Question

7．铁炭混合物（铁屑和活性炭的混合物）、纳米铁粉均可用于处理水中污染物．在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu²⁺和Pb²⁺的去除率，结果如图所示．已知活性炭对重金属离子具有一定的吸附作用．
（1）当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，也能去除水中少量的Cu²⁺和Pb²⁺，其原因是活性炭对Cu²⁺和Pb²⁺具有吸附作用．
（2）当铁炭混合物中铁的质量分数相同时，Cu²⁺的去除率比Pb²⁺的高，其主要原因是Cu²⁺的氧化性比Pb²⁺的强．
（3）纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物．
①一定条件下，向FeSO₄溶液中滴加碱性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合价为+3）与Fe²⁺反应生成纳米铁粉、H₂和B（OH）₄^-，其离子方程式为2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-．
②纳米铁粉与水中NO₃^-反应的离子方程式为 4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O 研究发现，若pH偏低将会导致NO₃^-的去除率下降，其原因是纳米铁粉与H⁺反应生成H₂．

Answer 1

分析 （1）当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，则只有碳粉，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⁺的强，易与铁发生氧化反应；
（3）①向FeSO₄溶液中滴加碱性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合价为+3）与Fe²⁺反应生成纳米铁粉、H₂和B（OH）₄^-，反应中只有Fe、H元素化合价发生变化，结合质量守恒、电荷守恒可写出离子方程式；
②pH偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气．

解答 解：（1）当铁炭混合物中铁的质量分数为0时，则只有碳粉，可去除水中少量的Cu²⁺和Pb²⁺，原因是碳粉具有吸附性，也可起到净水的作用，
故答案为：活性炭对Cu²⁺和Pb²⁺具有吸附作用；
（2）Cu²⁺的氧化性比Pb²⁺的强，易与铁发生氧化反应，则当铁炭混合物中铁的质量分数相同时，Cu²⁺的去除率比Pb²⁺的高，
故答案为：Cu²⁺的氧化性比Pb²⁺的强；
（3）①向FeSO₄溶液中滴加碱性NaBH₄溶液，溶液中BH₄^-（B元素的化合价为+3）与Fe²⁺反应生成纳米铁粉、H₂和B（OH）₄^-，反应中只有Fe、H元素化合价发生变化，发生氧化还原反应，离子方程式为2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-，
故答案为：2Fe²⁺+BH₄^-+4OH^-=2Fe+2H₂↑+B（OH）₄^-；
②pH偏低，氢离子浓度偏大，则铁可与氢离子反应生成氢气，可导致NO₃^-的去除率下降，故答案为：纳米铁粉与H⁺反应生成H₂．

点评 本题考查物质的分离、提纯，侧重于化学与生后、环境的考查，题目有利于培养学生的良好的科学素养，侧重于考查学生的分析、实验能力的考查，注意把握提给信息以及物质的性质，为解答该题的关键，难度中等．