Question

某催化剂为铁的氧化物，一化学兴趣小组在实验室里对该催化剂中铁元素的价态进行探究：查阅有关资料得知Fe²⁺能被酸性KMnO₄溶液氧化而使酸性KMnO₄溶液褪色；HNO₃具有强氧化性。请完成对铁元素价态的探究：
①提出合理假设。
假设1：催化剂中铁元素为+3价；
假设2：催化剂中铁元素为+2价；
（1）假设3：                                              。
②设计实验方案。
③根据②的实验方案进行实验：
（2）步骤1：取一定量的稀硫酸于试管中，加热煮沸数分钟，目的是                 
                ；
步骤2：取少量样品于试管中，加入处理过的硫酸并加热，得到A溶液；
（3）步骤3：取A溶液于试管，滴加KSCN溶液，振荡，若不出现血红色，则假设       成立；若出现血红色，则假设               成立；
（4）步骤4：另取A溶液于试管，加入KMnO₄溶液，振荡，结合步骤3中的结论，若出现
                              现象，则假设1成立；反之，则假设3成立。
（5）某同学将步骤2中的稀硫酸改成稀硝酸得到了A溶液，向A溶液中滴加KSCN溶液后出现血红色，由此得出该催化剂中铁元素为+3价的结论，该结论是否合理?       （填“是”或“否”），理由是                                                       。

Answer 1

（9分）（1）催化剂中铁元素既有+3价又有+2价（2分）；
（2）除去硫酸中溶解的氧气（1分）；
（3）2（1分）；  1或3（1分）； （4）高锰酸钾溶液不褪色（1分）；
（5）否（1分）； 加入硝酸会将Fe²⁺氧化成Fe³⁺（2分）

解析试题分析：（1）根据所给的假设1和2可知，假设3应该是催化剂中铁元素既有+3价又有+2价。
（2）由于氧气也具有氧化性，能氧化亚铁离子，所以加热煮沸数分钟的目的是除去硫酸中溶解的氧气。
（3）由于铁离子能和KSCN溶液反应显红色，所以若不出现血红色，则假设2成立。若出现血红色，则假设1或3成立。
（4）亚铁离子具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而褪色，所以如果出现高锰酸钾溶液不褪色现象，则假设1成立；反之，则假设3成立。
（5）由于硝酸具有氧化性，则加入硝酸会将Fe²⁺氧化成Fe³⁺，从而导致实验结论不准确。
考点：考查铁的氧化物中铁元素化合价探究的实验判断
点评：该题是中等难度的试题，也是高考中的常见题型，侧重对学生实验能力的培养，有利于激发学生的学习兴趣和学习积极性。该类试题综合性强，理论和实践的联系紧密，有的还提供一些新的信息，这就要求学生必须认真、细致的审题，联系所学过的知识和技能，进行知识的类比、迁移、重组，全面细致的思考才能得出正确的结论。