第2章微项目　补铁剂中铁元素的检验

第2章微项目WEIXIANGMU补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验核心素养

发展目标1.了解金属离子可以形成丰富多彩的配合物，合物都具有颜色；知道可以利用形成的配合物的特征颜色对金属离子进行定性检验。2.了解配合物的稳定性各不相同，配合物之间可以发生转化；知道如何在实验过程中根据配合物的稳定性及转化关系选择实验条件。[项目活动目的]利用

的特征颜色检验补铁药片中的Fe2＋和Fe3＋，测定Fe2＋的含量，体会配合物的使用价值。【项目活动1】补铁药片中铁元素价态的检验1.目的：检验补铁药片中铁元素是否为

，并检验该药片在保存过程中铁元素是否被部分氧化为

。配合物二价三价2.实验方案设计实验任务实验方案实验现象溶解固体药品取一片药片，用蒸馏水溶解，将所取得试剂分成两份得到悬浊液检验Fe2＋向其中一份试剂中加入酸性高锰酸钾溶液酸性高锰酸钾溶液褪色检验Fe3＋向另一份试剂中加入K溶液，再加入稀盐酸加入K溶液时，无明显变化，加入稀盐酸后溶液变红【思考·讨论】根据以上现象，请思考以下问题：1.酸性高锰酸钾溶液褪色能否说明补铁药片中一定存在Fe2＋？答案

酸性高锰酸钾溶液褪色只能说明溶液中存在具有还原性的物质，补铁剂中可能存在其他还原性物质，因此无法说明溶液中一定存在Fe2＋。2.为什么加入K溶液时，无明显变化，加入稀盐酸后溶液变红？这说明了什么问题？答案

－与OH－在溶液中会竞争结合Fe3＋，在pH<3时，－可以竞争到Fe3＋。说明用－检验Fe3＋须在酸性条件下进行。【项目活动2】

寻找更优的检验试剂1.筛选检验试剂的方法属配合物都有鲜艳的颜色，颜色越

，越利于检验出金属离子；

，受环境干扰越小。这是人们筛选检验试剂的思路。深稳定性越强2.探究配合物的形成(1)根据配合物理论预测下列物质能否与Fe2＋、Fe3＋形成配合物，若能形成，会是与哪个原子形成配位键？供选用的试剂：苯酚(

)、硫氰化钾(K)、邻二氮菲(

)、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA－2Na)。2.实验方案设计实验任务实验方案实验现象实验结论检验试剂是否与Fe2＋形成配位键向FeCl2溶液中滴入邻二氮菲_________________________________________检验试剂是否与Fe3＋形成配位键分别向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液和EDTA－2Na溶液滴入苯酚溶液的显紫色，滴入EDTA－2Na溶液的呈黄色_______________________________________溶液变为橙红色Fe2＋与邻二氮菲形成配合物Fe3＋与苯酚、EDTA－2Na均可形成配合物3.探究酸碱性对配合物显色的影响实验任务实验方案实验现象实验结论探究酸碱性对邻二氮菲与Fe2＋配位的影响向FeCl2溶液中滴入邻二氮菲，然后逐滴加入盐酸调节pH至橙红色消失，记录此时的pH，再逐滴加入氢氧化钠溶液调节pH至橙红色消失，记录此时pH__________________________________________________________________________________________________________________当H＋浓度高时，邻二氮菲中的N会优先与H＋形成配位键，导致与金属离子的配位能力减弱。若OH－浓度高，OH－又会与Fe2＋作用，同邻二氮菲形成竞争Fe2＋与邻二氮菲形成橙红色的配合物后，加入盐酸，橙红色逐渐变浅，再加入氢氧化钠溶液，橙红色先逐渐加深，后又变浅探究酸碱性对硫氰化钾与Fe3＋配位的影响向FeCl3溶液中加入盐酸，再滴入硫氰化钾溶液，然后逐滴加入氢氧化钠溶液___________________________________________________________________________________________________________________盐酸存在时，滴入硫氰化钾，溶液变红，然后随着氢氧化钠溶液的滴加，红色逐渐变浅－与Fe3＋须在酸性条件下才可以配位【思考·讨论】为何金属离子配合物的显色会受酸碱性的影响？答案

H＋或OH－会对金属离子和配体配位产生竞争。4.探究配合物的稳定性实验任务实验方案实验现象实验结论探究EDTA－2Na、K与Fe3＋配位的稳定性向FeCl3溶液中滴入硫氰化钾溶液，再滴入EDTA－2Na溶液滴入硫氰化钾后，溶液变红，再滴入EDTA－2Na，溶液变黄EDTA－2Na与Fe3＋配位更稳定探究EDTA－2Na、苯酚与Fe3＋配位的稳定性向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，再滴入EDTA－2Na溶液滴入苯酚后，溶液显紫色，再滴入EDTA－2Na溶液变为黄色EDTA－2Na与Fe3＋配位更稳定【思考·讨论】为什么EDTA－2Na与Fe3＋配位更稳定？答案

