2021-2022学年高中化学新鲁科版选择性必修2 第2章微项目补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验 学案
文档属性
| 名称 | 2021-2022学年高中化学新鲁科版选择性必修2 第2章微项目补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验 学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-02-23 20:06:57 | ||
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文档简介
微项目 补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验
必备知识·自主学习
1．Fe2＋和Fe3＋的检验方法
2.Fe2＋和Fe3＋形成的配合物的颜色
中心原子 配体 形成的配合物 颜色
Fe2＋ H2O [Fe(H2O)6]2＋ 浅绿色
Fe3＋ H2O [Fe(H2O)6]3＋ 淡紫色
Fe3＋ OH－ [Fe(OH)]2＋ 黄色
Fe2＋ SCN－ [Fe(SCN)n]2－n 无色
Fe3＋ SCN－ [Fe(SCN)n]3－n 红色
Fe2＋ phen [Fe(phen)3]2＋ 橙红色
Fe2＋ EDTA4－ [Fe(EDTA)]2－ 浅绿色
Fe3＋ EDTA4－ [Fe(EDTA)]－ 黄色
3.螯合物
(1)定义：多齿配体形成的配合物。
(2)特征：比金属离子与其配体生成的类似配合物稳定性高，用途更广。
(3)常见的螯合剂：EDTA、环状配体冠醚类螯合剂。
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(教材二次开发)教材P76图2－5－1画的是“琥珀酸亚铁”的结构示意图，根据此结构判断，该物质是否是螯合物？若是，其中心原子和配体以及配位数分别是多少？
提示：是。中心原子是Fe，配体是1，4 丁二酸根，配位数是2。
(情境思考)螯合物是配合物的一种，在螯合物的结构中，一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳，此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。螯合物在工业中用来除去金属杂质，如水的软化、去除有毒的重金属离子等。比如重金属生产和使用的工厂使用重金属捕捉剂来沉淀重金属离子，达到净化废水的效果。
据以上材料思考：什么是螯合物？螯合物与普通配合物相比较有什么优势？
提示：螯合物是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。其优势是比金属离子与其配体生成的类似配合物稳定性更高，用途更广。
关键能力·合作学习
项目活动1：补铁药片中铁元素价态的检验
铁元素是构成人体的必不可少的元素之一，缺铁会影响人体的健康和发育，最常见的是缺铁性贫血，世界卫生组织的调查表明，大约有50%的女童、20%的成年女性、40%的孕妇会发生缺铁性贫血。补铁是通过食物或专用营养剂为人体额外补充必需的、适量的无机铁或有机铁化合物，从而补充铁元素以达到强身健体、预防或辅助治疗疾病目的的过程。主要通过口服或者注射一些含铁制品来进行补充，那么补铁药主要有哪些？其中含有的铁元素的价态是什么？带着这些问题，我们一起研究一下补铁药中铁元素的价态吧！
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1．实验用品
琥珀酸亚铁片、KSCN溶液、稀盐酸、氯水、研钵、试管、烧杯、胶头滴管
2．实验方案：
(1)溶解固体样品：
取几粒琥珀酸亚铁片，将其在研钵中研成粉末状，然后将粉末溶于稀盐酸中。
(2)Fe2＋、Fe3＋的检验
①步骤：在一支试管中加入2～3 mL琥珀酸亚铁溶液，滴加少量KSCN溶液，观察颜色，然后再加入新制氯水，振荡，静置，观察颜色变化。
②现象：滴加KSCN溶液，溶液颜色没有变化(但是实际操作中可能会显示浅红色)，再滴加新制氯水后，溶液变为红色。
③结论：琥珀酸亚铁中含有Fe2＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
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(1)在做Fe2＋的检验的实验中，加入KSCN溶液后，有些同学在未加新制氯水的情况下，溶液中也产生了红色，其可能的原因是什么？
提示：在溶解过程中或操作中，没有隔绝空气，导致少量的Fe2＋被空气中的氧气氧化。
(2)在做Fe3＋的检验的实验时，老师将所有同学分成两组，一组用蒸馏水溶解琥珀酸亚铁片形成悬浊液，一组用盐酸溶解琥珀酸亚铁片形成悬浊液，结果用蒸馏水的一组未见红色，而用盐酸的一组看到了红色，这是什么原因？
提示：Fe3＋的水合离子[Fe(H2O)6]3＋呈淡紫色，但因Fe3＋极易水解，故未充分酸化的水溶液会由于有[Fe(OH)]2＋存在显黄色，随着pH的升高，Fe3＋水解程度增加，可以生成Fe(OH)3胶体或沉淀，用SCN－检验时，在pH＞3时，SCN－无法竞争到Fe3＋，故不会变色；当pH＜3时， OH－浓度很小，这时SCN－会与Fe3＋结合而变红色。
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1．不同价态的铁的检验：
(1)Fe2＋的检验方法：
①方法：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液
②发生的反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
(2)Fe3＋的检验
①方法：加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
(3)注意事项：
①用SCN－检验时，在pH＞3时，SCN－无法竞争到Fe3＋，故不会变色；当pH＜3时， OH－浓度很小，这时SCN－会与Fe3＋结合而变红色，故检验Fe3＋须在酸性条件下进行。
②检验Fe2＋和Fe3＋最好都用形成配合物的方式进行检验，否则很容易产生误差。
2．陌生现象寻找原因的思路：
(1)列出体系中存在的微粒；
(2)逐一判断每一种微粒是否是影响因素；
(3)筛选出潜在的影响因素；
(4)作出解释、提出猜想；
(5)进一步设计出控制变量的实验，检验猜想的合理性，确认影响因素。
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(2021·太原高二检测)(1)二水合草酸镓的结构如图所示，其中镓原子在周期表中的位置为________，草酸根中碳原子的杂化方式为________________。
(2)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，其中“亚铁”是关键成分，K3[Fe(CN)6]溶液是检验 Fe2＋的试剂，1 mol CN－中含 π 键的数目为________，临床建议服用维生素 C 促进“亚铁”的吸收，避免生成 Fe3＋，从原子结构角度来看，Fe2＋易被氧化成 Fe3＋的原因是_______________。
