Question

3．某種催化劑為鐵的氧化物．化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室對(duì)該催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)進(jìn)行探究：將適量稀硝酸加入少許樣品中，加熱溶解；取少許溶液，滴加KSCN溶液后出現(xiàn)紅色．一位同學(xué)由此得出該催化劑中鐵元素價(jià)態(tài)為+3的結(jié)論．
（1）請(qǐng)指出該結(jié)論是否合理并說明理由不合理，F(xiàn)e²⁺會(huì)被硝酸氧化為Fe³⁺，無法得知原催化劑中一定是否存在Fe³⁺．
（2）請(qǐng)完成對(duì)鐵元素價(jià)態(tài)的探究：限選實(shí)驗(yàn)儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾；3mol•L^-1H₂SO₄、3% H₂O₂、6mol•L^-1HNO₃、0.01mol•L^-1KMnO₄、NaOH稀溶液、0.1mol•L^-1Kl、
20% KSCN、蒸餾水．
①提出合理假設(shè)
假設(shè)1：該催化劑中鐵元素價(jià)態(tài)為+3；
假設(shè)2：該催化劑中鐵元素價(jià)態(tài)為+2；
假設(shè)3：該催化劑中鐵元素價(jià)態(tài)既有+2，也有+3．
②以下是某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案，請(qǐng)將實(shí)驗(yàn)操作步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論補(bǔ)充完整．

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
步驟1：將適量稀H2SO4加入少許樣品于試管中，加熱溶解；	溶液呈黃綠色，說明溶液中可能含F(xiàn)e2+和Fe3+．
步驟2：取少量溶液，滴 加0.01mol/L的KMnO4溶液．	若紫紅色不褪去，則說明催化劑中含鐵元素的價(jià)態(tài)+3價(jià)；若紫紅色褪去， 則說明催化劑中含有鐵元素的價(jià)態(tài)為+2價(jià)
步驟3：另取少量溶液，滴 加20%的KSCN溶液．	若溶液變?yōu)檠�紅色，則說明催化劑中含鐵元素的價(jià)態(tài)+3價(jià)；若溶液無變化，則說明催化劑中含鐵元素的價(jià)態(tài)+2價(jià)；

Answer 1

分析 （1）稀HNO₃有強(qiáng)氧化性，可將+2價(jià)鐵，氧化為+3價(jià)的鐵；
（2）①根據(jù)鐵的氧化物中鐵的存在價(jià)態(tài)解答，鐵的氧化物中鐵的存在價(jià)態(tài)有+2、+3價(jià)；
③根據(jù)的Fe²⁺和Fe³⁺性質(zhì)及檢驗(yàn)解答，若KMnO₄溶液的紫紅色褪去為無色溶液，則說明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)含+2價(jià)，選用KSCN溶液檢驗(yàn)+3價(jià)的鐵．

解答 解：（1）稀HNO₃有強(qiáng)氧化性，若該鐵的價(jià)態(tài)為+2價(jià)，則被氧化為，3價(jià)同樣可使KSCN溶液變血紅色，故該結(jié)論不正確，
故答案為：不合理，F(xiàn)e²⁺會(huì)被硝酸氧化為Fe³⁺，無法得知原催化劑中一定是否存在Fe³⁺；
（2）①鐵的氧化物中鐵的存在價(jià)態(tài)有+2、+3價(jià)，所以，催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)有三種情況：價(jià)態(tài)全部為+3價(jià)；價(jià)態(tài)全部為+2價(jià)；價(jià)態(tài)為+3價(jià)、+2價(jià)．
故答案為：催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)全部為+2價(jià)，催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)為+3價(jià)、+2價(jià)；
②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方法證明你的假設(shè)，為探究鐵元素的價(jià)態(tài)，先將鐵的氧化物用酸溶解，+2價(jià)鐵具有還原性，易被氧化，選用KMnO₄溶液檢驗(yàn)，
若KMnO₄溶液的紫紅色褪去為無色溶液，則說明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)含+2價(jià)．若不褪色，則說明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)不含+2價(jià)，則假設(shè)1成立．
Fe³⁺遇KSCN溶液呈血紅色，選用KSCN溶液檢驗(yàn)+3價(jià)的鐵，結(jié)合上述若KMnO₄溶液的紫紅色褪去為無色溶液，若溶液變?yōu)檠�紅色，則說明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)含+3價(jià)，則假設(shè)3成立．若溶液無明顯變化，則說明催化劑中鐵元素的價(jià)態(tài)不含+3價(jià)，只含+2價(jià)，則假設(shè)2成立
故答案為：

實(shí)驗(yàn)操作	預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論
0.01mol/L的KMnO4溶液溶液．	紫紅色不褪去，紫紅色褪去，
20%的KSCN溶液．	溶液變?yōu)檠�紅色，溶液無變化

點(diǎn)評(píng) 本題以鐵及其化合物為載體，綜合考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰�、分析問題能力、和解決問題能力，難度較大，熟練掌握鐵三角性質(zhì)變化和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是解題關(guān)鍵．