题目内容

3．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不合理，Fe2+会被硝酸氧化为Fe3+，无法得知原催化剂中一定是否存在Fe3+．
（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-1Kl、
20% KSCN、蒸馏水．
①提出合理假设
假设1：该催化剂中铁元素价态为+3；
假设2：该催化剂中铁元素价态为+2；
假设3：该催化剂中铁元素价态既有+2，也有+3．
②以下是某同学设计的实验验证方案，请将实验操作步骤、预期现象与结论补充完整．
实验操作预期现象与结论
步骤1：将适量稀H2SO4加入少许样品于试管中，加热溶解；溶液呈黄绿色，说明溶液中可能含Fe2+和Fe3+．
步骤2：取少量溶液，滴
加0.01mol/L的KMnO4溶液．		若紫红色不褪去，则说明催化剂中含铁元素的价态+3价；若紫红色褪去，
则说明催化剂中含有铁元素的价态为+2价
步骤3：另取少量溶液，滴
加20%的KSCN溶液．		若溶液变为血红色，则说明催化剂中含铁元素的价态+3价；若溶液无变化，则说明催化剂中含铁元素的价态+2价；

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，铁的氧化物中铁的存在价态有+2、+3价；
③根据的Fe2+和Fe3+性质及检验解答，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，选用KSCN溶液检验+3价的铁．

解答 解：（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：不合理，Fe2+会被硝酸氧化为Fe3+，无法得知原催化剂中一定是否存在Fe3+；
（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：催化剂中铁元素的价态全部为+2价，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，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：

实验操作预期现象与结论
0.01mol/L的KMnO4溶液溶液．紫红色不褪去，紫红色褪去，
 20%的KSCN溶液．溶液变为血红色，溶液无变化

点评 本题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，熟练掌握铁三角性质变化和实验设计是解题关键．

练习册系列答案
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Ⅱ．从海水中提取食盐，采用的方法是海水晒盐．粗盐中除含有泥沙等不溶性杂质外，还含有MgCl2、CaCl2和Na2SO4等可溶性杂质．现欲得到纯净的食盐晶体，需经过多步操作．试回答：
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（2）检验滤液中含有SO42-的方法先加稀盐酸，再加BaCl2溶液．
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C．海水$\stackrel{石灰乳}{→}$Mg（OH）2$\stackrel{灼热}{→}$MgO$\stackrel{电解}{→}$ Mg
D．海水$\stackrel{石灰乳}{→}$Mg（OH）2$\stackrel{HCl}{→}$MgCl2溶液→MgCl2熔融$\stackrel{电解}{→}$Mg
Ⅳ．海水中溴的储藏量十分丰富，约占地球溴总藏量的99%，故溴有“海洋元素”之称，海水中溴含量为65mg•L-1．其工业提取方法有：
（1）空气吹出纯碱吸收法．方法是将氯气通入到富含溴离子的海水中，使溴置换出来，再用空气将溴吹出，用纯碱溶液吸收，最后用硫酸酸化，即可得到溴单质．该方法涉及的反应有：
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（3）溶剂萃取法．该法是利用单质溴在水中和溶剂中溶解度的不同的原理来进行的．实验室中萃取用到的实验仪器名称是分液漏斗．下列可以用于海水中溴的萃取的试剂是②④．
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3．在20L氧气中充分燃烧4.0L乙烷，反应后的体积为多少？如将生成的气体通入足量石灰水中，剩余气体的体积是多少？（气体体积均为常温时的体积）
11．已知25℃，醋酸、次氯酸、碳酸、亚硫酸的电离平衡常数如下表，下列叙述正确的是（　　）
酸醋酸次氯酸碳酸亚硫酸
电离平衡
常数		Ka=1.75×10-5Ka=2.98×10-8Ka1=4.30×10-7
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现有一份在相同条件下对H2的相对密度为17的NO与NO2的混合气体，用16g甲烷气体催化还原该混合气体，恰好生成氮气、二氧化碳气体和水蒸气，共放出1042.8kJ热量．
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②已知上述热化学方程式中△H1=-1160kJ/mol，则△H2=-1734 kJ/mol．
③在一定条件下NO气体可以分解为NO2气体和N2气体，写出该反应的热化学方程式：4NO（g）=2NO2（g）+N2（g）△H=-293kJ/mol．

（2）以甲烷为燃料的新型电池，其成本大大低于以氢气为燃料的传统燃料电池，目前得到广泛地研究，如图是目前研究较多的一类固体氧化物燃料电池工作原理示意图．回答下列问题：
④B极为电池负极，电极反应式为CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O．
⑤若用该燃料电池作电源，用石墨作电极电解100mL 1mol/L的硫酸铜溶液，当两极收集到的气体体积相等时理论上消耗的甲烷的体积为1.12L（标准状况下），实际上消耗的甲烷体积（折算到标准状况）比理论上大，可能原因为电池能量转化率达不到100%．
15．过量的NaHCO3与Na2O2混合，在密闭容器中充分加热后，最后排出气体，残留的物质应是（　　）
A．Na2O和Na2O2B．Na2O2和Na2CO3C．Na2CO3D．Na2O
12．已知图一表示的是可逆反应C（s）+H2O（g）?CO（g）+H2（g）△H＜0的化学反应速率（v）与时间（t）的关系，图二表示的是可逆反应N2O4（g）?2NO2（g）△H＞0的浓度（c）随时间（t）的变化情况．下列说法中正确的是（　　）
A．图一t2时改变的条件可能是升高了温度或增大了压强
B．图一t2时改变的条件是增大压强，则反应的△H增大
C．图二t1时改变的条件可能是升高了温度
D．若图二t1时改变的条件是增大压强，则混合气体的平均相对分子质量将增大
13．用Pt做阳极和阴极来电解一定浓度的溶液甲，然后加入物质乙能使溶液恢复为甲溶液原来的浓度，则不合适的组合是（　　）
阳极阴极溶液甲物质乙
APtPtCuCl2CuCl2固体
BPtPtH2SO4H2O
CPtPtNaCl盐酸
DPtPtCuSO4CuO
A．AB．BC．CD．D

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