(3)化合物(CH3)3N与盐酸反应生成[(CH3)3NH]＋，该过程新生成的化学键为________(填序号)
a．离子键 b．配位键
c．氢键 d．非极性共价键
若化合物(CH3)3N 能溶于水，试解析其原因______________________。
(4)Cu2＋等过渡元素水合离子是否有颜色与原子结构有关，且存在一定的规律。试推断Ni2＋的水合离子为________(填“有”或“无”)色离子，依据是__________________________。
离子 Sc3＋ Ti3＋ Fe2＋ Cu2＋ Zn2＋
颜色 无色 紫红色 浅绿色 蓝色 无色
(5)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 959 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是______________________。
【解析】(1)根据镓原子的核外电子排布规律知，镓在周期表中的位置为第四周期ⅢA族，草酸根离子为C2O中，C的电子排布式为1s22s22p2，碳的化合价为＋3价，所以碳原子的杂化方式为sp2。
(2)因为CN－的电子式为，故1个CN－中含2个π键，所以1 mol CN－中含 2NA个π 键，Fe2＋价电子排布为3d6，易失一个电子形成Fe3＋，其价电子排布为3d5，3d轨道处于半充满状态，相对稳定，所以 Fe2＋易被氧化成
Fe3＋。
(3)化合物(CH3)3N与盐酸反应生成[(CH3)3NH]＋，该过程新生成的化学键为氮与氢离子形成配位键，所以选b；极性分子(CH3)3N和水之间形成氢键，所以溶解性增强。
(4)Zn2＋的原子核外排布式为1s22s22p63s23p63d10，d轨道上有10个电子，Zn2＋无色，Sc3＋的原子核外排布式为1s22s22p63s23p6，其d轨道上有0个电子，处于全空，故没有颜色， Ni2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8，既不是全空也不是全满状态，所以Ni2＋的水合离子为有色离子，依据是3d 轨道有电子，且不满。
(5)铜元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，镍元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，铜失去最外层电子时为全充满状态，比较稳定，所以第二电离能较大；镍元素失去最外层电子后为1s22s22p63s23p63d8，不属于全满或半充满状态所以第二电离能比铜小。
答案：(1)第四周期ⅢA 族 sp2
(2)2NA Fe2＋价电子排布为3d6，易失一个电子形成稳定的3d5结构
(3)b (CH3)3N 中的 N 上有 1 对孤电子对，有一定的极性，与水之间形成氢键，所以能溶于水
(4)有 3d 轨道有电子，且不满
(5)Cu＋外层电子为 3d10，不易失电子；Ni＋外层电子为 3d84s1，相比 Cu＋容易失去电子，故第二电离能小
项目活动2：寻找更优的检验试剂
相同金属与不同的配体形成配合物，颜色可以完全不同。普通的水合亚铁离子，能吸收红色的可见光发生d－d跃迁，所以看起来是绿色。因为d－d跃迁吸光系数很小(即吸收能力不是很强)，所以亚铁离子的颜色很浅。而血液中的亚铁是与卟啉配位的，结构如图，
这个结构被称为血红素，通过图示可以看出，血红素是一种螯合物。血红素对可见光的吸收主要来自卟啉π电子的π－π*跃迁以及Fe到卟啉π*轨道的金属－配体电子转移(MLCT)。这两个吸收的波长与[Fe(H2O)6]2＋的完全不同，所以造成了二者颜色的巨大差异。同时，以上两个吸收的吸光系数比d—d跃迁大得多，所以血液的颜色比[Fe(H2O)6]2＋要深得多。所以选择不同的配位剂可能会有不同的检验的效果，那么我们通过实验进一步研究检验铁的试剂还有哪些更好的吧！
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1．Fe2＋、Fe3＋形成配合物的实验探究。
【实验用品】
硫酸亚铁溶液、氯化铁溶液、苯酚、KSCN、邻二氮菲、乙二胺四乙酸二钠盐
【实验步骤】
(1)在四支试管中分别加入硫酸亚铁溶液，分别向四支试管中滴加苯酚、硫氰化钾、邻二氮菲、EDTA二钠盐四种试剂，观察颜色变化。
现象：每种溶液中均有颜色变化，但是邻二氮菲颜色变化最明显，硫酸亚铁溶液由浅绿色变成橙红色。
结论：Fe2＋与四种物质均可以形成配合物，邻二氮菲是Fe2＋检验的特效试剂。
(2)在四支试管中分别加入氯化铁溶液，分别向四支试管中滴加苯酚、硫氰化钾、邻二氮菲、EDTA二钠盐四种试剂，观察颜色变化。
现象：每种溶液中均有颜色变化，滴加苯酚的溶液变紫色，滴加硫氰化钾的溶液变红色，滴加邻二氮菲的溶液变为淡红色，滴加EDTA二钠盐溶液显黄色，但是颜色变化不明显。
结论：Fe3＋与四种物质均可以形成配合物，苯酚和硫氰化钾颜色变化最明显，苯酚和硫氰化钾是Fe3＋检验的特效试剂。
2．Fe2＋、Fe3＋检验中配体作为检验试剂的条件选择。
【实验用品】
硫酸亚铁溶液、邻二氮菲、NaOH溶液、稀硫酸
【实验步骤】
(1)在一支试管中加入硫酸亚铁溶液，向试管中滴加邻二氮菲，观察颜色变化；然后将溶液分成两份，一份滴加NaOH，观察现象，一份滴加稀硫酸，观察颜色变化。
现象：硫酸亚铁溶液由浅绿色变成橙红色，加入NaOH溶液后，溶液颜色变浅直至产生白色沉淀；加入稀硫酸后溶液颜色变浅，直至消失。
结论：邻二氮菲是Fe2＋检验的特效试剂，其显色与溶液的pH有关，适宜范围在2～9之间。
(2)在一支试管中加入氯化铁溶液，向试管中滴加硫氰化钾，观察颜色变化；将溶液分成两份，一份中加入NaOH溶液，另一份中加入盐酸，观察溶液颜色的变化。
现象：开始滴加硫氰化钾的溶液后变红色，一份滴加NaOH后溶液颜色变浅，最终生成红褐色沉淀；一份加入盐酸，溶液颜色没有明显变化。
结论：硫氰化钾检验Fe3＋时受溶液pH的影响，其中检验时的pH＜3。
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(1)根据以上实验说出什么试剂在什么条件下适用于检验Fe2＋、Fe3＋？
提示：邻二氮菲是Fe2＋检验的特效试剂，其显色与溶液的pH有关，适宜范围在2～9之间；硫氰化钾检验Fe3＋时受溶液pH的影响，其中检验时的pH＜3。
(2)说明检验试剂与Fe2＋显色的酸碱性条件，运用配合物和平衡原理进行解释。
提示：邻二氮菲与Fe2＋形成配合物的反应同样受到pH的影响，当H＋浓度较高时，邻二氮菲中的N会优先与H＋形成配位键，导致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，所以邻二氮菲检验Fe2＋的pH适宜范围在2～9之间。
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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，适宜范围在2～9之间。
(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。
(3)检验Fe2＋、Fe3＋的另外特效试剂。
①Fe3＋的检验：亚铁氰化钾K4[Fe(CN6)]可以检验，现象是有蓝色沉淀产生；
