Question

【題目】某同學(xué)看到“利用零價(jià)鐵還原NO3-脫除地下水中硝酸鹽”的相關(guān)資料后，利用如下裝置探究鐵粉與KNO3溶液的反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象如下：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
1、打開彈簧夾，緩慢通入N2
2、加入pH為2.5的0.01mol/L酸性KNO3溶液100mL	鐵粉部分溶解，溶液呈淺綠色； 鐵粉不再溶解后，剩余鐵粉表面出現(xiàn)少量白色物質(zhì)附著。
3、反應(yīng)停止后，拔掉橡膠塞，將圓底燒瓶取下	燒瓶?jī)?nèi)氣體的顏色沒(méi)有發(fā)生變化。
4、將剩余固體過(guò)濾	表面的白色物質(zhì)變?yōu)榧t褐色。

（1）通入N2并保持后續(xù)反應(yīng)均在N2氛圍中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?/span>______________________________。

（2）白色物質(zhì)是__________，用化學(xué)方程式解釋其變?yōu)榧t褐色的原因：____________________。

（3）為了探宄濾液的成分，該同學(xué)進(jìn)一步設(shè)計(jì)了下述實(shí)驗(yàn)：

實(shí)驗(yàn)步驟	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
1、取部分濾液于試管中，向其中加入KSCN溶液	溶液液無(wú)變化
2、將上述溶液分為兩份，一份中滴入氯氣；另一份中滴加稀硫酸	兩份溶液均變?yōu)榧t色
3、另取部分濾液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液并加熱，在試管口放置濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙。	有氣體生成，該氣體使紅色石蕊試紙變藍(lán)。

（i）根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以判斷濾液中存在____________________離子。

（ii）步驟2中滴加稀硫酸后溶液會(huì)由淺綠色變成紅色，請(qǐng)用離子方程式解釋其原因____________________。

Answer 1

【答案】 防止空氣中的O2對(duì)Fe和NO3-反應(yīng)的干擾，避免影響反應(yīng)產(chǎn)物的判斷 Fe（OH）2 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3 Fe2+、NH4+、NO3- 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O

【解析】(1)空氣中的氧氣有強(qiáng)氧化性，為防止空氣中的O2對(duì)Fe和NO3-反應(yīng)的干擾，避免影響反應(yīng)產(chǎn)物的判斷，則整個(gè)反應(yīng)需要在N2氛圍中進(jìn)行；

(2)表面的白色物質(zhì)變?yōu)榧t褐色，可知該白色物質(zhì)是Fe(OH)2，其遇空氣中的氧氣易氧化成顯紅褐色的Fe(OH)3，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；

(3)①取部分濾液于試管中，向其中加入KSCN溶液，溶液液無(wú)變化，可知不含有Fe3+；②上述溶液分為兩份，一份中滴入氯氣；另一份中滴加稀硫酸，兩份溶液均變?yōu)榧t色，可知溶液里含有Fe2+和NO3-，因?yàn)樵谒嵝詶l件下NO3-能氧化Fe2+；③另取部分濾液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液并加熱，在試管口放置濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙，有氣體生成，該氣體使紅色石蕊試紙變藍(lán)，可知溶液里含有NH4+；

(i)根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以判斷濾液中存在Fe2+、NH4+、NO3-；

(ii)步驟2中滴加稀硫酸后溶液會(huì)由淺綠色變成紅色，是溶液中NO3-在酸性條件下氧化Fe2+生成Fe3+，遇KSCN溶液顯紅色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O。