鲁科版高中化学选择性必修2第2章微粒间相互作用与物质性质微项目补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验课件(共26张PPT)
文档属性
| 名称 | 鲁科版高中化学选择性必修2第2章微粒间相互作用与物质性质微项目补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验课件(共26张PPT) |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-05-11 18:20:30 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
第2章 微粒间相互作用与物质性质
微项目 补铁剂中铁元素的检验
——应用配合物进行物质检验
[目标导航]1.了解金属离子可以形成丰富多彩的配合物，许多配合物都具有颜色；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。
第*页
研习任务 定性检验补铁剂中铁元素的价态
教材 认知
一、补铁药片中铁元素价态的检验
1. Fe2＋的性质
（4）Fe2＋易被强氧化剂氧化。
2. Fe3＋的性质
（4）Fe3＋遇苯酚（ ）溶液显紫色。
3. Fe2＋、Fe3＋的检验步骤与方法
（1）用KSCN溶液和氯水
（2）用NaOH溶液
二、寻找更优的检验试剂
1. 预测试验物质是否与Fe2＋、Fe3＋形成配合物。如果能形成，指出会是哪个原子与 Fe2＋、Fe3＋形成配位键？
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 在盛有亚铁盐溶液的试管中加入邻二氮菲 溶液变为橙红色 邻二氮菲的结构简式 为 ，N原子与Fe2 ＋通过配位键能形成稳定的 橙红色邻二氮菲亚铁离子
实验任务 实验方案 实验现象 实验结论
检验试剂是否与Fe3＋形成配位键 在盛有铁盐溶液的三支试管中分别加入KSCN溶液、苯酚溶液和EDTA－2Na溶液 滴加KSCN溶液的试 管中溶液呈红色；滴 加苯酚溶液的试管中 溶液呈紫色；EDTA －2Na溶液呈现黄色
2. 根据Fe2＋、Fe3＋的性质以及所选试剂的结构特点预测酸碱性对于检验试剂形成配 合物的显色是否会产生影响？并设计实验探索该配体作为检验试剂的适用范围。
实验方案 实验现象 实验结论
先在盛有亚铁盐溶液的试管中加入邻二氮菲，然后将混合液分别分装倒入两支试管中，再在两支试管中分别加入盐酸和氢氧化钠溶液，调节pH 加酸或加碱后，溶液橙红色都变浅 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。邻二氮菲检验Fe2＋的适宜pH范围是2～9
现在盛有铁盐溶液的两支试管中分别加入KSCN溶液，再分别加入盐酸和氢氧化钠溶液，调节pH 加酸，溶液红色加深。在pH＞3时，生成 红褐色沉淀 用SCN－检验Fe3＋须在酸性条件下进行
探究 活动
1. 为何金属离子配合物的显色会受酸碱性的影响？
提示：H＋会与金属离子和配体配位产生竞争，OH－会与配体和金属离子配位产 生竞争。
2. 为什么EDTA－2Na与Fe3＋配位更稳定？
提示：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，通过这类多齿配体形成螯合物，具有更高 的稳定性。
重点 讲解
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：硫氰酸钾是检验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（CN）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（CN）6]}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. 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。
研习 经典
A. 6个 B. 4个 C. 2个 D. 8个
A
解析：铁与氮原子之间形成配位键，由题图可知，该配离子中亚铁离子与氮原子形成 的配位键共有6个。
A. 该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（CN）6]3－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子为C
C. 1 mol该配合物中σ键数目为12NA
D. 该配合物为离子化合物，易电离，1 mol配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA
解析：Na＋与[Fe（CN）6]3－之间存在离子键，CN－与Fe3＋之间存在配位键，CN－中 碳原子与氮原子之间存在极性共价键，不存在非极性共价键，A错误。
A
3. Fe3＋的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3＋可与H2O、SCN－、F－等配体形成使溶 液呈淡紫色的[Fe（H2O）6]3＋、红色的[Fe（SCN）6]3－、无色的[FeF6]3－配离子。某 同学按如下步骤完成实验：
D
A. Fe第四电离能（I4）大于其第三电离能（I3）
B. Ⅰ中溶液呈黄色可能是由Fe3＋水解产物的颜色造成
C. 可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2＋
D. [Fe（H2O）6]3＋中H—O—H的键角与H2O分子中H—O—H的键角相等