②Fe2＋的检验：铁氰化钾K3[Fe(CN6)]可以检验，现象是有蓝色沉淀产生。
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。
3．借助配合物检验金属离子的过程：
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(双选)(2021·廊坊高二检测)如图所示，a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A.a和b中N原子均采取sp3杂化
B．b中Ca2＋的配位数为6
C．a中配位原子是C原子
D．b中含有共价键、离子键和配位键
【解析】选A、B。A项，a中N原子有3对σ键电子对，1对孤电子对，b中N原子有4对σ键电子对，没有孤电子对，则a、b中N原子均采取sp3杂化，正确；B项，b中Ca2＋为配离子，Ca2＋的配位数为6，正确；C项，a不是配合物，错误；D项，钙离子与N、O之间形成配位键，其他原子之间形成共价键，不含离子键，错误。
【补偿训练】
1．(2021·西安高二检测)已知某紫色配合物的组成为CoCl3·5NH3·H2O，其水溶液显弱酸性，加入强碱加热至沸腾有NH3放出，同时产生Co2O3沉淀；向一定量该配合物溶液中加过量AgNO3溶液，有AgCl沉淀生成，待沉淀完全后过滤，再加过量AgNO3溶液于滤液中，无明显变化，但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成，且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一。则该配合物的化学式最可能为( )
A．[CoCl2(NH3)4]Cl·NH3·H2O
B．[Co(NH3)5(H2O)]Cl3
C．[CoCl(NH3)3(H2O)]Cl2·2NH3
D．[CoCl(NH3)5]Cl2·H2O
【解析】选D。CoCl3·5NH3·H2O的水溶液显弱酸性，加入强碱加热至沸腾有NH3放出，说明NH3均在内界，向该配合物溶液中加过量AgNO3溶液，有AgCl沉淀生成，说明该配合物外界有Cl－，过滤后再加过量AgNO3溶液于滤液中无变化，但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成，且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一，说明该配合物内界也含有Cl－，且外界的Cl－与内界的Cl－个数之比为2∶1。综上分析，D项最有可能。
2．碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题：
(1)基态碳原子的电子排布式为__________________。
(2)在CO2分子中，碳原子采用__________杂化轨道与氧原子成键。
(3)COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl2分子的空间构型为____________。
(4)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2＋与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲()，它能与Fe2＋形成红色配合物(如图1)，该配离子中Fe2＋与氮原子形成配位键共有________个。
【解析】(1)基态碳原子核外有6个电子，根据构造原理知碳元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2。(2)二氧化碳分子中碳原子价层电子对数是2且不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化。(3)碳原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形。(4)铁与氮原子之间形成配位键，由图可知，该配离子中亚铁离子与氮原子形成配位键共有6个。
答案：(1)1s22s22p2 (2)sp (3)平面三角形 (4)6
课堂检测·素养达标
1．(2021·邢台高二检测)下列关于配合物的说法不正确的是( )
A．硫酸铜的水溶液中，铜离子实际上主要以四水合铜离子的形式存在
B．氯化银沉淀能溶于氨水，说明有的配合物(或配离子)很稳定
C．金属离子都能作为中心离子，含有孤电子对的分子(或离子)都可作配体
D．硫氰合铁(Ⅲ)离子呈血红色，由此可用KSCN溶液检验Fe3＋离子
【解析】选C。铜离子在水溶液中主要以四水合铜离子的形式存在，故A正确；因Ag＋能与NH3形成更稳定的配离子[Ag(NH3)2]＋，导致氯化银沉淀能溶于氨水，故B正确；不是所有金属离子都能作为中心离子，只有含有孤电子对的分子(或离子)才可作配体，故C错误；常用KSCN溶液检验Fe3＋离子，现象是溶液呈血红色，故D正确。
【补偿训练】
1．(2021·南安高二检测)Fe为过渡金属元素，在工业生产中具有重要的用途。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物 [Fe(NO)(H2O)n]SO4，该配合物的中心离子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26。下列有关说法正确的是( )
A．该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4
B．该配合物中所含非金属元素均位于元素周期表p区
C．1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应可生成2 mol沉淀
D.该配合物中阳离子呈正八面体结构，阴离子呈正四面体结构
【解析】选A。配合物[Fe(NO)(H2O)n]SO4的中心离子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26，因为中心离子Fe2＋的最外层有14个电子(3s23p63d6)，配体为NO和H2O，每个配体只提供一对电子，因此，14＋2＋2n＝26，所以n＝5。 由分析可知，n＝5，故该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4，A正确；该配合物所含的非金属元素中，H位于元素周期表s区，N、O、S均位于p区，B不正确；[Fe(NO)(H2O)5]SO4属于配合物，其内界[Fe(NO)(H2O)5]2＋较稳定，不与Ba(OH)2发生反应，但是其外界中的硫酸根离子可以与Ba(OH)2反应，因此，1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应只能生成1 mol硫酸钡沉淀，C不正确；该配合物中阳离子为[Fe(NO)(H2O)5]2＋，中心原子的配位数为6，但是，由于有两种不同的配体，因此其空间构型不可能是正八面体结构，D不正确。
2．下列实验中，依据操作及现象，得出的结论正确的是( )
实验操作 现象 结论
A 取少量Na2O2 粉末，向其中滴加过量的稀盐酸 产生无色气体 Na2O2样品已变质
B 向 Ca(ClO)2 溶液中通入 SO2 气体 产生白色沉淀 H2SO3的酸性强于 HClO
