Question

某課題組利用Fe粉和KNO₃溶液反應，模擬地下水脫氮過程，探究脫氮原理．
（1）實驗前：①先用0.1mol?L^-1H₂SO₄洗滌Fe粉，其目的是

 

，然后用蒸餾水洗滌至中性；②將KNO₃溶液的pH調至2.5；③為防止空氣中的O₂對脫氮的影響，應向KNO₃溶液通入

 

（寫化學式）．
（2）如圖表示足量Fe粉還原上述KNO₃溶液過程中，測出的溶液中相關離子濃度、pH 隨時間的變化關系（部分副反應產物曲線略去）．請根據圖中信息寫出t₁時刻前該反應生成的陽離子分別是

 

、

 

．t₁時刻后，該反應仍在進行，溶液中NH₄⁺的濃度在增大，Fe²⁺的濃度卻沒有增大，可能的原因是

 

．

Answer 1

考點：性質實驗方案的設計,含氮物質的綜合應用,鐵的化學性質

專題：信息給予題,實驗設計題

分析：（1）鐵表面有鐵銹加入硫酸可除去，除去溶液中的氧氣，可向溶液中通入氮氣；
（2）根據圖象判斷出離子濃度減小的有H⁺、NO₃^-，增大的有Fe²⁺ 和NH₄⁺，故反應物為Fe和H⁺、NO₃^-，生成物為Fe²⁺和NH₄⁺，可寫出化學方程式為4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O；Fe²⁺水解呈酸性，當溶液中PH較大時會促進Fe²⁺水解．

解答： 解：（1）H₂SO₄可以除去Fe粉表面的氧化物；為防止空氣中的O₂對脫氮的影響，可向KNO₃溶液中通入N₂，排出O₂．
故答案為：去除鐵粉表面的氧化物等雜質； N₂；
（2）t₁時刻前H⁺、NO₃^- 濃度減小，Fe²⁺ 和NH₄⁺的濃度增大，故反應的離子方程式為4Fe+NO₃^-+10H⁺═4Fe²⁺+NH₄⁺+3H₂O．則Fe²⁺、NH₄⁺濃度增大，Fe粉足量，反應仍在進行，Fe²⁺的濃度沒有增大的原因是發(fā)生了水解反應，因為溶液的pH增大，促進了水解．
故答案為：Fe²⁺、NH₄⁺；溶液的pH增大，生成的Fe²⁺水解（或和溶液中的OH^-反應）．

點評：本題考查元素化合物的性質、除雜以及化學反應速率、化學平衡等問題，綜合性較強，為高考常見題型，側重于學生的分析、實驗能力的考查，注意設計實驗步驟，注意語言的條理性和嚴密性，難度不大．