解析：Fe3＋的价电子排布式为3d5，3d轨道处于半充满状态，电子的能量低，所 以Fe的第四电离能（I4）大于其第三电离能（I3），A正确；Ⅰ中Fe（NO3）3溶于 水后，Fe3＋发生水解，未充分酸化的水溶液会由于有[Fe（OH）]2＋而显黄色， B正确；先往溶液中加入足量的NaF溶液，再加入KSCN溶液，若溶液呈蓝色， 则表明含有Co2＋，否则不含Co2＋，C正确；[Fe（H2O）6]3＋中H2O分子内O原子 存在一对孤电子对，对H—O—H中O—H键的排斥作用减小，所以键角比H2O分 子中H—O—H的键角大，D不正确。
4. 在碱性溶液中，Cu2＋可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如图所示。
A. 该配离子中的配位原子只有N
B. 该配离子中铜离子的配位数是4
C. 基态Cu原子的价电子排布式是3d104s1
D. 该配离子中非金属元素的电负性的大小顺序为O＞N＞C＞H
A
解析：由该配离子的结构可知，该配离子中铜离子的配位数是4，2个N原子和2个O原 子，A项错误，B项正确；Cu原子的核外电子数为29，其基态原子的价电子排布式为 3d104s1，C项正确；同一周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大，故该配离子中非 金属元素的电负性的大小顺序为O＞N＞C＞H，D项正确。
5. 丁二酮肟可用于镍的检验和测定，其结构如图所示：
1s22s22p63s23p63d84s2
2
N＞O＞C
解析：Ni元素为28号元素，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，价电 子轨道表示式为 ，其中未成对电子数为2。同一周期元素随着原 子序数增大，第一电离能呈增大趋势，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大 于同周期相邻元素，故C、N、O的第一电离能：N＞O＞C。
解析：单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，由结构可知，1 mol丁二酮 肟含有σ键的数目是15NA，1个N2中含有1个σ键和2个π键，已知CN－与N2互为等电子 体，则1分子HCN分子中σ键和π键数目分别为2、2，两者之比为1∶1。
15NA
1∶1
三角锥形
极性
极性
sp2
平面三角形
a.配位键 b.离子键 c.氢键 d.范德华力
解析：由结构可知，丁二酮肟镍分子内含有的作用力有氢键，镍和氮原子间存 在配位键，C N、O—N、C—C、C—H间存在共价键，故选ac。
ac
6. 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。
解析：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；同周期主族元素从左到右，元 素的电负性逐渐增大，C、N、O的电负性依次增大，且H的电负性弱于C，则元素的 电负性：H＜C＜N＜O。
sp2、sp3
H＜C＜N＜O
解析：基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；分子中的单键均为σ键，碳氧双键中 有1个σ键，1个π键，1 mol EDTA分子中含有35 mol σ键、4 mol π键，故σ键和π键的数 目之比为35∶4。
1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]3d5）
35∶4
EDTA分子间可形成氢键
N、O
第2章 微粒间相互作用与物质性质
微项目 补铁剂中铁元素的检验
——应用配合物进行物质检验
[目标导航]1.了解金属离子可以形成丰富多彩的配合物，许多配合物都具有颜色；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。
第*页
研习任务 定性检验补铁剂中铁元素的价态
教材 认知
一、补铁药片中铁元素价态的检验
1. Fe2＋的性质
（4）Fe2＋易被强氧化剂氧化。
2. Fe3＋的性质
（4）Fe3＋遇苯酚（ ）溶液显紫色。
3. Fe2＋、Fe3＋的检验步骤与方法
（1）用KSCN溶液和氯水
（2）用NaOH溶液
二、寻找更优的检验试剂
1. 预测试验物质是否与Fe2＋、Fe3＋形成配合物。如果能形成，指出会是哪个原子与 Fe2＋、Fe3＋形成配位键？
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 在盛有亚铁盐溶液的试管中加入邻二氮菲 溶液变为橙红色 邻二氮菲的结构简式 为 ，N原子与Fe2 ＋通过配位键能形成稳定的 橙红色邻二氮菲亚铁离子
实验任务 实验方案 实验现象 实验结论
检验试剂是否与Fe3＋形成配位键 在盛有铁盐溶液的三支试管中分别加入KSCN溶液、苯酚溶液和EDTA－2Na溶液 滴加KSCN溶液的试 管中溶液呈红色；滴 加苯酚溶液的试管中 溶液呈紫色；EDTA －2Na溶液呈现黄色
2. 根据Fe2＋、Fe3＋的性质以及所选试剂的结构特点预测酸碱性对于检验试剂形成配 合物的显色是否会产生影响？并设计实验探索该配体作为检验试剂的适用范围。
实验方案 实验现象 实验结论
先在盛有亚铁盐溶液的试管中加入邻二氮菲，然后将混合液分别分装倒入两支试管中，再在两支试管中分别加入盐酸和氢氧化钠溶液，调节pH 加酸或加碱后，溶液橙红色都变浅 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。邻二氮菲检验Fe2＋的适宜pH范围是2～9
现在盛有铁盐溶液的两支试管中分别加入KSCN溶液，再分别加入盐酸和氢氧化钠溶液，调节pH 加酸，溶液红色加深。在pH＞3时，生成 红褐色沉淀 用SCN－检验Fe3＋须在酸性条件下进行
探究 活动
1. 为何金属离子配合物的显色会受酸碱性的影响？
提示：H＋会与金属离子和配体配位产生竞争，OH－会与配体和金属离子配位产 生竞争。
2. 为什么EDTA－2Na与Fe3＋配位更稳定？
提示：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，通过这类多齿配体形成螯合物，具有更高 的稳定性。
重点 讲解
