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。

学习任务一　Fe2+、Fe3+离子的检验方法任务驱动:　补铁药物中的铁会是什么形态?如何检验? (1)直接观察颜色Fe2+溶液呈浅绿色,Fe3+溶液呈棕黄色。
(2)利用显色反应(形成络离子)① ② (3)利用铁的氢氧化物的颜色
(4)利用Fe3+的氧化性① ② ③ (5)利用Fe2+的还原性① ②
学习任务二　配合物的应用任务驱动:中国科学院深圳先进技术研究院纳米医学研究小组利用“以癌治癌”的理念,采用聚合物包载化疗药物(阿霉素)和血红蛋白为内核,表面包裹乳腺癌细胞膜的“马甲”后,制备了具有同源癌细胞靶向和增氧功能的“纳米仿生氧载体”。这种“纳米仿生氧载体”和血红蛋白是怎样结合的呢?1.检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成
【实验1】银氨溶液——检验醛基 ①配制过程②反应现象:先产生白色沉淀,后沉淀溶解。③滴加葡萄糖后加热现象:有银镜生成。【实验2】检验Fe3+①过程:含Fe3+的溶液 溶液变为红色②反应:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
【实验3】在两支试管中分别加入2 mL 5%的硫酸铜和5%的硫酸铁的混合溶液,向一支试管中滴加10%的氢氧化钠溶液,向另一支试管中滴加浓氨水,观察实验现象。
2.在生产中的应用配合物用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼、配合物在生命体中的作用等领域。3.在尖端研究领域中的应用激光材料、超导材料、配合物与生物固氮、抗癌药物的研究、催化剂的研制等。
4.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)常见的螯合剂及其应用:EDTA(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、碱土金属的分离和分析。
项目活动1　补铁药片中铁元素价态的检验补铁药物种类繁多,常见的有效成分有硫酸亚铁、琥珀酸亚铁、富马酸亚铁、葡萄糖酸亚铁等,多为亚铁离子的配合物。由于Fe2+具有还原性,药品在保存过程中可能生成Fe3+。请设计实验检验补铁药片中铁元素是否为二价,保存过程中铁元素是否部分被氧化为三价。
通用名:琥珀酸亚铁片主要活性成分为琥珀酸亚铁。化学名:琥珀酸亚铁结构式: 分子式:C4H4FeO4　　 相对分子质量:171.92药品类别:抗贫血药适应症:缺铁性贫血的预防及治疗性状:本品为白色片剂
【活动探究】1.实验药品及仪器1 ml·L-1稀硫酸、KSCN溶液、KMnO4(H+)溶液、补铁药片(如琥珀酸亚铁);锥形瓶、试管、烧杯、滤纸、胶头滴管、漏斗、玻璃棒。2.实验方案
【问题探究】(1)同一批药片,用酸溶解配成悬浊液时,用KSCN溶液能检测出有Fe3+,而用蒸馏水溶解的则检测不出Fe3+,这是什么原因,说明什么?提示:Fe3+的水合离子[Fe(H2O)6]3+呈淡紫色(稀溶液几乎无色),因Fe3+极易水解,在用KSCN溶液检验Fe3+时,SCN-会与OH-竞争结合Fe3+。在pH<3时,SCN-才能竞争到Fe3+,所以用SCN-检验Fe3+时须在酸性条件下进行。
(2)有同学认为,本实验并不能确定药品的主要成分为亚铁盐,你认为质疑这一检验方法的原因是什么?应如何才能检验出本实验中的Fe2+?提示:在检验亚铁离子时,酸性KMnO4溶液褪色只能说明溶液中有还原性物质存在,补铁药片中可能还含有其他还原剂,因此无法说明溶液中有亚铁离子。应该参照KSCN检验Fe3+那样,利用配合物的特征颜色来检验Fe2+以避免干扰。
【探究总结】1.琥珀酸亚铁 2.本补铁药片中的铁元素为二价,主要成分为亚铁盐,保存过程中已部分被氧化;实验还说明本药品能溶于稀硫酸,不溶于水。3.C4H4 跟Fe2+的结合能力随pH减小而减弱,在酸性条件下跟H+的结合能力增强,从而释放出Fe2+。
【迁移应用】1.下列现象的变化与配合物的形成无关的是(　　)A.向FeCl3溶液中滴加KSCN,出现红色B.向Cu与Cl2反应的集气瓶中加入少量H2O,呈绿色,再加水,呈蓝色C.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变深D.向AlCl3溶液中逐滴加入NH3·H2O溶液至过量,出现白色沉淀
【解析】选D。Fe3+、Cu2+、Fe2+具有3d空轨道,而Al3+不具有空轨道。A.Fe3+与SCN-形成配合物离子,与配合物的形成有关;B.Cu2+与H2O或Cl-形成的配合物离子的颜色不同,与配合物的形成有关;C.Fe2+可以被氯水氧化为Fe3+,其与H2O及Cl-形成的配合物离子有不同的颜色,与配合物的形成有关;D.Al3+与NH3·H2O反应生成Al(OH)3沉淀,与配合物的形成无关。
2.向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是(　　)A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的浓度不变B.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道C.向反应后的溶液加入乙醇,溶液没有发生变化D.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2+
【解析】选D。硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物而使溶液澄清,所以溶液中铜离子浓度减小,故A错误;在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对,故B错误;[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,向溶液中加入乙醇后会析出蓝色晶体,故C错误;硫酸铜和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加氨水时,氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清,故D正确。
