还剩52页未读，
继续阅读
所属成套资源：鲁科版(2019)化学选择性必修2PPT课件整册
成套系列资料，整套一键下载
化学微项目 补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验多媒体教学ppt课件
展开
这是一份化学微项目 补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验多媒体教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，多齿配体，关键能力·素养形成，428%，课堂检测·素养达标等内容，欢迎下载使用。
1.Fe2+和Fe3+的检验方法
2.Fe2+和Fe3+形成的配合物的颜色
3.螯合物(1)定义:_________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___,用途更___。(3)常见的螯合剂:EDTA、环状配体冠醚类螯合剂。
【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。
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!
【活动探究】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。
【思考·讨论】(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。
(3)有的同学说酸性KMnO4溶液也可以检验Fe2+,你认为在本实验中可以吗?为什么?提示:不可以,因为酸性高锰酸钾是强氧化剂,溶液中的一些物质除了Fe2+外还有可能是还原剂,也有可能被高锰酸钾氧化。
【探究总结】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。
【迁移应用】1.配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]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(CN)5(NO)]2-,中心离子为Fe3+,配位数为6,配位原子有C和NC.1 ml配合物中σ键数目为12NAD.该配合物为离子化合物,易电离,1 ml配合物电离共得到3NA阴阳离子
【解析】选A。Na+与[Fe(CN)5(NO)]2-存在离子键,NO分子、CN-与Fe3+形成配位键,碳氮之间、氮氧之间存在极性共价键,不存在非极性键,A错误;NO分子、CN-与Fe3+形成配位键,共有6个,配位原子有C和N,B正确;1 ml配合物中σ键数目为(5×2+1×2)×NA =12NA,C正确;配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]为离子化合物,电离出2个Na+与1个[Fe(CN)5(NO)]2-,所以1 ml配合物电离共得到3NA阴阳离子,D正确。
2.铁是人体不可缺少的微量元素,摄入含铁的化合物可补充铁。“速力菲”是市场上一种常见的补铁药物,如图是它的说明书:
该药品中Fe2+会缓慢氧化,国家规定该药物中Fe2+的氧化率超过10%即不能再服用。(1)为了检验某药店出售的“速力菲”是否被氧化,实验室可选用的最常用最灵敏的检验试剂为________(填试剂的名称)。 (2)实验室采用H2SO4酸化的KMnO4溶液对“速力菲”中的Fe2+进行滴定(假设药品中其他成分不与KMnO4反应);该反应的离子方程式为:___________________。
(3)称量上述含铁元素质量分数为20.00%的“速力菲”20.00 g,将其全部溶于稀硫酸中,配制成1 000.00 mL溶液。取出20.00 mL,用0.01 ml·L-1的KMnO4溶液滴定,消耗KMnO4溶液体积如图所示。
①仪器A的名称是________:由上图可知消耗KMnO4溶液体积为________ mL; ②滴定终点观察到的现象为_______________________________________; ③以标准KMnO4溶液滴定样品溶液的浓度,判断以下操作所引起实验结果偏小的是________。 A.滴定过程中,锥形瓶振荡太剧烈,有少量液滴溅出B.滴定前俯视,滴定后仰视(标准液)C.滴定接近终点时,用少量蒸馏水冲洗瓶内壁D.未用标准KMnO4溶液润洗滴定管④该药品可以服用吗?________(填“可以”或“不可以”)
