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某同学看到利用零价铁还原NO3－脱除地下水中硝酸盐”的相关报道后，利用如下装置探究铁粉与KNO3溶液的反应。实验过程如下：
ⅰ．打开弹簧夹，缓慢通入N2，并保持后续反应均在N2氛围中进行；
ii．加入pH已调至2.5的0.01mol·L－1KNO3酸性溶液100mL，一段时间后铁屑部分溶解，溶液逐渐变为浅绿色；待铁粉不再溶解，静置后发现，剩余固体表面有少量白色物质附着；
ⅲ．过滤剩余固体时，表面的白色物质变为红褐色；
iv．检测到滤液中存在NO3－、NH4+和Fe2+。
(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)用化学方程式解释其变为红褐色的原因：_________________________________。
(3)用K3[Fe(CN)6]检验滤液中Fe2+的实验方案是(写出具体操作、现象及结论)___________。
(4)取少量滤液，向其中加入几滴KSCN溶液，无明显现象；再加入几滴稀硫酸，溶液呈红色。溶液变成红色的原因是_________________________________。
(5)该同学进一步査阅文献发现，用铁粉、碳粉混合物脱除硝酸盐，效果更佳。他用上述KNO3溶液继续设计如下实验，探究碳粉的作用。
| 假设 | 实验操作 | 现象及结论 |
| 假设1：碳粉可用作还原剂，脱除硝酸盐 | 向烧杯中加入①_______，一段时间后，测定烧杯中NO3-的浓度 | NO3-浓度无明显变化，说明假设1不成立 |
| 假设2：碳粉、铁粉形成无数个微小的原电池，促进了硝酸盐的脱除 | 按如图所示组装实验装置，一段时间后，测定NO3-浓度 | ②___________，说明假设2成立 |
③关于碳粉的作用，还可以提出的合理假设是_________________________________。
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某同学看到“利用零价铁还原
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
溶液的反应。实验过程如下：
i.打开弹簧夹，缓慢通入
，并保持后续反应均在氛围中进行；
ii.加入pH 已调至2.5 的 0.01mol·
酸性溶液100mL，一段时间后铁粉部分溶解，
溶液逐渐变为浅绿色；待铁粉不再溶解，静置后发现，剩余固体表面有少量白色物
质附着；
iii.过滤剩余固体时，表面的白色物质变为红褐色；
iv.检测到滤液中存在
。
（1）通入
并保持后续反应均在2 N 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）用
检验滤液中
的实验方案是_________。
（4）取少量滤液，向其中加入几滴KSCN 溶液，无明显现象；再加入几滴稀硫酸，溶液
呈红色。溶液变成红色的原因是_________。
（5）该同学进一步查阅资料发现，用铁粉、碳粉的混合物脱除硝酸盐，效果更佳。他用上述
溶液继续
设计如下实验，探究碳粉的作用。
③关于碳粉的作用，还可以提出的假设是 。
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地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环节问题．文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响．
（1）实验前：①先用0.1mol•L-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是______，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入______（写化学式）．
（2）图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）．请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式______．t1时刻后，改反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是______．
（3）改课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：溶液的pH；
假设二：______；
假设二：______；
（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论．（已知：溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定）
实验结论：
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地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
（1）实验前：①先用0.1mol·L-1 H2SO4洗涤Fe粉，其目的是____，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入____（写化学式）。
（2）如图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系(部分副反应产物曲线略去)。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式____。t1时刻后，该反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是____。
（3）该课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：溶液的pH；
假设二：____；
假设三：____；
（4）请你设计实验验证上述假设一，补充实验步骤及结论：（已知：溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定）____、____。
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地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环节问题。文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响。
（1）实验前：①先用0.1mol 
L-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入________（写化学式）。
（2）右图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）。请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式________。t1时刻后，改反应仍在进行，溶液中N
的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是________。
（3）改课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：溶液的pH；
假设二：________；
假设二：________；
（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论。（已知：溶液中的N
浓度可用离子色谱仪测定