C 将 Fe(NO3)2样品溶于稀 H2SO4后，滴加KSCN 溶液 溶液显红色 Fe(NO3)2样品已氧化变质
D 向某溶液中先加入几滴 KSCN溶液，无明显现象，再滴加H2O2溶液 溶液变为红色 原溶液中含有Fe2＋
【解析】选D。过氧化钠与盐酸反应生成氧气，若变质混有碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳，则有气体生成不能说明是否变质，故A错误；Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体，发生氧化还原反应生成硫酸钙，不能比较酸性的强弱，且HClO为弱酸，硫酸为强酸，故B错误；Fe2＋在酸性条件下能被NO氧化为Fe3＋，则滴加KSCN 溶液后变红色，无法判断Fe(NO3)2样品已氧化变质，故C错误；溶液中先加入几滴 KSCN溶液，无明显现象，说明溶液中无Fe3＋，再滴加H2O2溶液后溶液变红色，说明溶液中的Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，故D正确。
3．测定水的总硬度一般采用配位滴定法，即在pH＝10的氨性溶液中，以铬黑T作为指示剂，用EDTA(乙二胺四乙酸)标准溶液直接滴定水中的Ca2＋、Mg2＋，测定中涉及的反应有
①M2＋ (金属离子)＋Y4－(EDTA)===MY2－；
②M2＋＋EBT(铬黑T，蓝色)===MEBT(酒红色)；
③MEBT＋Y4－(EDTA)===MY2－＋EBT。下列说法正确的是( )
A．配合物MEBT的稳定性大于MY2－
B．在滴定过程中眼睛要随时观察滴定管中液面的变化
C．达到滴定终点的现象是溶液恰好由酒红色变为蓝色，且半分钟内不恢复原色
D．实验时装有EDTA标准液的滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗，测定结果将偏小
【解析】选C。根据题目所给信息可知MEBT溶液滴加Y4－时会转化为MY2－，说明金属离子更容易与Y4－配位，则MY2－更稳定，故A错误；在滴定过程中眼睛要随时观察锥形瓶中溶液的颜色变化，确定滴定终点，故B错误；滴入标准液前，金属离子与EBT结合生成MEBT，此时溶液呈酒红色，当达到滴定终点时，MEBT全部转化为蓝色的EBT，所以滴定终点的现象为溶液恰好由酒红色变为蓝色，且半分钟内不恢复原色，故C正确；只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗会使标准液稀释，导致标准液的用量偏大，测定结果偏高，故D错误。
2．关于化合物[Cu(EDTA)]SO4(EDTA的结构简式如图)的说法正确的是( )
A．[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有离子键、共价键、配位键和氢键
B．EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
C．[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为O>S>N>C>H>Cu
D．SO与PO互为等电子体，但空间构型不同
【解析】选B。[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有硫酸根离子与配离子之间是离子键，硫酸根离子、EDTA内部是共价键，EDTA与铜离子之间是配位键，氢键不属于化学键，故A错误；EDTA中有6个“—CH2—”和4个“—COOH”，“—CH2—”中碳原子为sp3杂化，“—COOH”中碳原子为sp2杂化，所以EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3，故B正确；同一主族中，从上向下，元素第一电离能逐渐减小，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，但N原子最外层的2p能级处于半满状态，是一种较稳定结构，所以它的第一电离能高于同周期相邻的元素，[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为N>O>H>C>S>Cu，故C错误；SO中S原子价层电子对数＝4＋＝4，没有孤电子对，故SO为正四面体结构，SO与PO互为等电子体，PO也为正四面体结构，故D错误。
3．(2021·济宁高二检测)分子中含有两个或两个以上中心原子(离子)的配合物称为多核配合物，如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内界，下列说法正确的是( )
A.每个中心离子的配位数为6
B．如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有极性键、非极性键和离子键
C．配合物中的C原子都是sp2杂化
D．如图结构中所有微粒共平面
【解析】选A。在题给配合物中，带“*”的碳原子，都与4个原子形成共价键。
在Co(Ⅱ)双核配合物中，每个中心离子与5个N原子、1个Cl－形成配位键，则配位数为6，A正确；如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有C—H、C—N极性键、C—C非极性键，但不含有离子键，B不正确；分析中所标记的“*”碳原子，与周围4个原子形成共价键，都发生sp3杂化，C不正确；图中“*”标记碳原子与周围4个原子以共价键相连接，5个原子不可能共平面，D不正确。
INCLUDEPICTURE "左JS.TIF" INCLUDEPICTURE "左JS.TIF" \* MERGEFORMAT 素养新思维 INCLUDEPICTURE "右JS.TIF" INCLUDEPICTURE "右JS.TIF" \* MERGEFORMAT
4．铁元素不仅可以与SCN－、CN－等离子形成配合物，还可以与CO、NO等分子以及许多有机试剂形成配合物。回答下列问题：
(1)基态铁原子有________个未成对电子；
(2)CN－有毒，含CN－的工业废水必须处理，用TiO2作光催化剂可将废水中的CN－转化为OCN－，并最终氧化为N2、CO2
①C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________；
②1 mol CN－中含有σ键的数目为________；
(3)乙二胺四乙酸能和Fe2＋形成稳定的水溶性配合物乙二胺四乙酸铁钠，原理如图：
乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_____________________________。
【解析】(1)基态铁原子的核外电子排布为：
1s22s22p63s23p63d64s2，3d6中最多容纳10个电子，现在有6个，先占据单个的，所以只有2个成对，还有4个未成对；
(2)①同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能O＞C。由于氮元素原子2p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C；