【解析】(1)Fe2+氧化会生成Fe3+,可用硫氰化钾溶液检验Fe3+的存在;(2)在酸性条件下,KMnO4溶液可氧化Fe2+得到Fe3+,同时自身被还原为Mn2+,Mn 中Mn的化合价由+7价降为+2价,变化5,Fe2+中Fe由+2价升为+3价,变化1,根据化合价升降总数相等和质量守恒得: Mn +5Fe2++8H+====Mn2++5Fe3++4H2O;(3)①仪器A的名称是酸式滴定管;起始时读数为0.80 mL,滴定终点时读数为20.80 mL,消耗KMnO4溶液体积为20.80 mL-0.80 mL=20.00 mL;②最初当KMnO4溶液滴进溶液里时紫色褪去,可知滴定终点观察到的现象为当溶液滴到最后一滴时,颜色为紫色,且半分钟内不变色;
③滴定过程中,锥形瓶振荡太剧烈,有少量液滴溅出,则消耗的标准液偏少,实验结果偏小,A正确;滴定前俯视,滴定后仰视(标准液),二次读数差偏大,实验结果偏大,B错误;滴定接近终点时,用少量蒸馏水冲洗瓶内壁,对消耗的标准液没有影响,实验结果无影响,C错误;未用标准KMnO4溶液润洗滴定管,导致标准液浓度偏小,消耗标准液体积偏大,实验结果偏大,D错误。④由Mn ～5Fe2+,可得1000.00 mL溶液含有的Fe2+的物质的量n(Fe2+)=0.01 ml·L-1×20.00×10-3L×5×1 000.00 mL/20.00 mL=0.05 ml,m(Fe2+)=0.05 ml×56 g·ml-1=2.8g,Fe2+的氧化率:(20 g×20.00%-2.8 g)÷(20 g×20.00%)=30%>10%,所以不可以服用。
答案:(1)硫氰化钾溶液(2)Mn +5Fe2++8H+====Mn2++5Fe3++4H2O(3)①酸式滴定管 20.00 ②当溶液滴到最后一滴时,颜色为紫色,且半分钟内不变色 ③A ④不可以
3.铁是人体必需的微量元素,治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分:琥珀酸亚铁,呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在,设计并进行了如下实验:
(1)试剂1是________。 (2)加入KSCN溶液后,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_________________________________________________________。 (3)在实验中发现放置一段时间,溶液的颜色会逐渐褪去。为了进一步探究溶液褪色的原因,甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想:
基于乙同学的猜想,请设计实验方案,验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。(不一定填满,也可以补充)
(4)另一同学为了检测“速力菲”药片中铁元素的含量,设计并进行了如下实验:①取样、碾碎,并称取2.0 g,加入过量盐酸,搅拌使其完全溶解;②向所得溶液中先加入足量H2O2溶液,再加入足量氨水,充分反应后过滤并洗涤沉淀;③将所得固体灼烧至恒重,得0.8 g红棕色固体。④计算:“速力菲”药片中铁元素的质量分数为________。
【解析】(1)试剂1用于溶解样品,可以选用稀盐酸或者稀硫酸。(2)少量亚铁离子被空气中的氧气氧化成铁离子,所以加入KSCN溶液后,在未加新制氯水的情况下,溶液中也产生了红色。(3)乙同学认为溶液中的SCN-被过量的氯水氧化,溶液红色才会消失;所以可以设计加入KSCN观察,如果溶液变红证明猜想正确;或者加入氯化铁溶液,如果溶液不变红色,说明乙同学的猜想是合理的,如果溶液变红色,说明乙同学的猜想是不合理的。
(4)另一同学为了检测“速力菲”药片中铁元素的含量,设计实验思路:双氧水将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子与氨水反应生成氢氧化铁沉淀,氢氧化铁灼烧得0.8 g Fe2O3固体。根据铁原子守恒可以列出关系式:
“速力菲”药片中铁元素的质量分数为 ×100%=28%;
答案:(1)稀盐酸(或稀硫酸溶液) (2)Fe2+被空气中氧气氧化成Fe3+(3)
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!