EDTA－2Na溶液中，每个EDTA2－可以电离出2个H＋，生成EDTA4－，EDTA4－中的2个N、4个O都可以与金属离子结合，这类配体称为多齿配体，形成的配合物称为螯合物，具有更高的稳定性。归纳总结1.检验Fe2＋、Fe3＋的特效试剂与使用条件(1)Fe2＋的检验：邻二氮菲是Fe2＋检验的特效试剂，其显色与溶液的pH有关，适宜范围为2～9。(2)Fe3＋的检验：硫氰化钾是检验Fe3＋的特效试剂，但检验过程受溶液pH的影响，其中检验时的pH<3。归纳总结(3)检验Fe2＋、Fe3＋的另外特效试剂①Fe3＋的检验：亚铁氰化钾K4[Fe)6]可以检验，现象是有蓝色沉淀产生；②Fe2＋的检验：铁氰化钾K3[Fe)6]可以检验，现象是有蓝色沉淀产生。归纳总结2.配合物在检验离子中的应用(1)配体结合中心离子的强弱关系：一般是配体中可配位的原子越多越稳定，稳定性弱的配合物在一定条件下可以转化成稳定性强的配合物。(2)影响因素：溶液的酸碱性、中心离子和配体浓度。知识拓展螯合物1.螯合物是具有环状结构的配合物，是通过两个或多个配体与同一金属离子形成螯合环的螯合作用而得到。如EDTA－2Na溶液中，每个EDTA2－可以电离出2个H＋，生成EDTA4－，然后与金属离子配位。EDTA4－中的2个N、4个O都可以与金属离子结合，这类配体称为多齿配体，形成的配合物称为螯合物。2.螯合物比金属离子与其配体生成的类似配合物有更高的稳定性，由螯合作用得到的某些金属螯合剂用途很广。例如，EDTA为六齿螯合剂，可用于水的软化、食物的保存等；环状配体冠醚类螯合剂适用于碱金属、碱土金属(ⅡA族)的分离和分析。12341.铁强化酱油中加有NaFeEDTA，其配离子结构如图，则Fe3＋的配位数为A.3 B.4

C.5

D.65√6与铁相连的原子有N和O，其中N已形成三个键，故N与Fe之间为配位键；O－也为饱和的化学键，若与铁相连，则只能形成配位键。12342.下列过程与配合物无关的是A.向FeCl3溶液中滴加K溶液出现红色B.用Na2S2O3溶液溶解照相底片上没有感光的AgBrC.向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色加深D.向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先出现白色沉淀，继而沉淀消失5√6C中发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，与配合物无关。3.配合物Na3[Fe)6]可用于离子检验，下列说法不正确的是A.此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键B.配离子为[Fe)6]3－，中心离子为Fe3＋，配位数为6C.1mol配合物中σ键数目为12NAD.该配合物为离子化合物，，1mol配合物电离得到阴、阳离子

的数目共4NA12345√612345Na＋与[Fe)6]3－之间存在离子键－与Fe3＋之间存在配位键－中碳原子与氮原子之间存在极性键，不存在非极性键，A错误；配合物Na3[Fe)6]中，配离子为[Fe)6]3－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子为C，B正确；1mol配合物中σ键数目为(6×2)×NA＝12NA，C正确；该配合物为离子化合物，，其电离方程式为Na3[Fe)6]===3Na＋＋[Fe)6]3－，1mol配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA，D正确。612344.实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲()，它遇Fe2＋形成橙红色配合物，结构如图，下列说法不正确的是A.邻二氮菲中C和N均采用sp2杂化B.该橙红色配离子中配位数为6C.铁与氮之间的化学键为离子键D.邻二氮菲中所有原子共平面5√6铁与氮之间的化学键为配位键。12345.(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银沉淀，AgCl的物质的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol。①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl3·6NH3：______________，CoCl3·4NH3(绿色和紫色)：________________。②上述配合物中，中心离子的配位数都是___。56[Co(NH3)6]Cl3[Co(NH3)4Cl2]Cl61234561molCoCl3·6NH3与足量AgNO3溶液反应生成3molAgCl，说明1molCoCl3·6NH3中有3molCl－为外界离子，配体为NH3，所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3，钴离子的配位数为6；1molCoCl3·5NH3与足量AgNO3溶液反应只生成2molAgCl，说明1molCoCl3·5NH3中有2molCl－为外界离子，则配体为NH3和Cl－，其化学式为[Co(NH3)5Cl]Cl2，钴离子的配位数为6；1molCoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)与足量AgNO3溶液反应只生成1molAgCl，说明1molCoCl3·4NH3中有1molCl－为外界离子，则配体为NH3和Cl－，其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl，钴离子的配位数为6。1234(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的K溶液，溶液变成红色，该反应可以用化学方程式FeCl3＋3K

Fe()3＋3KCl表示。经研究表明，Fe()3是配合物，Fe3＋与－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合，请按要求填空：①Fe3＋与－反应时，Fe3＋提供________，－提供__________，二者通过配位键结合。56空轨道孤电子对Fe3＋与－反应生成的配合物中，Fe3＋提供空轨道，－提供孤电子对。1234②所得Fe3＋与－的配合物中，主要是Fe3＋与－以个数比1∶1配合所得离子显红色，含该离子的配合物的化学式是_____________。56[Fe()]Cl2Fe3＋与－以个数比1∶1配合所得的离子为[Fe()]2＋，生成的含该离子的配合物的化学式为[Fe()]Cl2。12346.X是合成碳酸二苯酯的一种有效的氧化还原催化助剂，可由EDTA与Fe3＋反应得到。56(1)EDTA中碳原子的杂化轨道类型为________；EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为______________。sp2、sp3H＜C＜N＜O123456由EDTA的结构可知碳原子有两种：—CH2—和—COOH，—CH2—中的碳原子为sp3杂化，—COOH中的碳原子为sp2杂化；同族元素从左到右，元素的电负性逐渐增强，C、N、O的电负性依次增强，且H的电负性弱于C，则元素的电负性：