某同学看到“利用零价铁还原\(\rm{NO_{3}^{-}}\)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\(\rm{KNO_{3}}\)溶液的反应。实验过程如下:
\(\rm{i.}\) 打开弹簧夹,缓慢通入\(\rm{N_{2}}\),并保持后续反应均在\(\rm{N_{2}}\)氛围中进行;
\(\rm{ii.}\) 加入\(\rm{pH}\)已调至\(\rm{2.5}\)的\(\rm{0.01mol·L^{-1}KNO_{3}}\)酸性溶液\(\rm{100mL}\),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;
\(\rm{iii.}\) 过滤剩余固体时,表面的白色物质变为红褐色;
\(\rm{iv.}\) 检测到滤液中存在\(\rm{NO_{3}^{-}}\)、\(\rm{NH_{4}^{+}}\)和\(\rm{Fe^{2+}}\)。
\(\rm{(1)}\)通入\(\rm{N_{2}}\)并保持后续反应均在\(\rm{N_{2}}\)氛围中进行的实验目的是___________________。
\(\rm{(2)}\)白色物质是_________,用化学方程式解释其变为红褐色的原因:__________________。
\(\rm{(3)}\)取少量滤液,向其中加入几滴\(\rm{KSCN}\)溶液,无明显现象;再加入几滴稀硫酸,溶液呈红色。结合离子方程式解释溶液变成红色的原因是__________________________。
\(\rm{(4)}\)该同学进一步查阅文献发现,用铁粉、碳粉混合物脱除硝酸盐,效果更佳。他用上述\(\rm{KNO_{3}}\)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\(\rm{1}\):碳粉可用作还原剂,脱除硝酸盐 | 向烧杯中加入 \(\rm{①}\) ,一段时间后,测定烧杯中\(\rm{NO_{3}^{-}}\)的浓度 | \(\rm{NO_{3}^{-}}\)浓度无明显变化,说明假设\(\rm{1}\)不成立 |
假设\(\rm{2}\):碳粉、铁粉形成无数个微小的原电池,促进了硝酸盐的脱除 | 按下图所示组装实验装置,一段时间后,测定\(\rm{NO_{3}^{-}}\)浓度 |
\(\rm{②}\) ,说明假设\(\rm{2}\)成立
|
\(\rm{③}\)关于碳粉的作用,还可以提出的假设是____________________________。