【活动探究】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。
【思考·讨论】(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。
【探究总结】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:
【迁移应用】1.NM-3是处于临床试验阶段的小分子抗癌药物,分子结构如图。下列说法正确的是( )
A.该有机物的化学式为C12H12O6B.1 ml该有机物最多可以和3 ml NaOH反应C.该有机物容易发生加成、取代、消去等反应D.该有机物可代替KSCN检验Fe3+的存在
【解析】选D。该有机物的化学式为C12H10O6,A错误;有机物分子中含有一个羧基,一个酯基和两个酚羟基,故1 ml该有机物最多可与4 ml NaOH反应,B错误;该有机物不能发生消去反应,C错误;有机物含有酚羟基,具有苯酚的显色反应,可检验Fe3+是否存在,D正确。
2.Ⅰ.为减少温室效应,科学家设计反应:CO2+4H2====CH4+2H2O以减少空气中CO2。(1)若有1 ml CH4生成,则有________ml σ键和________ml π键断裂。 (2)CH4失去H-(氢负离子)形成 (甲基正离子)。已知 的空间结构是平面正三角形,则 中碳原子的杂化方式为____________。
Ⅱ.金属原子与CO形成的配合物称为金属羰基配合物(如羰基铁)。形成配合物时,每个CO提供一对电子与金属原子形成配位键,且金属原子的价电子和CO提供的电子总和等于18。(3)金属羰基配合物中,微粒间作用力有________(填字母代号)。 a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键(4)羰基铁是一种黄色油状液体,熔点-21 ℃、沸点102.8 ℃。若用Fe(CO)x表示羰基铁的化学式,则x=________。
Ⅲ.研究表明,对于中心离子为Hg2+等阳离子的配合物,若配位体给出电子能力越强,则配位体与中心离子形成的配位键就越强,配合物也就越稳定。(5)预测 与 的稳定性强弱,并从元素电负性的角度加以解释。答: 比 更__________(填“稳定”或“不稳定”),因为_________________________________________________________________________。
【解析】Ⅰ.(1)由于单键都是σ键,而双键是由1个σ键和1个π键构成的,所以若有1 ml CH4生成,则有6mlσ键和2mlπ键断裂。(2)空间结构是平面正三角形,说明碳原子没有孤电子对,所以 中碳原子的杂化方式为sp2杂化。
Ⅱ.(3)阴阳离子通过静电作用形成的化学键是离子键。金属阳离子和自由电子之间形成的化学键是金属键,所以根据题意可知,选项bc正确,答案选bc。(4)根据金属原子的价电子和CO提供的电子总和等于18可知,x=(18-8)÷2=5。Ⅲ.(5)因为Cl电负性大于I,给出电子能力较弱,形成配位键较弱,配合物较不稳定。所以稳定性强的是 。
答案:Ⅰ.(1)6 2 (2)sp2 Ⅱ.(3)bc (4)5Ⅲ.(5)不稳定 Cl电负性大于I,给出电子能力较弱,形成配位键较弱,配合物较不稳定
3.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
1.(2020·南京高一检测)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.b含有分子内氢键B.b中Ca2+的配位数为4C.b含有共价键、离子键和配位键D.a和b中的N原子均为sp3杂化【解析】选D。不符合形成氢键的条件,故A错误;根据结构简式,Ca2+的配位键为6,故B错误;b为阳离子,含有共价键和配位键,不含离子键,故C错误;根据结构简式,a和b中N原子的杂化方式为sp3,故D正确。
2.下列实验中,依据操作及现象,得出的结论正确的是( )
【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 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.(2020·惠州高一检测)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、sp3C.[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为O>S>N>C>H>CuD. 与 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; 中S原子价层电子对数= ,没有孤电子对,故 为正四面体结构, 与 互为等电子体, 也为正四面体结构,故D错误。
4.将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”的是( )
已知:离子方程式:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-====Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)。A.①和② B.②和④ C.③和④ D.①
【解析】选D。将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,根据方程式可知碘离子过量,因此只需要证明溶液中含Fe3+即能证明此反应为可逆反应,能建立化学平衡。①向溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红,则说明溶液中有Fe3+,即能说明反应存在平衡,①正确;②由于碘离子过量,所以向溶液中滴入AgNO3溶液一定有黄色沉淀生成,不能说明反应存在平衡,②错误;③无论反应存不存在平衡,溶液中均存在Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成,③错误;④无论反应存不存在平衡,溶液中均有I2,滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色,故不能证明存在平衡,④错误;答案选D。
5.(2020·东城区高一检测)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、CO2①C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________; ②1 ml 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 ml 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。
1.Fe2+和Fe3+的检验方法
2.Fe2+和Fe3+形成的配合物的颜色
3.螯合物(1)定义:_________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___,用途更___。(3)常见的螯合剂:EDTA、环状配体冠醚类螯合剂。
【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。
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!
