Question

Ⅰ．某探究小組用HNO₃與大理石反應過程中固體質量減小的方法，研究影響反應速率的因素。所用HNO₃濃度為1.00 mol·L^-1、2.00 mol·L^-1，大理石有細顆粒與粗顆粒兩種規格，實驗溫度為298 K、308 K。請完成以下實驗設計表，并在實驗目的一欄中填出對應的實驗編號：

實驗編號	T/K	大理石 質量/g	規格	HNO3濃度／mol·L-1	HNO3 體積/ mL	實驗目的
①	298	10.00	粗	1.00	25.00	(Ⅰ)實驗①和②探究HNO3濃度對該反應速率的影響； (Ⅱ)實驗①和       探究溫度對該反應速率的影響； (Ⅲ)實驗①和     探究大理石規格(粗、細)對該反應速率的影響。

Ⅱ．某種催化劑為鐵的氧化物。化學興趣小組在實驗室對該催化劑中鐵元素的價態進行探究：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溶液后出現紅色。一位同學由此得出該催化劑中鐵元素價態為+3的結論。
（1）請指出該結論是否合理，并說明理由                               。
（2）請完成對鐵元素價態的探究：
限選實驗儀器與試劑：燒杯、試管、玻璃棒、藥匙、滴管、酒精燈、試管夾；3mol/L H₂SO₄、3%H₂O₂、6mol/L HNO₃、0.01mol/L KMnO₄、NaOH稀溶液、0.1mol/L KI、20%KSCN、蒸餾水。
① 提出合理假設
假設1：                              ；
假設2：                              ；
假設3：                              。
② 基于上述假設，設計實驗方案。請在答題卡上按下表格式寫出實驗操作步驟、預期現象與結論。

實驗操作	預期現象與結論
步驟1
步驟2
步驟3
……

Answer 1

Ⅰ．(5分)

實驗編號	T/K	大理石m /g	規格	HNO3濃度／mol·L-1	HNO3 體積/ mL	實驗目的
② ③ ④	298 308 298	10.00 10.00 10.00	粗 粗 細	2.00 1.00 1.00	25.00 25.00 25.00	(Ⅱ)  ③  (Ⅲ)④

Ⅱ．(11分)（1）不合理，(1分)   HNO₃會將+2價Fe氧化成+3價。(1分)
（2）①假設1：只存在+2價Fe；假設2：只存在+3價Fe；假設3：同時存在+2、+3價Fe (2分)

實驗操作	預期現象與結論
步驟1：取少量樣品于試管中，加入適量3mol/L H2SO4，充分溶解后將溶液分裝于A、B兩試管中。(1分)	樣品固體溶解，得到淺綠色或淺黃色溶液。 (1分)
步驟2：向A試管的溶液中滴加幾滴KSCN溶液，振蕩，觀察(1分)	若溶液顯紅色，說明含Fe3+；若不顯紅色，則假設1成立。(1分)
步驟3：向B試管的溶液中滴加幾滴0.01mol/LKMnO4溶液，振蕩，觀察(1分)	若溶液紫色褪去，說明含Fe2+；若不褪色，則假設2成立。(1分) 若步驟2溶液顯紅色，且步驟3溶液紫色褪去，則假設3成立。(1分)

解析