②1 mol CN－含有碳氮三键，其中1个是σ键，个数为NA。(3)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键，所以乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多。
答案：(1)4 (2)①N＞O＞C ②NA
(3)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
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必备知识·自主学习
1．Fe2＋和Fe3＋的检验方法
2.Fe2＋和Fe3＋形成的配合物的颜色
中心原子 配体 形成的配合物 颜色
Fe2＋ H2O [Fe(H2O)6]2＋ 浅绿色
Fe3＋ H2O [Fe(H2O)6]3＋ 淡紫色
Fe3＋ OH－ [Fe(OH)]2＋ 黄色
Fe2＋ SCN－ [Fe(SCN)n]2－n 无色
Fe3＋ SCN－ [Fe(SCN)n]3－n 红色
Fe2＋ phen [Fe(phen)3]2＋ 橙红色
Fe2＋ EDTA4－ [Fe(EDTA)]2－ 浅绿色
Fe3＋ EDTA4－ [Fe(EDTA)]－ 黄色
3.螯合物
(1)定义：多齿配体形成的配合物。
(2)特征：比金属离子与其配体生成的类似配合物稳定性高，用途更广。
(3)常见的螯合剂：EDTA、环状配体冠醚类螯合剂。
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(教材二次开发)教材P76图2－5－1画的是“琥珀酸亚铁”的结构示意图，根据此结构判断，该物质是否是螯合物？若是，其中心原子和配体以及配位数分别是多少？
提示：是。中心原子是Fe，配体是1，4 丁二酸根，配位数是2。
(情境思考)螯合物是配合物的一种，在螯合物的结构中，一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。“螯”指螃蟹的大钳，此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。螯合物在工业中用来除去金属杂质，如水的软化、去除有毒的重金属离子等。比如重金属生产和使用的工厂使用重金属捕捉剂来沉淀重金属离子，达到净化废水的效果。
据以上材料思考：什么是螯合物？螯合物与普通配合物相比较有什么优势？
提示：螯合物是由中心离子和多齿配体结合而成的具有环状结构的配合物。其优势是比金属离子与其配体生成的类似配合物稳定性更高，用途更广。
关键能力·合作学习
项目活动1：补铁药片中铁元素价态的检验
铁元素是构成人体的必不可少的元素之一，缺铁会影响人体的健康和发育，最常见的是缺铁性贫血，世界卫生组织的调查表明，大约有50%的女童、20%的成年女性、40%的孕妇会发生缺铁性贫血。补铁是通过食物或专用营养剂为人体额外补充必需的、适量的无机铁或有机铁化合物，从而补充铁元素以达到强身健体、预防或辅助治疗疾病目的的过程。主要通过口服或者注射一些含铁制品来进行补充，那么补铁药主要有哪些？其中含有的铁元素的价态是什么？带着这些问题，我们一起研究一下补铁药中铁元素的价态吧！
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1．实验用品
琥珀酸亚铁片、KSCN溶液、稀盐酸、氯水、研钵、试管、烧杯、胶头滴管
2．实验方案：
(1)溶解固体样品：
取几粒琥珀酸亚铁片，将其在研钵中研成粉末状，然后将粉末溶于稀盐酸中。
(2)Fe2＋、Fe3＋的检验
①步骤：在一支试管中加入2～3 mL琥珀酸亚铁溶液，滴加少量KSCN溶液，观察颜色，然后再加入新制氯水，振荡，静置，观察颜色变化。
②现象：滴加KSCN溶液，溶液颜色没有变化(但是实际操作中可能会显示浅红色)，再滴加新制氯水后，溶液变为红色。
③结论：琥珀酸亚铁中含有Fe2＋，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
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(1)在做Fe2＋的检验的实验中，加入KSCN溶液后，有些同学在未加新制氯水的情况下，溶液中也产生了红色，其可能的原因是什么？
提示：在溶解过程中或操作中，没有隔绝空气，导致少量的Fe2＋被空气中的氧气氧化。
(2)在做Fe3＋的检验的实验时，老师将所有同学分成两组，一组用蒸馏水溶解琥珀酸亚铁片形成悬浊液，一组用盐酸溶解琥珀酸亚铁片形成悬浊液，结果用蒸馏水的一组未见红色，而用盐酸的一组看到了红色，这是什么原因？
提示：Fe3＋的水合离子[Fe(H2O)6]3＋呈淡紫色，但因Fe3＋极易水解，故未充分酸化的水溶液会由于有[Fe(OH)]2＋存在显黄色，随着pH的升高，Fe3＋水解程度增加，可以生成Fe(OH)3胶体或沉淀，用SCN－检验时，在pH＞3时，SCN－无法竞争到Fe3＋，故不会变色；当pH＜3时， OH－浓度很小，这时SCN－会与Fe3＋结合而变红色。
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1．不同价态的铁的检验：
(1)Fe2＋的检验方法：
①方法：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液
②发生的反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
(2)Fe3＋的检验
①方法：加入KSCN溶液，溶液变为红色
②反应：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(红色)
(3)注意事项：
①用SCN－检验时，在pH＞3时，SCN－无法竞争到Fe3＋，故不会变色；当pH＜3时， OH－浓度很小，这时SCN－会与Fe3＋结合而变红色，故检验Fe3＋须在酸性条件下进行。
②检验Fe2＋和Fe3＋最好都用形成配合物的方式进行检验，否则很容易产生误差。
2．陌生现象寻找原因的思路：
(1)列出体系中存在的微粒；
(2)逐一判断每一种微粒是否是影响因素；
(3)筛选出潜在的影响因素；
(4)作出解释、提出猜想；
(5)进一步设计出控制变量的实验，检验猜想的合理性，确认影响因素。
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(2021·太原高二检测)(1)二水合草酸镓的结构如图所示，其中镓原子在周期表中的位置为________，草酸根中碳原子的杂化方式为________________。
(2)琥珀酸亚铁片是用于缺铁性贫血的预防和治疗的常见药物，其中“亚铁”是关键成分，K3[Fe(CN)6]溶液是检验 Fe2＋的试剂，1 mol CN－中含 π 键的数目为________，临床建议服用维生素 C 促进“亚铁”的吸收，避免生成 Fe3＋，从原子结构角度来看，Fe2＋易被氧化成 Fe3＋的原因是_______________。
(3)化合物(CH3)3N与盐酸反应生成[(CH3)3NH]＋，该过程新生成的化学键为________(填序号)
a．离子键 b．配位键
c．氢键 d．非极性共价键
若化合物(CH3)3N 能溶于水，试解析其原因______________________。
