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-【优化探究】2025-2026学年新教材高中化学选择性必修2同步导学案配套PPT课件（鲁科版）双选

优化探究 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 [课程标准要求]　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。 项目活动1　补铁药片中铁元素价态的检验 项目活动2　寻找更优的检验试剂 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二价,并检验该药片在保存过程中铁元素是否被部分氧化为三价。 2.实验方案设计 实验任务 实验方案 实验现象 溶解固 体样品 取一片药片,用蒸馏水溶解,将所取得的试剂分成两份 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KSCN溶液,再加入稀盐酸 加入KSCN溶液时,无明显变 化,加入稀盐酸后溶液变红 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+? 提示: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,补铁药片中可能存在其他还原性物质,因此无法说明补铁药片中一定存在Fe2+。 2.为什么加入KSCN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? 提示:SCN-与OH-在溶液中会竞争结合Fe3+,在pH<3时,SCN-可以竞争到Fe3+。说明SCN-检验Fe3+需在酸性条件下进行。 Fe2+、Fe3+的检验 离子 Fe2+ Fe3+ 试剂 KSCN溶液 KSCN溶液 现象 开始无明显现象,再滴入氯水变成红色溶液 溶液变为红色 原理 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- Fe3++3SCN-⥫⥬Fe(SCN)3(红色) Fe3++3SCN-⥫⥬ Fe(SCN)3(红色) 注意 事项 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+结合而使溶液变红色,故用SCN-检验Fe3+须在酸性条件下进行 1.在检验补铁保健食品中铁元素的存在及价态实验中, 不可能用到的是(　　) A.过氧化氢溶液　　　　　　 B.铁粉 C.KSCN溶液 D.氯水 B 检验补铁保健食品中铁元素的存在及价态时,需要将补铁保健食品配制为溶液,再检验其中的铁元素的存在及价态。检验的方法为先向溶液中加入KSCN溶液,如果溶液变为红色,则证明存在三价铁离子;如果溶液无现象,然后向溶液中加入过氧化氢溶液或氯水等氧化剂,溶液变为红色,则证明存在二价铁离子。故在检验过程中,不可能用到的是铁粉,且加入铁粉会引入铁元素,干扰实验,B符合题意。 2.(双选)下列关于铁及其化合物的说法正确的是 (　　) A.Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2 B.补铁剂为人体补充Fe2+ C.向溶液中滴加KSCN溶液可检验溶液中是否含有Fe3+ D.向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液不能制得Fe(OH)2沉淀 BC 氯气具有强氧化性,变价金属铁在氯气中燃烧只能生成氯化铁,不能生成氯化亚铁,故A错误;人体中铁元素以亚铁离子和铁离子的形式存在,亚铁离子易被人体吸收,所以给缺铁性贫血患者补充铁元素时,应补充含亚铁离子的亚铁盐,故B正确;溶液中的Fe3+能与SCN-反应生成使溶液显红色的Fe(SCN)3,所以向溶液中滴加KSCN溶液可检验溶液中是否含有Fe3+,故C正确;硫酸亚铁溶液能与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁白色沉淀和硫酸钠,所以向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液能制得氢氧化亚铁沉淀,故D错误。 3.探究补铁剂[主要成分:氯化血红素(含+2 价铁)、富锌蛋白粉、维生素 C、乳酸、葡萄糖浆] 中铁元素是否变质。