Question

【題目】某同學看到“利用零價鐵還原NO3-脫除地下水中硝酸鹽”的相關資料后，利用如下裝置探究鐵粉與KNO3溶液的反應。實驗步驟及現象如下：

實驗步驟	實驗現象
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，剩余鐵粉表面出現少量白色物質附著。
3、反應停止后，拔掉橡膠塞，將圓底燒瓶取下	燒瓶內氣體的顏色沒有發生變化。
4、將剩余固體過濾	表面的白色物質變為紅褐色。

（1）通入N2并保持后續反應均在N2氛圍中進行的實驗目的是______________________________。

（2）白色物質是__________，用化學方程式解釋其變為紅褐色的原因：____________________。

（3）為了探宄濾液的成分，該同學進一步設計了下述實驗：

實驗步驟	實驗現象
1、取部分濾液于試管中，向其中加入KSCN溶液	溶液液無變化
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	兩份溶液均變為紅色
3、另取部分濾液于試管中，向其中加入濃NaOH溶液并加熱，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙。	有氣體生成，該氣體使紅色石蕊試紙變藍。

（i）根據以上實驗現象，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由淺綠色變成紅色，請用離子方程式解釋其原因____________________。

Answer 1

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

【解析】(1)空氣中的氧氣有強氧化性，為防止空氣中的O2對Fe和NO3-反應的干擾，避免影響反應產物的判斷，則整個反應需要在N2氛圍中進行；

(2)表面的白色物質變為紅褐色，可知該白色物質是Fe(OH)2，其遇空氣中的氧氣易氧化成顯紅褐色的Fe(OH)3，發生反應的化學方程式為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，兩份溶液均變為紅色，可知溶液里含有Fe2+和NO3-，因為在酸性條件下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，在試管口放置濕潤的紅色石蕊試紙，有氣體生成，該氣體使紅色石蕊試紙變藍，可知溶液里含有NH4+；

(i)根據以上實驗現象，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，發生反應的離子方程式為3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O。