项目活动2　寻找更优的检验试剂(一)许多金属配合物都有鲜艳的颜色,所以常常作为检验金属离子的试剂。配合物的颜色越深,越利于检验出金属离子;稳定性越强,受环境干扰越小。设计实验探究以下物质与Fe2+、Fe3+形成配合物的情况。
【活动探究】1.实验用品苯酚( )溶液、硫氰化钾(KSCN)溶液、邻二氮菲( )溶液、乙二胺四乙酸二钠盐(EDTA-2Na、 )溶液、新制的FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液、苯、胶头滴管、试管。2.实验方案
【问题探究】进行Fe2+的实验时,为什么需要新配制的FeSO4溶液,而且加少量苯?提示:Fe2+易被空气中的氧气氧化为Fe3+,从而对实验造成干扰,新配制的溶液能降低被氧化的可能,少量苯起到液封的作用。
【探究总结】1.邻二氮菲和EDTA-2Na能与Fe2+形成有鲜艳颜色的配合物,可应用于Fe2+检验;形成的配位键中邻二氮菲由N原子提供孤电子对,EDTA-2Na溶液中的N原子和O原子都可提供孤电子对跟亚铁离子配位。2. 、KSCN和EDTA-2Na能与Fe3+形成有鲜艳颜色的配合物,可应用于Fe3+检验;形成的配位键中苯酚由O原子提供孤电子对,邻二氮菲由N原子提供孤电子对,EDTA-2Na溶液中的N原子和O原子都可提供孤电子对跟铁离子配位。　　(二)酸碱性对于探究(一)中选出的检验试剂形成配合物的显色是否会产生影响?请设计实验探索邻二氮菲和KSCN作为检验Fe2+、Fe3+试剂的适用范围。
1.实验用品硫氰化钾(KSCN)溶液、邻二氮菲( )溶液、新制的FeSO4溶液、Fe2(SO4)3溶液、苯、NaOH溶液、pH试纸、玻璃片、胶头滴管、试管、玻璃棒2.实验方案
【问题探究】酸碱性对邻二氮菲检测Fe2+,KSCN检测Fe3+都会产生影响,原因是什么?提示:邻二氮菲与Fe2+形成配合物的反应受到溶液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。同样的原因,随着pH升高,SCN-会与OH-竞争结合Fe3+,在pH>3时,SCN-无法竞争到Fe3+。
【探究总结】1.酸碱性对邻二氮菲检测Fe2+会产生影响,邻二氮菲检测Fe2+的适宜pH范围是2～9。2.酸碱性对KSCN检测Fe3+会产生影响,KSCN检测Fe3+的适宜条件是pH<3。3.除邻二氮菲和KSCN作为检验Fe2+、Fe3+试剂外,铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])和亚铁氰化钾(K4[Fe(CN)6])可以分别与Fe2+、Fe3+生成蓝色沉淀,也常作为两种试剂的检验试剂。
4.邻二氮菲和Fe2+形成的配合物在Fe2+的检验中的应用及其与配合物性质的关联。
【迁移应用】1.把CCl2溶于水后加氨水先生成C(OH)2沉淀后又溶解,再加氨水,生成[C(NH3)6]Cl2,此时向溶液中通入空气,得到的产物中有一种其组成可以用CCl3·5NH3表示,C配位数是6,把分离出的CCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,则析出氯化银沉淀。经测定,每1 ml CCl3·5NH3只生成2 ml AgCl。下列说法错误的是(　　)A.产物中CCl3·5NH3的配位体为氨分子和氯离子B.通入空气后得到的溶液含有[C(NH3)5Cl]2+C.[C(NH3)6]Cl2中心离子的价电子排布式为3d54s2D.[C(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键
【解析】选C。配合物的内界不能电离,外界可以电离。C配位数是6,把分离出的CCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,每1 ml CCl3·5NH3只生成2 ml AgCl,说明外界有2个Cl-,所以CCl3·5NH3可表示为[C(NH3)5Cl]Cl2。CCl3·5NH3可表示为[C(NH3)5Cl]Cl2,CCl3·5NH3的配位体为5个氨分子和1个氯离子,故A正确;[C(NH3)5Cl]Cl2电离出[C(NH3)5Cl]2+和Cl-,所以通入空气后得到的溶液含有[C(NH3)5Cl]2+,故B正确;[C(NH3)6]Cl2中心离子是C2+,价电子排布式为3d7,故C错误;[C(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键,故D正确。
2.(2020·镇江高二检测)许多过渡金属离子对多种配位体有很强的结合力,能形成种类繁多的配合物。下列说法正确的是(　　)A.向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液,所有的Cl-均被完全沉淀B.配合物Ni(CO)4常温下呈液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,则固态Ni(CO)4属于非极性分子C.配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配位体为NH3和 D.配合物[Ag(NH3)2]OH的配位数为6
【解析】选B。加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应形成AgCl沉淀,内界配位离子Cl-与Ag+不能反应,A错误;配合物Ni(CO)4常温下呈液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,根据相似相溶原理可知,固态Ni(CO)4属于非极性分子,B正确;配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3,C错误;配合物[Ag(NH3)2]OH的配体为NH3,配位数为2,D错误。