先取少量补铁剂,用酸性丙酮溶解后制成溶液。 实验Ⅰ 实验Ⅱ 实验Ⅲ 取待测液,加入少量 KSCN 溶液,无明显现象;再加入少量H2O2溶液,溶液不变红 取实验Ⅰ所得溶液,再加入少量KSCN 溶液,无明显现象;再加入H2O2溶液,溶液变为红褐色 取实验Ⅰ所得溶液,加入少量盐酸溶液,无明显现象,继续加入H2O2 至过量,溶液先变红后褪色 下列说法不正确的是(　　) A.实验Ⅰ中加入KSCN 溶液无明显现象,与 KSCN 溶液的用量无关 B.实验Ⅰ中加入H2O2溶液后不变红,可能是H2O2被维生素 C 还原了 C.实验Ⅲ中溶液红色褪去,可能是H2O2将SCN-氧化了 D.实验说明,该补铁剂中+2价铁在酸性条件下才能被H2O2氧化 D 实验Ⅰ中加入少量KSCN溶液无明显现象,实验Ⅱ中再加入少量KSCN溶液,仍无明显现象,从而表明溶液中的现象与KSCN溶液的用量无关,A正确;补铁剂中含有铁元素,实验Ⅰ中加入能将Fe2+氧化为Fe3+的H2O2溶液后,溶液仍不变红,则表明H2O2被其他还原剂还原,所以可能是H2O2被维生素C还原了,B正确;实验Ⅲ中溶液变红,表明生成了Fe(SCN)3,但当H2O2加入过量后,溶液的红色又褪去,则表明Fe(SCN)3的结构被破坏,因为H2O2不能氧化Fe3+,所以可能是H2O2将SCN-氧化了,C正确;实验Ⅲ中加入盐酸,Fe2+被H2O2氧化为Fe3+,在实验Ⅱ中未加盐酸,Fe2+也被H2O2氧化为Fe3+[溶液变为红褐色,表明反应生成了+3价的Fe],所以该补铁剂中+2价铁被H2O2氧化并不一定需要酸性条件,D不正确。 4.Ⅰ.下表是某儿童在医院临床检验结果报告单的部分数据:   分析项目 检测结果 单位 参考范围 1 锌 115.92 μmol·L-1 66~120 2 铁 6.95 mmol·L-1 7.52~11.82 3 钙 1.78 mmol·L-1 1.55~2.10 根据上表的数据,回答下列问题: (1)该儿童　　 (填元素符号)元素含量偏低,如果以医学中惯用单位 “mg·dL-1”来表示,该元素的含量是　　　　mg·dL-1(结果保留两位小 数。已知:1 L=10 dL)。  Fe 38.92 (1)根据表格中数据可知,该儿童Fe元素含量偏低,铁的摩尔质量为 56 g·mol-1,设溶液的体积为1 L,根据浓度的定义,铁的含量为=38.92 mg·dL-1。 (2)硫酸亚铁颗粒是一种补铁剂,临床建议与维生素C同服,有利于Fe2+的吸收,原因是_____________________________________________________   　。  维生素C具有还原性,能将Fe3+转化为Fe2+(或可以防止Fe2+被 氧化为Fe3+),便于人体吸收 (2)二价铁有还原性,维生素C有还原性,则与维生素C同服,有利于Fe2+的吸收,原因是维生素C具有还原性,能将Fe3+转化为Fe2+或可以防止Fe2+被氧化为Fe3+,便于人体吸收。 Ⅱ.某实验小组欲测定某硫酸亚铁颗粒中铁元素的质量分数,实验过程如下: ①称取40.0 g硫酸亚铁颗粒,溶于水配成100 mL待测液; ②配制0.100 0 mol·L-1的酸性KMnO4溶液; ③取待测液25.00 mL,用酸性KMnO4溶液氧化(Mn被还原为Mn2+)。该测定实验共进行了3次,消耗的酸性KMnO4溶液的体积平均为24.00 mL。 (3)上述实验中常用于酸化KMnO4溶液的酸是　　 　　。  稀硫酸 (3)高锰酸钾具有强氧化性,则常用于酸化KMnO4溶液的酸应该是较稳定的稀硫酸。 (4)由KMnO4固体配制250 mL酸性KMnO4溶液,用到的实验仪器或用品有托盘天平、药匙、烧杯、量筒、玻璃棒、试剂瓶、标签纸、_________ _____________________(填两种仪器的名称)。  250 mL容 量瓶、胶头滴管 (4)配制250 mL的溶液时,需要用到250 mL的容量瓶和胶头滴管来定容。 (5)以下操作会导致所配溶液浓度偏低的有　(填字母)。  a.容量瓶洗净后未干燥,内有少量蒸馏水 b.未洗涤烧杯和玻璃棒 c.定容时俯视刻度线 d.定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线,直接转移至试剂瓶中 b (5)a.容量瓶洗净后未干燥,内有少量蒸馏水,不影响溶质的量,故对最终溶液浓度无影响,a错误; b.未洗涤烧杯和玻璃棒,会造成溶质损失,最终溶液浓度偏低,b正确; c.