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______。
(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溶液、0.1mol·L-1KI、20%KSCN、蒸馏水。
①提出合理假设
假设1：______；
假设2：______；
假设3：______。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②的实验方案，进行实验。请写出实验操作步骤、预期现象与结论。
| 实验操作 | 预期现象与结论 |
| 步骤1： | |
| 步骤2： | |
| 步骤3： | |
| …… |
参考答案：(1)不合理。实际设计不合理，因为硝酸会氧化催化剂中可能存在的二价铁，所以从实验结果只能判断样品溶解后的溶液中存在三价铁而不能确定样品中铁元素的价态。
(2)①假设1：催化剂中铁元素全部为+3价
假设2：催化剂中铁元素全部为+2价
假设3：催化剂中铁元素同时存在为+2、+3价
③
实验操作 预期现象与结论 步骤1：用滴管取一定量3mol·L-1
H2SO4于试管中，加热煮沸数分钟以除
去溶于其中的O2 步骤2：用药匙取少量样品于试管中，用
滴管加入适量除氧的3mol·L-1
H2SO4并加热，充分反应后得A溶液固体溶解，溶液颜色有变化 步骤3：取少许A溶液于试管中，滴加
1～2滴20%的KSCN溶液，振荡(1)若溶液不呈红色，则假设2成立
(2)若溶液呈红色，则假设1或假设3成立 步骤4：另取少许A溶液于试管中，滴加
1～2滴0.01mol·L-1 H2O2溶液，
振荡结合步骤3中的(2)；
(1)若溶液呈紫红色，则假设1成立
(2)若溶液紫红色褪去，则假设3成立
解析： 本题主要涉及对Fe2+、Fe3+的性质探究的实验。
(1)加入KSCN溶液出现红色，溶液中一定含有Fe3+，但由于是用HNO3溶解铁的氧化物，HNO3具有强氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，所以该同学得出的结论是不合理的。
(2)①在高中阶段常见的铁的氧化物有FeO(+2价铁的氧化物)、Fe2O3(+3价铁的氧化物)、Fe3O4(含有+2、+3价铁的氧化物)或者FeO和Fe2O3组成的混合物，据此可得出三种假设。
②无论是哪一种假设，首先都应将氧化物溶解在稀硫酸中，如果是检验Fe2+，首先应加入KSCN溶液，如果无现象，再加入H2O2出现红色(注意不能用KMnO4溶液)，则说明原氧化物为FeO，或者加入NaOH溶液出现白色沉淀迅速转化为灰绿色最后变为红褐色。本小问属于开放性问题，只要设计方案合理即可。