【活动探究】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。
【思考·讨论】(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。
(3)有的同学说酸性KMnO4溶液也可以检验Fe2+,你认为在本实验中可以吗?为什么?提示:不可以,因为酸性高锰酸钾是强氧化剂,溶液中的一些物质除了Fe2+外还有可能是还原剂,也有可能被高锰酸钾氧化。
【探究总结】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。
【迁移应用】1.配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]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(CN)5(NO)]2-,中心离子为Fe3+,配位数为6,配位原子有C和NC.1 ml配合物中σ键数目为12NAD.该配合物为离子化合物,易电离,1 ml配合物电离共得到3NA阴阳离子
【解析】选A。Na+与[Fe(CN)5(NO)]2-存在离子键,NO分子、CN-与Fe3+形成配位键,碳氮之间、氮氧之间存在极性共价键,不存在非极性键,A错误;NO分子、CN-与Fe3+形成配位键,共有6个,配位原子有C和N,B正确;1 ml配合物中σ键数目为(5×2+1×2)×NA =12NA,C正确;配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]为离子化合物,电离出2个Na+与1个[Fe(CN)5(NO)]2-,所以1 ml配合物电离共得到3NA阴阳离子,D正确。
2.铁是人体不可缺少的微量元素,摄入含铁的化合物可补充铁。“速力菲”是市场上一种常见的补铁药物,如图是它的说明书:
该药品中Fe2+会缓慢氧化,国家规定该药物中Fe2+的氧化率超过10%即不能再服用。(1)为了检验某药店出售的“速力菲”是否被氧化,实验室可选用的最常用最灵敏的检验试剂为________(填试剂的名称)。 (2)实验室采用H2SO4酸化的KMnO4溶液对“速力菲”中的Fe2+进行滴定(假设药品中其他成分不与KMnO4反应);该反应的离子方程式为:___________________。
(3)称量上述含铁元素质量分数为20.00%的“速力菲”20.00 g,将其全部溶于稀硫酸中,配制成1 000.00 mL溶液。取出20.00 mL,用0.01 ml·L-1的KMnO4溶液滴定,消耗KMnO4溶液体积如图所示。
①仪器A的名称是________:由上图可知消耗KMnO4溶液体积为________ mL; ②滴定终点观察到的现象为_______________________________________; ③以标准KMnO4溶液滴定样品溶液的浓度,判断以下操作所引起实验结果偏小的是________。 A.滴定过程中,锥形瓶振荡太剧烈,有少量液滴溅出B.滴定前俯视,滴定后仰视(标准液)C.滴定接近终点时,用少量蒸馏水冲洗瓶内壁D.未用标准KMnO4溶液润洗滴定管④该药品可以服用吗?________(填“可以”或“不可以”)
【解析】(1)Fe2+氧化会生成Fe3+,可用硫氰化钾溶液检验Fe3+的存在;(2)在酸性条件下,KMnO4溶液可氧化Fe2+得到Fe3+,同时自身被还原为Mn2+,Mn 中Mn的化合价由+7价降为+2价,变化5,Fe2+中Fe由+2价升为+3价,变化1,根据化合价升降总数相等和质量守恒得: Mn +5Fe2++8H+====Mn2++5Fe3++4H2O;(3)①仪器A的名称是酸式滴定管;起始时读数为0.80 mL,滴定终点时读数为20.80 mL,消耗KMnO4溶液体积为20.80 mL-0.80 mL=20.00 mL;②最初当KMnO4溶液滴进溶液里时紫色褪去,可知滴定终点观察到的现象为当溶液滴到最后一滴时,颜色为紫色,且半分钟内不变色;