定容时俯视刻度线,则水加少了,最终溶液浓度偏高,c错误; d.定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线,这个是正常的,不影响溶液浓度,d错误。 (6)假设实验中杂质不参与反应且损耗不计,该硫酸亚铁颗粒中铁元素的 质量分数为　　　　(保留三位有效数字)。  6.72% (6)硫酸亚铁和高锰酸钾反应的离子方程式为5Fe2++Mn+8H+===5Fe3++ Mn2++4H2O,亚铁离子的物质的量为5×0.100 0 mol·L-1×0.024 L× =0.048 mol,该硫酸亚铁颗粒中铁元素的质量分数为×100%=6.72% 。 项目活动2　寻找更优的检验试剂 1.筛选检验试剂的思路 许多金属配合物都有　　　　的颜色,颜色越深,越利于检验出　　　离子;稳定性　　　　,受环境干扰越小。  鲜艳　 金属　 越强 2.实验方案设计与实施 【实验一】 实验 任务 检验试剂是否与Fe2+形成配位键 检验试剂是否与Fe3+形成配位键 实验 方案 在盛有亚铁盐溶液的试管中加入邻二氮菲 在盛有铁盐溶液的三支试管中分别滴加KSCN溶液、苯酚溶液和EDTA-2Na溶液 实验 现象 溶液变为　　　色  滴加KSCN溶液的试管中溶液呈　　色;滴加苯酚溶液的试管中溶液呈　　　色;滴加EDTA-2Na溶液的试管中溶液呈　　色  橙红　 红　 紫 黄 实验 任务 检验试剂是否与Fe2+形成配位键 检验试剂是否与Fe3+形成配位键 实验 结论 邻二氮菲的结构简式为 , 　　原子与Fe2+通过配位键能形成稳定的　 　色邻二氮菲亚铁离子  Fe3++nSCN-⥫⥬ [Fe(SCN)n]3-n Fe3++6C6H5OH⥫⥬ [Fe(C6H5O)6]3-+6H+ Fe3+与EDTA-2Na可形成螯合物 N 橙红 【实验二】 浅 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____ 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 __________________________。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_____ 与金属离子的配位能力减弱 2~9 加深 实验方案 实验现象 实验结论 先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_______。在pH>3时,生成_____________ 用SCN-检验Fe3+须在________条件下进行 红褐色沉淀 酸性 3.配体结合中心离子的能力是有强弱之分的;结合能力越　　,越　　　形成配合物,或者说形成的配合物越　　　　。通常,稳定性　　　的配合物容易转化为稳定性　　　　的配合物。正是由于配合物稳定性有强弱之分,在具体实验过程中要有针对性地选择实验条件。此外,中心离子和配体的浓度也会影响配合物的转化。  强 容易　 稳定　 弱 强 1.为何金属离子配合物的显色会受酸碱性的影响? 提示:H+或OH-会对金属离子和配体配位产生竞争。 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,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。 1.下列有关铁及其化合物说法错误的是(　　) A.补铁剂制成糖衣片,可防止其中的铁被氧化 B.未充分酸化的铁盐水溶液中由于有[Fe(OH)]2+存在而显黄色 C.只要溶液中存在Fe2+,都可以用邻二氮菲( )检验 D.用惰性电极电解氯化亚铁溶液时,阳极电极反应为Fe2+-e-===Fe3+ C 补铁剂中铁元素呈+2价,易被空气中的氧气氧化,制成糖衣片的目的是防止其中的铁被氧化,A正确;由于Fe3+易发生水解,而且水解是分步进行的,故未充分酸化的铁盐水溶液中由于有[Fe(OH)]2+存在而显黄色,B正确;邻二氮菲与Fe2+在pH=2~9的溶液中,会形成一种稳定的橙红色配合物,故不是只要溶液中存在Fe2+,都可以用邻二氮菲( )检验,还需调节pH值,C错误;由于Fe2+的还原性比Cl-的强,故用惰性电极电解氯化亚铁溶液时,阳极电极反应为Fe2+-e-===Fe3+,D正确。 2.(双选)下列关于补铁剂中铁元素的价态探究实验说法正确的是(　　) A.