微项目 补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验（同步讲义）化学鲁科版选择性必修2

本讲义聚焦补铁剂中铁元素检验，核心知识点为Fe²⁺和Fe³⁺的定性检验，基于配合物特征颜色、稳定性及转化关系，从基础检验方法（观察法、加碱法等）到补铁剂实际检验，再到试剂优化（酸碱性、稳定性比较），构建递进式学习支架。 以真实情境为载体，通过实验方案设计（如不同试剂显色、酸碱性对配位影响）培养科学探究与实践能力，结合即学即练深化科学思维，落实物质结构决定性质的化学观念。课中辅助教师引导探究，课后助力学生查漏补缺。

教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 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 教习目标 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。 重点和难点 重点:利用形成的配合物的特征颜色对金属离子进行定性检验。 难点:对金属离子进行定性检验，根据配合物的稳定性及转化关系选择实验条件。 ◆知识点一 Fe2＋和Fe3＋的性质与应用 1、Fe2＋和Fe3＋的检验方法 Fe2＋ Fe3＋ （1）观察法 色 色 （2）加碱法 (NaOH) ①现象：白色沉淀灰绿色红褐色沉淀 ②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓( 色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3( 色) ①现象： 色沉淀②反应：Fe3＋＋3OH－==Fe(OH)3↓( 色) （3）加盐法 (SCN－) ①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成 色溶液 ②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3( 色) ①现象：加入KSCN溶液，溶液变为 色 ②反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色) （4）沉淀法 (可用于定 量检验) 加入K3[Fe(CN)6]，产生 色沉淀 加入K4[Fe(CN)6]，产生 色沉淀 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＋ Fe3＋ Fe3＋ Fe2＋ 中心原子 Fe3＋ Fe2＋ Fe2＋ Fe3＋ 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高，用途更广。 （3）常见的螯合剂：EDTA、环状配体冠醚类螯合剂。 ◆知识点二 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 ，并检验该药片在保存过程中铁元素是否被部分氧化为 。 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，将所得试剂分成两份 得到 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 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， 变化，加入稀盐酸后溶液变 即学即练 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+？ 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？ 3.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？ 4.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？ ◆知识点三 寻找更优的检验试剂 1.筛选检验试剂的方法 许多金属配合物都有鲜艳的颜色，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。这是人们筛选检验试剂的思路。 2.探究配合物的形成 （1）请预测下列物质能否与Fe2+、Fe3+形成配合物，若能形成，会是与哪个原子形成配位键？ 供选用的试剂：苯酚（）、硫氰酸钾（KSCN）、邻二氮菲（）、乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA⁃2Na）。 （2）实验方案设计 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 向FeCl2溶液中滴入邻二氮菲 溶液变为 色 检验试剂是否与Fe3+形成配位键 分别向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液和EDTA⁃2Na溶液 滴入苯酚溶液的显紫色，滴入EDTA⁃2Na溶液的呈 3.探究酸碱性对配合物显色的影响 实验任务 实验方案 实验现象 实验结论 探究酸碱性对邻二氮菲与Fe2+配位的影响 向FeCl2溶液中滴入邻二氮菲，然后逐滴加入盐酸调节pH至橙红色消失，记录此时的pH，再逐滴加入氢氧化钠溶液调节pH至橙红色消失，记录此时pH Fe2+与邻二氮菲形成橙红色的配合物后，加入盐酸，橙红色 ，再加入氢氧化钠溶液，橙红色 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 。若OH-浓度高，OH-又会与Fe2+作用，同邻二氮菲形成 探究酸碱性对硫氰酸钾与Fe3+配位的影响 向FeCl3溶液中加入盐酸，再滴入硫氰酸钾溶液，然后逐滴加入氢氧化钠溶液 盐酸存在时，滴入硫氰酸钾，溶液变红，然后随着氢氧化钠溶液的滴加，红色 4.探究配合物的稳定性 实验任务 实验方案 实验现象 实验结论 探究EDTA⁃2Na、KSCN与Fe3+配位的稳定性 向FeCl3溶液中滴入硫氰酸钾溶液，再滴入EDTA⁃2Na溶液 滴入硫氰酸钾后，溶液变红，再滴入EDTA⁃2Na，溶液变黄 与Fe3+配位更稳定 探究EDTA⁃2Na、苯酚与Fe3+配位的稳定性 向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，再滴入EDTA⁃2Na溶液 滴入苯酚后，溶液显紫色，再滴入EDTA⁃2Na溶液变为黄色 与Fe3+配位更稳定 即学即练 1.为何金属离子配合物的显色会受酸碱性的影响？ 2.为什么EDTA⁃2Na与Fe3+配位更稳定？ 3.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＋？ 4.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。 