(4)Cu2＋等过渡元素水合离子是否有颜色与原子结构有关，且存在一定的规律。试推断Ni2＋的水合离子为________(填“有”或“无”)色离子，依据是__________________________。
离子 Sc3＋ Ti3＋ Fe2＋ Cu2＋ Zn2＋
颜色 无色 紫红色 浅绿色 蓝色 无色
(5)元素铜与镍的第二电离能分别为ICu＝1 959 kJ·mol－1、INi＝1 753 kJ·mol－1，ICu＞INi的原因是______________________。
【解析】(1)根据镓原子的核外电子排布规律知，镓在周期表中的位置为第四周期ⅢA族，草酸根离子为C2O中，C的电子排布式为1s22s22p2，碳的化合价为＋3价，所以碳原子的杂化方式为sp2。
(2)因为CN－的电子式为，故1个CN－中含2个π键，所以1 mol CN－中含 2NA个π 键，Fe2＋价电子排布为3d6，易失一个电子形成Fe3＋，其价电子排布为3d5，3d轨道处于半充满状态，相对稳定，所以 Fe2＋易被氧化成
Fe3＋。
(3)化合物(CH3)3N与盐酸反应生成[(CH3)3NH]＋，该过程新生成的化学键为氮与氢离子形成配位键，所以选b；极性分子(CH3)3N和水之间形成氢键，所以溶解性增强。
(4)Zn2＋的原子核外排布式为1s22s22p63s23p63d10，d轨道上有10个电子，Zn2＋无色，Sc3＋的原子核外排布式为1s22s22p63s23p6，其d轨道上有0个电子，处于全空，故没有颜色， Ni2＋核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d8，既不是全空也不是全满状态，所以Ni2＋的水合离子为有色离子，依据是3d 轨道有电子，且不满。
(5)铜元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1，镍元素的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，铜失去最外层电子时为全充满状态，比较稳定，所以第二电离能较大；镍元素失去最外层电子后为1s22s22p63s23p63d8，不属于全满或半充满状态所以第二电离能比铜小。
答案：(1)第四周期ⅢA 族 sp2
(2)2NA Fe2＋价电子排布为3d6，易失一个电子形成稳定的3d5结构
(3)b (CH3)3N 中的 N 上有 1 对孤电子对，有一定的极性，与水之间形成氢键，所以能溶于水
(4)有 3d 轨道有电子，且不满
(5)Cu＋外层电子为 3d10，不易失电子；Ni＋外层电子为 3d84s1，相比 Cu＋容易失去电子，故第二电离能小
项目活动2：寻找更优的检验试剂
相同金属与不同的配体形成配合物，颜色可以完全不同。普通的水合亚铁离子，能吸收红色的可见光发生d－d跃迁，所以看起来是绿色。因为d－d跃迁吸光系数很小(即吸收能力不是很强)，所以亚铁离子的颜色很浅。而血液中的亚铁是与卟啉配位的，结构如图，
这个结构被称为血红素，通过图示可以看出，血红素是一种螯合物。血红素对可见光的吸收主要来自卟啉π电子的π－π*跃迁以及Fe到卟啉π*轨道的金属－配体电子转移(MLCT)。这两个吸收的波长与[Fe(H2O)6]2＋的完全不同，所以造成了二者颜色的巨大差异。同时，以上两个吸收的吸光系数比d—d跃迁大得多，所以血液的颜色比[Fe(H2O)6]2＋要深得多。所以选择不同的配位剂可能会有不同的检验的效果，那么我们通过实验进一步研究检验铁的试剂还有哪些更好的吧！
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1．Fe2＋、Fe3＋形成配合物的实验探究。
【实验用品】
硫酸亚铁溶液、氯化铁溶液、苯酚、KSCN、邻二氮菲、乙二胺四乙酸二钠盐
【实验步骤】
(1)在四支试管中分别加入硫酸亚铁溶液，分别向四支试管中滴加苯酚、硫氰化钾、邻二氮菲、EDTA二钠盐四种试剂，观察颜色变化。
现象：每种溶液中均有颜色变化，但是邻二氮菲颜色变化最明显，硫酸亚铁溶液由浅绿色变成橙红色。
结论：Fe2＋与四种物质均可以形成配合物，邻二氮菲是Fe2＋检验的特效试剂。
(2)在四支试管中分别加入氯化铁溶液，分别向四支试管中滴加苯酚、硫氰化钾、邻二氮菲、EDTA二钠盐四种试剂，观察颜色变化。
现象：每种溶液中均有颜色变化，滴加苯酚的溶液变紫色，滴加硫氰化钾的溶液变红色，滴加邻二氮菲的溶液变为淡红色，滴加EDTA二钠盐溶液显黄色，但是颜色变化不明显。
结论：Fe3＋与四种物质均可以形成配合物，苯酚和硫氰化钾颜色变化最明显，苯酚和硫氰化钾是Fe3＋检验的特效试剂。
2．Fe2＋、Fe3＋检验中配体作为检验试剂的条件选择。
【实验用品】
硫酸亚铁溶液、邻二氮菲、NaOH溶液、稀硫酸
【实验步骤】
(1)在一支试管中加入硫酸亚铁溶液，向试管中滴加邻二氮菲，观察颜色变化；然后将溶液分成两份，一份滴加NaOH，观察现象，一份滴加稀硫酸，观察颜色变化。
现象：硫酸亚铁溶液由浅绿色变成橙红色，加入NaOH溶液后，溶液颜色变浅直至产生白色沉淀；加入稀硫酸后溶液颜色变浅，直至消失。
结论：邻二氮菲是Fe2＋检验的特效试剂，其显色与溶液的pH有关，适宜范围在2～9之间。
(2)在一支试管中加入氯化铁溶液，向试管中滴加硫氰化钾，观察颜色变化；将溶液分成两份，一份中加入NaOH溶液，另一份中加入盐酸，观察溶液颜色的变化。
现象：开始滴加硫氰化钾的溶液后变红色，一份滴加NaOH后溶液颜色变浅，最终生成红褐色沉淀；一份加入盐酸，溶液颜色没有明显变化。
结论：硫氰化钾检验Fe3＋时受溶液pH的影响，其中检验时的pH＜3。
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(1)根据以上实验说出什么试剂在什么条件下适用于检验Fe2＋、Fe3＋？
提示：邻二氮菲是Fe2＋检验的特效试剂，其显色与溶液的pH有关，适宜范围在2～9之间；硫氰化钾检验Fe3＋时受溶液pH的影响，其中检验时的pH＜3。
(2)说明检验试剂与Fe2＋显色的酸碱性条件，运用配合物和平衡原理进行解释。
提示：邻二氮菲与Fe2＋形成配合物的反应同样受到pH的影响，当H＋浓度较高时，邻二氮菲中的N会优先与H＋形成配位键，导致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，所以邻二氮菲检验Fe2＋的pH适宜范围在2～9之间。
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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，适宜范围在2～9之间。
(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。
(3)检验Fe2＋、Fe3＋的另外特效试剂。
①Fe3＋的检验：亚铁氰化钾K4[Fe(CN6)]可以检验，现象是有蓝色沉淀产生；
②Fe2＋的检验：铁氰化钾K3[Fe(CN6)]可以检验，现象是有蓝色沉淀产生。
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。
3．借助配合物检验金属离子的过程：
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(双选)(2021·廊坊高二检测)如图所示，a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A.a和b中N原子均采取sp3杂化