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地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环节问题．文献报道某课题组模拟地下水脱氮过程，利用Fe粉和KNO3溶液反应，探究脱氮原理及相关因素对脱氮速率的影响．
（1）实验前：①先用0.1mol•L-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是______，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入______（写化学式）．
（2）图表示足量Fe粉还原上述KNO3溶液过程中，测出的溶液中相关离子浓度、pH随时间的变化关系（部分副反应产物曲线略去）．请根据图中信息写出t1时刻前该反应的离子方程式______．t1时刻后，改反应仍在进行，溶液中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是______．
（3）改课题组对影响脱氮速率的因素提出了如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：溶液的pH；
假设二：______；
假设二：______；
（4）请你设计实验验证上述假设一，写出实验步骤及结论．（已知：溶液中的NO3-浓度可用离子色谱仪测定）
实验结论：
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地下水中硝酸盐造成的氮污染已成为一个世界性的环境问题，某课题组利用Fe粉和酸性KNO3溶液反应模拟地下水脱氮过程，理想的脱氮原理为：4Fe + NO3- + 10H+ = 4Fe2+ + NH4+ + 3H2O。
（1）研究发现：随着KNO3溶液酸性的减弱，对应还原产物中氮元素的化合价越低。课题组用酸性弱的KNO3溶液进行实验，没有观察到气体生成，则该条件下KNO3的还原产物可能是 （化学式）。
（2）实验发现：反应一段时间后，反应体系中NH4+的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是 。
a．生成的Fe2+水解 b．Fe2+被氧化生成Fe3+ c．Fe2+被还原成Fe
（3）该课题组拟利用上述脱氮反应研究不同自变量对反应速率的影响。
可能用到的试剂和仪器：粗颗粒Fe粉、细颗粒Fe粉、2．0mol/L KNO3、0．1 mol/L H2SO4、蒸馏水、不同温度的恒温水浴、托盘天平、秒表、离子色谱仪等。
①设计实验方案：在不同的自变量（温度、铁粉颗粒的大小）时，测定 （要求所测得的数据能直接体现反应速率大小）。
②参照下表格式，拟定实验表格，完整体现实验方案（列出所选试剂体积、需记录的待测物理量和所拟定的数据：数据用字母表示）。
【提示】离子色谱仪能跟踪测定溶液中的c(NO3-）
| 物理量 实验序号 | V（2．0mol/L KNO3）/ mL | | …… |
| 1 | a | | …… |
| 2 | a | | …… |
| 3 | a | | …… |
③进一步的研究表明：将铁粉和活性炭同时加入上述KNO3溶液中，可以明显提高脱氮速率，其原因是 。
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某同学用图示装置进行铁与稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。（共计13分）
实验步骤：
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有一定质量的
纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好橡胶塞。
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向小
烧杯中滴入一定量的4mol/L的稀硝酸，铁粉完全溶解。
（一）气体产物成分探究
（1）实验前如何检查该装置的气密性？
（2）燃烧红磷的目的是
（3）为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是 。
（二）产物中铁元素价态探究
（1）提出合理假设
假设1：产物中只有+2价铁元素；假设2： ；
假设3：产物中既有+2价铁元素，又有+3价铁元素.
（2）设计实验方案，证明假设1成立（写出实验操作步骤、现象和结论）： 。
（三）问题讨论
（1）广口瓶中热NaOH溶液的主要作用是 。
（2）若假设3成立，且所得溶液中n（Fe2+）︰n（Fe3+）=3︰1时，则相应反应的离子方程式为 。
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（16分）某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。（相对原子质量Fe：56）
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有a g纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸入瓶中，塞好胶塞。
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中滴入200mL 6mol/L的稀硝酸，铁粉恰好完全溶解。
（一）气体产物成分探究
①实验前如何检查该装置的气密性________。
②燃烧红磷的目的是________。
③为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是___________________。
（二）产物中铁元素价态探究：
（1）提出合理假设：
假设1：产物只有+3价铁；
假设2：________；
假设3：________。
（2）设计实验：分别取小烧杯中反应后溶液装入两支试管甲、乙，在甲试管中滴加酸性高锰酸钾溶液；在乙试管中滴加KSCN溶液，观察现象。推测实验现象与结论：
①若现象为：________，则假设1正确；
②若现象为：________，则假设2正确；
③若现象为：________，则假设3正确。
（3）a值范围为________。
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（14分）某同学用图示装置进行铁和稀硝酸反应的实验并进行相关的实验探究。
a．向广口瓶内注入足量热NaOH溶液，将盛有一定质量的纯铁粉的小烧杯放入瓶中。
b．关闭止水夹，点燃红磷，伸人瓶中，塞好胶塞。
c．待红磷充分燃烧，一段时间后打开分液漏斗旋塞，向烧杯中缓慢滴入一定量的4mol·L－1的稀硝酸，
铁粉完全溶解。
（一）气体产物成分探究
（1）实验前如何检查该装置的气密性？ 。
（2）燃烧红磷的目的是 。
（3）为证明气体产物为NO，步骤c后还缺少的一步主要操作是 。
（二）产物中铁元素价态探究：
（1）提出合理假设：
假设1：产物中只有+2价铁；假设2： ，假设3：产物中既有+2价铁，又有+3价铁。
（2）设计实验方案，验证假设1成立（写出实验操作步骤、现象和结论）： 。
（三）问题讨论
（1）广口瓶中热NaOH溶液的主要作用是 。
（2）若假设3成立，且所得溶液中n(Fe2+)：n(Fe3+)=3：1时，则对应的离子反应方程式为 。
脱除地下水中硝酸盐”的相关资料后，利用如下装
溶液的反应。实验过程如下：
，并保持后续反应均在
酸性溶液100mL，一段时间后铁粉部分溶解，
并保持后续反应均在2 N 氛围中进行的实验目的是_________。
的实验方案是_________。
溶液继续
L-1H2SO4洗涤Fe粉，其目的是________，然后用蒸馏水洗涤至中性；②将KNO3溶液的pH调至2.5；③为防止空气中的O2对脱氮的影响，应向KNO3溶液中通入________（写化学式）。
的浓度在增大，Fe2+的浓度却没有增大，可能的原因是________。
浓度可用离子色谱仪测定