③滴定过程中,锥形瓶振荡太剧烈,有少量液滴溅出,则消耗的标准液偏少,实验结果偏小,A正确;滴定前俯视,滴定后仰视(标准液),二次读数差偏大,实验结果偏大,B错误;滴定接近终点时,用少量蒸馏水冲洗瓶内壁,对消耗的标准液没有影响,实验结果无影响,C错误;未用标准KMnO4溶液润洗滴定管,导致标准液浓度偏小,消耗标准液体积偏大,实验结果偏大,D错误。④由Mn ～5Fe2+,可得1000.00 mL溶液含有的Fe2+的物质的量n(Fe2+)=0.01 ml·L-1×20.00×10-3L×5×1 000.00 mL/20.00 mL=0.05 ml,m(Fe2+)=0.05 ml×56 g·ml-1=2.8g,Fe2+的氧化率:(20 g×20.00%-2.8 g)÷(20 g×20.00%)=30%>10%,所以不可以服用。
答案:(1)硫氰化钾溶液(2)Mn +5Fe2++8H+====Mn2++5Fe3++4H2O(3)①酸式滴定管 20.00 ②当溶液滴到最后一滴时,颜色为紫色,且半分钟内不变色 ③A ④不可以
3.铁是人体必需的微量元素,治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”(主要成分:琥珀酸亚铁,呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在,设计并进行了如下实验:
(1)试剂1是________。 (2)加入KSCN溶液后,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_________________________________________________________。 (3)在实验中发现放置一段时间,溶液的颜色会逐渐褪去。为了进一步探究溶液褪色的原因,甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想:
基于乙同学的猜想,请设计实验方案,验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。(不一定填满,也可以补充)
(4)另一同学为了检测“速力菲”药片中铁元素的含量,设计并进行了如下实验:①取样、碾碎,并称取2.0 g,加入过量盐酸,搅拌使其完全溶解;②向所得溶液中先加入足量H2O2溶液,再加入足量氨水,充分反应后过滤并洗涤沉淀;③将所得固体灼烧至恒重,得0.8 g红棕色固体。④计算:“速力菲”药片中铁元素的质量分数为________。
【解析】(1)试剂1用于溶解样品,可以选用稀盐酸或者稀硫酸。(2)少量亚铁离子被空气中的氧气氧化成铁离子,所以加入KSCN溶液后,在未加新制氯水的情况下,溶液中也产生了红色。(3)乙同学认为溶液中的SCN-被过量的氯水氧化,溶液红色才会消失;所以可以设计加入KSCN观察,如果溶液变红证明猜想正确;或者加入氯化铁溶液,如果溶液不变红色,说明乙同学的猜想是合理的,如果溶液变红色,说明乙同学的猜想是不合理的。
(4)另一同学为了检测“速力菲”药片中铁元素的含量,设计实验思路:双氧水将亚铁离子氧化为铁离子,铁离子与氨水反应生成氢氧化铁沉淀,氢氧化铁灼烧得0.8 g Fe2O3固体。根据铁原子守恒可以列出关系式:
“速力菲”药片中铁元素的质量分数为 ×100%=28%;
答案:(1)稀盐酸(或稀硫酸溶液) (2)Fe2+被空气中氧气氧化成Fe3+(3)
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!