B．b中Ca2＋的配位数为6
C．a中配位原子是C原子
D．b中含有共价键、离子键和配位键
【解析】选A、B。A项，a中N原子有3对σ键电子对，1对孤电子对，b中N原子有4对σ键电子对，没有孤电子对，则a、b中N原子均采取sp3杂化，正确；B项，b中Ca2＋为配离子，Ca2＋的配位数为6，正确；C项，a不是配合物，错误；D项，钙离子与N、O之间形成配位键，其他原子之间形成共价键，不含离子键，错误。
【补偿训练】
1．(2021·西安高二检测)已知某紫色配合物的组成为CoCl3·5NH3·H2O，其水溶液显弱酸性，加入强碱加热至沸腾有NH3放出，同时产生Co2O3沉淀；向一定量该配合物溶液中加过量AgNO3溶液，有AgCl沉淀生成，待沉淀完全后过滤，再加过量AgNO3溶液于滤液中，无明显变化，但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成，且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一。则该配合物的化学式最可能为( )
A．[CoCl2(NH3)4]Cl·NH3·H2O
B．[Co(NH3)5(H2O)]Cl3
C．[CoCl(NH3)3(H2O)]Cl2·2NH3
D．[CoCl(NH3)5]Cl2·H2O
【解析】选D。CoCl3·5NH3·H2O的水溶液显弱酸性，加入强碱加热至沸腾有NH3放出，说明NH3均在内界，向该配合物溶液中加过量AgNO3溶液，有AgCl沉淀生成，说明该配合物外界有Cl－，过滤后再加过量AgNO3溶液于滤液中无变化，但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成，且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一，说明该配合物内界也含有Cl－，且外界的Cl－与内界的Cl－个数之比为2∶1。综上分析，D项最有可能。
2．碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题：
(1)基态碳原子的电子排布式为__________________。
(2)在CO2分子中，碳原子采用__________杂化轨道与氧原子成键。
(3)COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl2分子的空间构型为____________。
(4)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2＋与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲()，它能与Fe2＋形成红色配合物(如图1)，该配离子中Fe2＋与氮原子形成配位键共有________个。
【解析】(1)基态碳原子核外有6个电子，根据构造原理知碳元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2。(2)二氧化碳分子中碳原子价层电子对数是2且不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化。(3)碳原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形。(4)铁与氮原子之间形成配位键，由图可知，该配离子中亚铁离子与氮原子形成配位键共有6个。
答案：(1)1s22s22p2 (2)sp (3)平面三角形 (4)6
课堂检测·素养达标
1．(2021·邢台高二检测)下列关于配合物的说法不正确的是( )
A．硫酸铜的水溶液中，铜离子实际上主要以四水合铜离子的形式存在
B．氯化银沉淀能溶于氨水，说明有的配合物(或配离子)很稳定
C．金属离子都能作为中心离子，含有孤电子对的分子(或离子)都可作配体
D．硫氰合铁(Ⅲ)离子呈血红色，由此可用KSCN溶液检验Fe3＋离子
【解析】选C。铜离子在水溶液中主要以四水合铜离子的形式存在，故A正确；因Ag＋能与NH3形成更稳定的配离子[Ag(NH3)2]＋，导致氯化银沉淀能溶于氨水，故B正确；不是所有金属离子都能作为中心离子，只有含有孤电子对的分子(或离子)才可作配体，故C错误；常用KSCN溶液检验Fe3＋离子，现象是溶液呈血红色，故D正确。
【补偿训练】
1．(2021·南安高二检测)Fe为过渡金属元素，在工业生产中具有重要的用途。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物 [Fe(NO)(H2O)n]SO4，该配合物的中心离子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26。下列有关说法正确的是( )
A．该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4
B．该配合物中所含非金属元素均位于元素周期表p区
C．1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应可生成2 mol沉淀
D.该配合物中阳离子呈正八面体结构，阴离子呈正四面体结构
【解析】选A。配合物[Fe(NO)(H2O)n]SO4的中心离子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26，因为中心离子Fe2＋的最外层有14个电子(3s23p63d6)，配体为NO和H2O，每个配体只提供一对电子，因此，14＋2＋2n＝26，所以n＝5。 由分析可知，n＝5，故该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4，A正确；该配合物所含的非金属元素中，H位于元素周期表s区，N、O、S均位于p区，B不正确；[Fe(NO)(H2O)5]SO4属于配合物，其内界[Fe(NO)(H2O)5]2＋较稳定，不与Ba(OH)2发生反应，但是其外界中的硫酸根离子可以与Ba(OH)2反应，因此，1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应只能生成1 mol硫酸钡沉淀，C不正确；该配合物中阳离子为[Fe(NO)(H2O)5]2＋，中心原子的配位数为6，但是，由于有两种不同的配体，因此其空间构型不可能是正八面体结构，D不正确。
2．下列实验中，依据操作及现象，得出的结论正确的是( )
实验操作 现象 结论
A 取少量Na2O2 粉末，向其中滴加过量的稀盐酸 产生无色气体 Na2O2样品已变质
B 向 Ca(ClO)2 溶液中通入 SO2 气体 产生白色沉淀 H2SO3的酸性强于 HClO
C 将 Fe(NO3)2样品溶于稀 H2SO4后，滴加KSCN 溶液 溶液显红色 Fe(NO3)2样品已氧化变质
D 向某溶液中先加入几滴 KSCN溶液，无明显现象，再滴加H2O2溶液 溶液变为红色 原溶液中含有Fe2＋
