题目内容
【题目】某同学看到“利用零价铁还原NO3-脱除地下水中硝酸盐”的相关资料后，利用如下装置探究铁粉与KNO3溶液的反应。实验步骤及现象如下：
实验步骤 | 实验现象 |
1、打开弹簧夹，缓慢通入N2 | |
2、加入pH为2.5的0.01mol/L酸性KNO3溶液100mL | 铁粉部分溶解，溶液呈浅绿色； 铁粉不再溶解后，剩余铁粉表面出现少量白色物质附着。 |
3、反应停止后，拔掉橡胶塞，将圆底烧瓶取下 | 烧瓶内气体的颜色没有发生变化。 |
4、将剩余固体过滤 | 表面的白色物质变为红褐色。 |
（1）通入N2并保持后续反应均在N2氛围中进行的实验目的是______________________________。
（2）白色物质是__________，用化学方程式解释其变为红褐色的原因：____________________。
（3）为了探宄滤液的成分，该同学进一步设计了下述实验：
实验步骤 | 实验现象 |
1、取部分滤液于试管中，向其中加入KSCN溶液 | 溶液液无变化 |
2、将上述溶液分为两份，一份中滴入氯气；另一份中滴加稀硫酸 | 两份溶液均变为红色 |
3、另取部分滤液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液并加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸。 | 有气体生成，该气体使红色石蕊试纸变蓝。 |
（i）根据以上实验现象，可以判断滤液中存在____________________离子。
（ii）步骤2中滴加稀硫酸后溶液会由浅绿色变成红色，请用离子方程式解释其原因____________________。
【答案】 防止空气中的O2对Fe和NO3-反应的干扰，避免影响反应产物的判断 Fe（OH）2 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3 Fe2+、NH4+、NO3- 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
【解析】(1)空气中的氧气有强氧化性，为防止空气中的O2对Fe和NO3-反应的干扰，避免影响反应产物的判断，则整个反应需要在N2氛围中进行；
(2)表面的白色物质变为红褐色，可知该白色物质是Fe(OH)2，其遇空气中的氧气易氧化成显红褐色的Fe(OH)3，发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；
(3)①取部分滤液于试管中，向其中加入KSCN溶液，溶液液无变化，可知不含有Fe3+；②上述溶液分为两份，一份中滴入氯气；另一份中滴加稀硫酸，两份溶液均变为红色，可知溶液里含有Fe2+和NO3-，因为在酸性条件下NO3-能氧化Fe2+；③另取部分滤液于试管中，向其中加入浓NaOH溶液并加热，在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，有气体生成，该气体使红色石蕊试纸变蓝，可知溶液里含有NH4+；
(i)根据以上实验现象，可以判断滤液中存在Fe2+、NH4+、NO3-；
(ii)步骤2中滴加稀硫酸后溶液会由浅绿色变成红色，是溶液中NO3-在酸性条件下氧化Fe2+生成Fe3+，遇KSCN溶液显红色，发生反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O。
