Question

某种催化剂为铁的氧化物．化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色．一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论．
（1）请指出该结论是否合理并说明理由______
（2）请完成对铁元素价态的探究：
限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹：3mol?L^-1H₂SO₄/
3% H₂O₂、6mol?L^-1HNO₃/0.01mol?L^-1KMnO₄、NaOH稀溶液、0.1mol?L^-1KI、20% KSCN、蒸馏水．
①提出合理假设
假设1：______；
假设2：______；
假设3：______．
②设计实验方案证明你的假设（不要在答题卡上作答）
③实验过程：根据②的实验方案，进行实验．请在答题卡上按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论．

实验操作	预期现象与结论
步骤1：
步骤2：
步骤3：
…

Answer 1

【答案】分析：（1）稀HNO₃有强氧化性，可将+2价铁，氧化为+3价的铁；
（2）①根据铁的氧化物中铁的存在价态解答；
③根据的Fe²⁺和Fe³⁺性质及检验解答．
解答：解析：（1）稀HNO₃有强氧化性，若该铁的价态为+2价，则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变血红色，故该结论不正确．
故答案为：结论不正确．稀HNO₃有强氧化性，若该铁的价态为+2价，则被氧化为+3价同样可使KSCN溶液变血红色．
（2）①铁的氧化物中铁的存在价态有+2、+3价，所以，催化剂中铁元素的价态有三种情况：价态全部为+3价；价态全部为+2价；价态为+3价、+2价．
故答案为：假设1：催化剂中铁元素的价态全部为+3价．
假设2：催化剂中铁元素的价态全部为+2价．
假设3：催化剂中铁元素的价态为+3价、+2价．
②设计实验方法证明你的假设
③、为探究铁元素的价态，先将铁的氧化物用酸溶解，
+2价铁具有还原性，易被氧化，选用KMnO₄溶液检验，
若KMnO₄溶液的紫红色褪去为无色溶液，则说明催化剂中铁元素的价态含+2价．
若不褪色，则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价，则假设1成立．
Fe³⁺遇KSCN溶液呈血红色，选用KSCN溶液检验+3价的铁，结合上述若KMnO₄溶液的紫红色褪去为无色溶液．
若溶液变为血红色，则说明催化剂中铁元素的价态含+3价，则假设3成立．
若溶液无明显变化，则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价，只含+2价，则假设2成立
故答案为：实验过程

实验操作	预期现象与结论
步骤1：用滴管取一定量的3mol?L-1H2SO4与试管中，加热煮沸数分钟，除去溶解其中的氧．
步骤2：取少许样品于试管中，用滴管将适量 稀H2SO4加入，加热溶解．	固体溶解，溶液颜色有变化．
步骤3：取步骤2中配制的少量溶液，滴加酸性 KMnO4溶液，振荡．	①若KMnO4溶液的紫红色褪去为无色溶液，则说明催化剂中铁元素的价态含+2价． ②若不褪色，则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价，则假设1成立．
步骤4：另取步骤2中配制的少量溶液，滴加 KSCN溶液，振荡．	结合步骤3中的① ①若溶液变为血红色，则说明催化剂中铁元素的价态含+3价，则假设3成立． ②若溶液无明显变化，则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价，只含+2价，则假设2成立

点评：以铁及其化合物为载体，综合考查学生的实验能力、分析问题能力、和解决问题能力，难度较大，熟练掌握铁三角