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：硫氰酸钾是检验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（CN）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（CN）6]}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. 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。
研习 经典
A. 6个 B. 4个 C. 2个 D. 8个
A
解析：铁与氮原子之间形成配位键，由题图可知，该配离子中亚铁离子与氮原子形成 的配位键共有6个。
A. 该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（CN）6]3－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子为C
C. 1 mol该配合物中σ键数目为12NA
D. 该配合物为离子化合物，易电离，1 mol配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA
解析：Na＋与[Fe（CN）6]3－之间存在离子键，CN－与Fe3＋之间存在配位键，CN－中 碳原子与氮原子之间存在极性共价键，不存在非极性共价键，A错误。
A
3. Fe3＋的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3＋可与H2O、SCN－、F－等配体形成使溶 液呈淡紫色的[Fe（H2O）6]3＋、红色的[Fe（SCN）6]3－、无色的[FeF6]3－配离子。某 同学按如下步骤完成实验：
D
A. Fe第四电离能（I4）大于其第三电离能（I3）
B. Ⅰ中溶液呈黄色可能是由Fe3＋水解产物的颜色造成
C. 可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2＋
D. [Fe（H2O）6]3＋中H—O—H的键角与H2O分子中H—O—H的键角相等
解析：Fe3＋的价电子排布式为3d5，3d轨道处于半充满状态，电子的能量低，所 以Fe的第四电离能（I4）大于其第三电离能（I3），A正确；Ⅰ中Fe（NO3）3溶于 水后，Fe3＋发生水解，未充分酸化的水溶液会由于有[Fe（OH）]2＋而显黄色， B正确；先往溶液中加入足量的NaF溶液，再加入KSCN溶液，若溶液呈蓝色， 则表明含有Co2＋，否则不含Co2＋，C正确；[Fe（H2O）6]3＋中H2O分子内O原子 存在一对孤电子对，对H—O—H中O—H键的排斥作用减小，所以键角比H2O分 子中H—O—H的键角大，D不正确。
4. 在碱性溶液中，Cu2＋可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如图所示。
A. 该配离子中的配位原子只有N
B. 该配离子中铜离子的配位数是4
C. 基态Cu原子的价电子排布式是3d104s1
D. 该配离子中非金属元素的电负性的大小顺序为O＞N＞C＞H
A
解析：由该配离子的结构可知，该配离子中铜离子的配位数是4，2个N原子和2个O原 子，A项错误，B项正确；Cu原子的核外电子数为29，其基态原子的价电子排布式为 3d104s1，C项正确；同一周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大，故该配离子中非 金属元素的电负性的大小顺序为O＞N＞C＞H，D项正确。
5. 丁二酮肟可用于镍的检验和测定，其结构如图所示：
1s22s22p63s23p63d84s2
2
N＞O＞C
解析：Ni元素为28号元素，基态原子电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2，价电 子轨道表示式为 ，其中未成对电子数为2。同一周期元素随着原 子序数增大，第一电离能呈增大趋势，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大 于同周期相邻元素，故C、N、O的第一电离能：N＞O＞C。
解析：单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，由结构可知，1 mol丁二酮 肟含有σ键的数目是15NA，1个N2中含有1个σ键和2个π键，已知CN－与N2互为等电子 体，则1分子HCN分子中σ键和π键数目分别为2、2，两者之比为1∶1。
15NA
1∶1
三角锥形
极性
极性
sp2
平面三角形
a.配位键 b.离子键 c.氢键 d.范德华力
解析：由结构可知，丁二酮肟镍分子内含有的作用力有氢键，镍和氮原子间存 在配位键，C N、O—N、C—C、C—H间存在共价键，故选ac。
ac
6. 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。
解析：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；同周期主族元素从左到右，元 素的电负性逐渐增大，C、N、O的电负性依次增大，且H的电负性弱于C，则元素的 电负性：H＜C＜N＜O。
sp2、sp3
H＜C＜N＜O
解析：基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe3＋的核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5；分子中的单键均为σ键，碳氧双键中 有1个σ键，1个π键，1 mol EDTA分子中含有35 mol σ键、4 mol π键，故σ键和π键的数 目之比为35∶4。
1s22s22p63s23p63d5（或[Ar]3d5）
35∶4
EDTA分子间可形成氢键
N、O