1.(2020·龙岩高二检测)化合物含有配位键的一部分,可以是分子或离子,中心原子周围的配位原子个数称为配位数。下列有关说法中错误的是(　　)A.[Ag(NH3)2]+中Ag+空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键,空间构型为直线形B.配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构,配位数为6的配合单元一定呈正八面体结构C.[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键D.[Pt(NH3)6]2+和[PtCl4]2-中,其中心离子的化合价都是+2
【解析】选B。Ag+价电子排布式为4d10,4d轨道电子全充满,则一个5s轨道和1个5p轨道参与杂化形成两个杂化轨道,这两个杂化轨道接受两个氮原子中提供的孤电子对而形成两个配位键,所以中心原子与配位体形成配位键的杂化轨道类型是sp杂化,空间构型为直线形,A正确;配位数为4的配合物可以为四面体结构,也可以为平面四边形结构,B错误;[Cu(NH3)4]SO4属于离子化合物,含有离子键,N—H键为极性共价键,Cu—N键为配位键,C正确;[Pt(NH3)6]2+中,NH3可以看为一个整体,显0价,[PtCl4]2-中,Cl显-1价,故它们的中心离子的化合价都是+2,D正确。
2.(双选)(改编)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6C.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B、D。不符合形成氢键的条件,故A错误;根据结构简式,Ca2+的配位数为6,故B正确;b为阴离子,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。
3.(2020·宣州高二检测)EDTA是螯合剂的代表性物质。能和碱金属、稀土元素和过渡金属等形成稳定的水溶性配合物。对化合物[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原子价电子对数=4+ =4,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.(2020·宣州高二检测)(1)维尔纳是瑞士苏黎世大学著名教授,首先提出“配位数”概念,建立了络合物的配位理论。 他发现,取CCl3·6NH3(黄色)、CCl3·5NH3(紫红色)、CCl3·4NH3(绿色)和CCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 ml,分别溶于水,加入足量硝酸银溶液,立即产生氯化银,沉淀的量分别为3 ml、2 ml、1 ml和1 ml。①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CCl3·6NH3________,CCl3·4NH3(绿色和紫色)________。 ②上述配合物中,中心离子的配位数都是________。 
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色,该反应在有的教材中用方程式FeCl3+3KSCN====Fe(SCN)3+3KCl表示。经研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合,请按要求填空:①Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供________,SCN-提供______,二者通过配位键结合。 ②所得Fe3+与SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-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________。 
【解析】(1)①CCl3·6NH3中有3个Cl-为外界离子,配体为6个NH3,化学式为[C(NH3)6]Cl3;CCl3·4NH3(绿色和紫色)中有1个Cl-为外界离子,配体为4个NH3和2个Cl-,化学式均为[C(NH3)4Cl2]Cl;②这几种配合物的化学式分别是[C(NH3)6]Cl3、[C(NH3)5Cl]Cl2、[C(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6;(2)①Fe3+与SCN-反应生成的配合物中,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤电子对,二者通过配位键结合;②Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2+,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。答案:(1)①[C(NH3)6]Cl3　[C(NH3)4Cl2]Cl　②6(2)①空轨道　　孤电子对　②[Fe(SCN)]Cl2
5.(2020·唐山高二检测)过渡元素铁可以形成多种配合物。如与SCN-、CN-等离子形成配合物,与CO、NO等分子形成配合物。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 [Fe(CN)6]3-中含有σ键的数目为________; (3)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,d轨道中,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 [Fe(CN)6]3-中CN-含有碳氮三键,其中1个是σ键,N原子有孤电子对,铁离子有空轨道,所以CN-与铁离子形成6个配位键,所以共有12个σ键,1 ml [Fe(CN)6]3-中含有σ键数为12 ml,个数为12NA;