【活动探究】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。
【思考·讨论】(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。
【探究总结】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:
【迁移应用】1.NM-3是处于临床试验阶段的小分子抗癌药物,分子结构如图。下列说法正确的是( )
A.该有机物的化学式为C12H12O6B.1 ml该有机物最多可以和3 ml NaOH反应C.该有机物容易发生加成、取代、消去等反应D.该有机物可代替KSCN检验Fe3+的存在
【解析】选D。该有机物的化学式为C12H10O6,A错误;有机物分子中含有一个羧基,一个酯基和两个酚羟基,故1 ml该有机物最多可与4 ml NaOH反应,B错误;该有机物不能发生消去反应,C错误;有机物含有酚羟基,具有苯酚的显色反应,可检验Fe3+是否存在,D正确。
2.Ⅰ.为减少温室效应,科学家设计反应:CO2+4H2====CH4+2H2O以减少空气中CO2。(1)若有1 ml CH4生成,则有________ml σ键和________ml π键断裂。 (2)CH4失去H-(氢负离子)形成 (甲基正离子)。已知 的空间结构是平面正三角形,则 中碳原子的杂化方式为____________。
Ⅱ.金属原子与CO形成的配合物称为金属羰基配合物(如羰基铁)。形成配合物时,每个CO提供一对电子与金属原子形成配位键,且金属原子的价电子和CO提供的电子总和等于18。(3)金属羰基配合物中,微粒间作用力有________(填字母代号)。 a.离子键 b.共价键 c.配位键 d.金属键(4)羰基铁是一种黄色油状液体,熔点-21 ℃、沸点102.8 ℃。若用Fe(CO)x表示羰基铁的化学式,则x=________。
Ⅲ.研究表明,对于中心离子为Hg2+等阳离子的配合物,若配位体给出电子能力越强,则配位体与中心离子形成的配位键就越强,配合物也就越稳定。(5)预测 与 的稳定性强弱,并从元素电负性的角度加以解释。答: 比 更__________(填“稳定”或“不稳定”),因为_________________________________________________________________________。
【解析】Ⅰ.(1)由于单键都是σ键,而双键是由1个σ键和1个π键构成的,所以若有1 ml CH4生成,则有6mlσ键和2mlπ键断裂。(2)空间结构是平面正三角形,说明碳原子没有孤电子对,所以 中碳原子的杂化方式为sp2杂化。
Ⅱ.(3)阴阳离子通过静电作用形成的化学键是离子键。金属阳离子和自由电子之间形成的化学键是金属键,所以根据题意可知,选项bc正确,答案选bc。(4)根据金属原子的价电子和CO提供的电子总和等于18可知,x=(18-8)÷2=5。Ⅲ.(5)因为Cl电负性大于I,给出电子能力较弱,形成配位键较弱,配合物较不稳定。所以稳定性强的是 。
答案:Ⅰ.(1)6 2 (2)sp2 Ⅱ.(3)bc (4)5Ⅲ.(5)不稳定 Cl电负性大于I,给出电子能力较弱,形成配位键较弱,配合物较不稳定
3.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
1.(2020·南京高一检测)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.b含有分子内氢键B.b中Ca2+的配位数为4C.b含有共价键、离子键和配位键D.a和b中的N原子均为sp3杂化【解析】选D。不符合形成氢键的条件,故A错误;根据结构简式,Ca2+的配位键为6,故B错误;b为阳离子,含有共价键和配位键,不含离子键,故C错误;根据结构简式,a和b中N原子的杂化方式为sp3,故D正确。
2.下列实验中,依据操作及现象,得出的结论正确的是( )
【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 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.(2020·惠州高一检测)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、sp3C.[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为O>S>N>C>H>CuD. 与 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; 中S原子价层电子对数= ,没有孤电子对,故 为正四面体结构, 与 互为等电子体, 也为正四面体结构,故D错误。
4.将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”的是( )
已知:离子方程式:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-====Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)。A.①和② B.②和④ C.③和④ D.①
【解析】选D。将0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合后,根据方程式可知碘离子过量,因此只需要证明溶液中含Fe3+即能证明此反应为可逆反应,能建立化学平衡。①向溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红,则说明溶液中有Fe3+,即能说明反应存在平衡,①正确;②由于碘离子过量,所以向溶液中滴入AgNO3溶液一定有黄色沉淀生成,不能说明反应存在平衡,②错误;③无论反应存不存在平衡,溶液中均存在Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成,③错误;④无论反应存不存在平衡,溶液中均有I2,滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色,故不能证明存在平衡,④错误;答案选D。
5.(2020·东城区高一检测)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、CO2①C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是________; ②1 ml 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 ml 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。
相关课件
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说课ppt课件： 这是一份化学选择性必修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说课ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了课前自主学习，课堂合作探究，课堂素养达标等内容，欢迎下载使用。
鲁科版 (2019)选择性必修2微项目 补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验备课课件ppt： 这是一份鲁科版 (2019)选择性必修2微项目 补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验备课课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了课题探究·素养提升等内容，欢迎下载使用。
鲁科版 (2019)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评课ppt课件： 这是一份鲁科版 (2019)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评课ppt课件，共56页。PPT课件主要包含了课前自主学习，课堂合作探究，课堂素养达标等内容，欢迎下载使用。
