Question

某催化劑為鐵的氧化物，一化學(xué)興趣小組在實驗室里對該催化劑中鐵元素的價態(tài)進行探究：查閱有關(guān)資料得知Fe²⁺能被酸性KMnO₄溶液氧化而使酸性KMnO₄溶液褪色；HNO₃具有強氧化性。請完成對鐵元素價態(tài)的探究：
①提出合理假設(shè)。
假設(shè)1：催化劑中鐵元素為+3價；
假設(shè)2：催化劑中鐵元素為+2價；
（1）假設(shè)3：                                              。
②設(shè)計實驗方案。
③根據(jù)②的實驗方案進行實驗：
（2）步驟1：取一定量的稀硫酸于試管中，加熱煮沸數(shù)分鐘，目的是                 
                ；
步驟2：取少量樣品于試管中，加入處理過的硫酸并加熱，得到A溶液；
（3）步驟3：取A溶液于試管，滴加KSCN溶液，振蕩，若不出現(xiàn)血紅色，則假設(shè)       成立；若出現(xiàn)血紅色，則假設(shè)               成立；
（4）步驟4：另取A溶液于試管，加入KMnO₄溶液，振蕩，結(jié)合步驟3中的結(jié)論，若出現(xiàn)
                              現(xiàn)象，則假設(shè)1成立；反之，則假設(shè)3成立。
（5）某同學(xué)將步驟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溶液后出現(xiàn)血紅色，由此得出該催化劑中鐵元素為+3價的結(jié)論，該結(jié)論是否合理?       （填“是”或“否”），理由是                                                       。

Answer 1

（9分）（1）催化劑中鐵元素既有+3價又有+2價（2分）；
（2）除去硫酸中溶解的氧氣（1分）；
（3）2（1分）；  1或3（1分）； （4）高錳酸鉀溶液不褪色（1分）；
（5）否（1分）； 加入硝酸會將Fe²⁺氧化成Fe³⁺（2分）

試題分析：（1）根據(jù)所給的假設(shè)1和2可知，假設(shè)3應(yīng)該是催化劑中鐵元素既有+3價又有+2價。
（2）由于氧氣也具有氧化性，能氧化亞鐵離子，所以加熱煮沸數(shù)分鐘的目的是除去硫酸中溶解的氧氣。
（3）由于鐵離子能和KSCN溶液反應(yīng)顯紅色，所以若不出現(xiàn)血紅色，則假設(shè)2成立。若出現(xiàn)血紅色，則假設(shè)1或3成立。
（4）亞鐵離子具有還原性，能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而褪色，所以如果出現(xiàn)高錳酸鉀溶液不褪色現(xiàn)象，則假設(shè)1成立；反之，則假設(shè)3成立。
（5）由于硝酸具有氧化性，則加入硝酸會將Fe²⁺氧化成Fe³⁺，從而導(dǎo)致實驗結(jié)論不準(zhǔn)確。
點評：該題是中等難度的試題，也是高考中的常見題型，側(cè)重對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)積極性。該類試題綜合性強，理論和實踐的聯(lián)系緊密，有的還提供一些新的信息，這就要求學(xué)生必須認真、細致的審題，聯(lián)系所學(xué)過的知識和技能，進行知識的類比、遷移、重組，全面細致的思考才能得出正確的結(jié)論。