气体生成,则该条件下KNO3的还原产物可能是 (化学式)。
(2)实验发现:反应一段时间后,反应体系中NH4+的浓度在增大,Fe2+的浓度却没有增大,可能的原因是 。
a.生成的Fe2+水解 b.Fe2+被氧化生成Fe3+ c.Fe2+被还原成Fe
(3)该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响。
可能用到的试剂和仪器:粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2.0mol/L KNO3、0.1 mol/L H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等。
①设计实验方案:在不同的自变量(温度、铁粉颗粒的大小)时,测定 (要求所测得的数据能直接体现反应速率大小)。
②参照下表格式,拟定实验表格,完整体现实验方案(列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据:数据用字母表示)。
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c(NO3-)
物理量 实验序号 |
V(2.0mol/L KNO3)/ mL |
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…… |
1 |
a |
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…… |
2 |
a |
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…… |
3 |
a |
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…… |
③进一步的研究表明:将铁粉和活性炭同时加入上述KNO3溶液中,可以明显提高脱氮速率,其原因是 。
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