可在中性条件下,用KSCN溶液检验补铁剂是否含有Fe3+ B.将补铁剂溶解在水中,加入酸性KMnO4溶液,溶液褪色不能证明补铁剂中一定含有Fe2+ C.将补铁剂溶解在浓盐酸中并稀释至pH=5,加入邻二氮菲,溶液变为橙红色可证明补铁剂中含有Fe2+ D.将补铁剂溶解在水中,加入K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀,可证明补铁剂中含有Fe3+ BC 铁离子在溶液中发生水解反应使溶液呈酸性,中性溶液中铁离子会完全水解生成氢氧化铁沉淀,所以在中性条件下,用KSCN溶液不能检验补铁剂是否含有Fe3+,故A错误;因为补铁剂中可能含有其他还原性物质,也能使酸性高锰酸钾溶液褪色,所以将补铁剂溶解在水中,加入酸性高锰酸钾溶液,溶液褪色不能证明补铁剂中含有亚铁离子,故B正确;若补铁剂溶液pH过小,氢离子与邻二氮菲中的氮原子形成配位键影响亚铁离子检验,溶液pH过大,亚铁离子会与氢氧根离子生成氢氧化亚铁沉淀影响亚铁离子检验,所以检验亚铁离子时应将补铁剂溶解在浓盐酸中并稀释至pH=5,排除溶液pH对亚铁离子检验的干扰,若向pH=5的溶液中加入邻二氮菲,溶液变为橙红色说明补铁剂中含有亚铁离子,故C正确;将补铁剂溶解在水中,加入铁氰化钾溶液,溶液中有蓝色沉淀生成说明补铁剂中含有亚铁离子,故D错误。 3.实验室测定铁的含量可用配位剂邻二氮菲( ),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6 C.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 C 铁与氮之间的化学键为配位键。 4.铁元素是人体必需的微量元素之一。口服补铁剂可治疗缺铁性贫血。其中多糖铁无论是吸收效果、口味还是副作用方面都比传统补铁剂更优秀。 某实验小组为研究多糖铁中铁元素的价态及其含量,设计并进行了如下实验: 【实验一】　检验该补铁剂中铁元素的价态 Ⅰ.猜想与假设 同学甲:多糖铁中铁元素价态均为+2价; 同学乙:多糖铁中铁元素价态均为+3价。 (1)同学丙认为甲、乙猜测均不准确,他认为多糖铁中铁元素价态可能 为　 　　　。  +2价、+3价 (1)同学丙认为甲、乙猜测均不准确,他认为多糖铁中铁元素价态可能为+2价、+3价。 Ⅱ.查阅资料 ①多糖铁的化学式为(C6H10O5)nFe,溶于盐酸时产生含铁元素的离子; ②人体内血红蛋白中铁元素化合价为+2价; ③K3[Fe(CN)6]遇Fe2+会产生蓝色沉淀。 Ⅲ.实验方案设计 可选用试剂:盐酸、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液。 (2)试剂A为　　　　;试剂B为　 　　　。  盐酸　 K3[Fe(CN)6]溶液 (2)由图分析可知试剂A为盐酸,溶解多糖铁。 试剂B为铁氰化钾溶液,检验亚铁离子。 (3)现象1为　　　　　　　　　。  溶液出现红色 (3)加入KSCN溶液变为红色,证明有铁离子。 Ⅳ.结果与讨论:多糖铁中铁元素的价态为+3价 (4)多糖铁与维生素C同时服用效果更好,试分析维生素C在这一过程中的作用是　 。  将Fe3+还原为Fe2+ (4)维生素C将Fe3+还原为Fe2+。 (5)有同学表示多糖铁在生产的过程中不能使用铜制容器,请用离子反应方程式说明原因:　　 　　　　。  2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ (5)铜制容器与Fe3+发生反应,离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。 【实验二】　测量该多糖铁补铁剂中铁元素的含量 (6)请写出沉淀2转化成红棕色固体的化学方程式: 　　　　　　　　　　　　　　。  2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O　 (6)氢氧化铁转化成三氧化二铁固体的化学方程式: 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。 (7)多糖铁补铁剂中铁元素的质量分数为　 　　　(用a和m表示)  ×100% (7)m g多糖铁补铁剂经处理后反应产生Fe2O3的质量是a g,则三氧化二铁的物质的量为 mol,则n(Fe)=2n(Fe2O3)= mol,铁元素的质量分数为×100%,化简为×100%。 $$