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

（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