【解析】选D。过氧化钠与盐酸反应生成氧气，若变质混有碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳，则有气体生成不能说明是否变质，故A错误；Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体，发生氧化还原反应生成硫酸钙，不能比较酸性的强弱，且HClO为弱酸，硫酸为强酸，故B错误；Fe2＋在酸性条件下能被NO氧化为Fe3＋，则滴加KSCN 溶液后变红色，无法判断Fe(NO3)2样品已氧化变质，故C错误；溶液中先加入几滴 KSCN溶液，无明显现象，说明溶液中无Fe3＋，再滴加H2O2溶液后溶液变红色，说明溶液中的Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，故D正确。
3．测定水的总硬度一般采用配位滴定法，即在pH＝10的氨性溶液中，以铬黑T作为指示剂，用EDTA(乙二胺四乙酸)标准溶液直接滴定水中的Ca2＋、Mg2＋，测定中涉及的反应有
①M2＋ (金属离子)＋Y4－(EDTA)===MY2－；
②M2＋＋EBT(铬黑T，蓝色)===MEBT(酒红色)；
③MEBT＋Y4－(EDTA)===MY2－＋EBT。下列说法正确的是( )
A．配合物MEBT的稳定性大于MY2－
B．在滴定过程中眼睛要随时观察滴定管中液面的变化
C．达到滴定终点的现象是溶液恰好由酒红色变为蓝色，且半分钟内不恢复原色
D．实验时装有EDTA标准液的滴定管只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗，测定结果将偏小
【解析】选C。根据题目所给信息可知MEBT溶液滴加Y4－时会转化为MY2－，说明金属离子更容易与Y4－配位，则MY2－更稳定，故A错误；在滴定过程中眼睛要随时观察锥形瓶中溶液的颜色变化，确定滴定终点，故B错误；滴入标准液前，金属离子与EBT结合生成MEBT，此时溶液呈酒红色，当达到滴定终点时，MEBT全部转化为蓝色的EBT，所以滴定终点的现象为溶液恰好由酒红色变为蓝色，且半分钟内不恢复原色，故C正确；只用蒸馏水洗涤而未用标准液润洗会使标准液稀释，导致标准液的用量偏大，测定结果偏高，故D错误。
2．关于化合物[Cu(EDTA)]SO4(EDTA的结构简式如图)的说法正确的是( )
A．[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有离子键、共价键、配位键和氢键
B．EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
C．[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为O>S>N>C>H>Cu
D．SO与PO互为等电子体，但空间构型不同
【解析】选B。[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有硫酸根离子与配离子之间是离子键，硫酸根离子、EDTA内部是共价键，EDTA与铜离子之间是配位键，氢键不属于化学键，故A错误；EDTA中有6个“—CH2—”和4个“—COOH”，“—CH2—”中碳原子为sp3杂化，“—COOH”中碳原子为sp2杂化，所以EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3，故B正确；同一主族中，从上向下，元素第一电离能逐渐减小，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，但N原子最外层的2p能级处于半满状态，是一种较稳定结构，所以它的第一电离能高于同周期相邻的元素，[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为N>O>H>C>S>Cu，故C错误；SO中S原子价层电子对数＝4＋＝4，没有孤电子对，故SO为正四面体结构，SO与PO互为等电子体，PO也为正四面体结构，故D错误。
3．(2021·济宁高二检测)分子中含有两个或两个以上中心原子(离子)的配合物称为多核配合物，如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内界，下列说法正确的是( )
A.每个中心离子的配位数为6
B．如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有极性键、非极性键和离子键
C．配合物中的C原子都是sp2杂化
D．如图结构中所有微粒共平面
【解析】选A。在题给配合物中，带“*”的碳原子，都与4个原子形成共价键。
在Co(Ⅱ)双核配合物中，每个中心离子与5个N原子、1个Cl－形成配位键，则配位数为6，A正确；如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有C—H、C—N极性键、C—C非极性键，但不含有离子键，B不正确；分析中所标记的“*”碳原子，与周围4个原子形成共价键，都发生sp3杂化，C不正确；图中“*”标记碳原子与周围4个原子以共价键相连接，5个原子不可能共平面，D不正确。
INCLUDEPICTURE "左JS.TIF" INCLUDEPICTURE "左JS.TIF" \* MERGEFORMAT 素养新思维 INCLUDEPICTURE "右JS.TIF" INCLUDEPICTURE "右JS.TIF" \* MERGEFORMAT
4．铁元素不仅可以与SCN－、CN－等离子形成配合物，还可以与CO、NO等分子以及许多有机试剂形成配合物。回答下列问题：
(1)基态铁原子有________个未成对电子；
(2)CN－有毒，含CN－的工业废水必须处理，用TiO2作光催化剂可将废水中的CN－转化为OCN－，并最终氧化为N2、CO2
①C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________；
②1 mol CN－中含有σ键的数目为________；
(3)乙二胺四乙酸能和Fe2＋形成稳定的水溶性配合物乙二胺四乙酸铁钠，原理如图：
乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多，原因是_____________________________。
【解析】(1)基态铁原子的核外电子排布为：
1s22s22p63s23p63d64s2，3d6中最多容纳10个电子，现在有6个，先占据单个的，所以只有2个成对，还有4个未成对；
(2)①同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能O＞C。由于氮元素原子2p能级有3个电子，处于半满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N＞O＞C；
②1 mol CN－含有碳氮三键，其中1个是σ键，个数为NA。(3)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键，所以乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高得多。
答案：(1)4 (2)①N＞O＞C ②NA
(3)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
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