一、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。 实践应用 1.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 2.某些补铁剂的成分中含有硫酸亚铁，长期放置会因氧化而变质。检验硫酸亚铁是否变质的试剂是(　　) A.稀盐酸 B.KSCN溶液 C.氯水 D.铁粉 3.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下： 请回答下列问题： （1）证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加_______，该过程的现象为_________。 （2）步骤②加入过量H2O2的目的是_________________。 （3）步骤③中反应的离子方程式是___________。 （4）步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。 （5）若实验中铁元素无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________ g。 二、检验试剂与应用 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。 实践应用 1.配合物Na3[Fe(CN)6]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)6]3－，中心离子为Fe3＋，配位数为6 C.1 mol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该配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA 2.实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲()，它遇Fe2＋形成橙红色配合物，结构如下图，下面说法不正确的是 (　　) 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 3.Fe、Cu都是重要的材料元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。 （1）Fe位于元素周期表的________区，基态Fe2＋的价电子轨道表示式为________。 （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化学方程式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－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，则含该离子的配合物的化学式是________________________________。 ②铁的另一种配合物铁氰化钾K3[Fe(CN)6]俗称赤血盐，可用于检验Fe2＋，两者反应生成带有特征蓝色的沉淀，请用离子方程式说明原理______________； 该赤血盐配体的电子式为___________。 考点一 Fe2＋、Fe3＋的检验方法 【例1】为检验某溶液中是否含有Fe2＋和Fe3＋，某同学进行了下列实验，其中不正确的是 (　　) A．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液不变为红色，通入少量氯气，溶液变为红色，证明原溶液中不含Fe3＋，含有Fe2＋ B．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液不变为红色，用试管另取少量溶液，加入NaOH溶液，有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，证明原溶液中不含Fe3＋，含有Fe2＋ C．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液变为红色，用试管另取少量溶液，加入NaOH溶液，出现红褐色沉淀，证明原溶液中不含Fe2＋，含有Fe3＋ D．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液变为红色，用试管另取少量溶液，加入少量酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾的紫红色褪去，证明原溶液中含有Fe3＋和Fe2＋ 【变式1-1】铁的化合物常见的有：①FeO　②Fe2O3　③Fe3O4 ④FeS　⑤Fe(OH)3　⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O ⑦FeSO4，将上述物质分别溶于足量稀盐酸后进行实验，已知K3[Fe(CN)6]溶液遇亚铁盐会产生蓝色沉淀。下列说法不正确的是 (　　) A．滴加KSCN溶液不显红色，滴加新制氯水后显红色的是①④⑦ B．加铜片能发生反应2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋的是②⑤⑥ C．滴加KSCN溶液显红色，滴加KMnO4溶液紫色褪去的是③ D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，能产生蓝色沉淀的是①③④⑦溶液，高锰酸钾的紫红色褪去，证明原溶液中含有Fe3＋和Fe2＋ 【变式1-2】下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是 (　　) 选项 操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B 向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4 C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样已经变质 D 向某溶液中加入H2O2，然后再加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2＋ 考点二 检验Fe2＋、Fe3＋的特效试剂 【例2】邻二氮菲(phen)与Fe2＋生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe (phen)3]2＋，可用于Fe2＋浓度的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。下列说法正确的是 (　　) A．邻二氮菲的一氯代物有8种 B．[Fe(phen)3]2＋中Fe2＋的配位数为3 C．邻二氮菲的熔点主要取决于所含化学键的键能 D．溶液酸性太强时无法用邻二氮菲测定Fe2＋的浓度，其原因可能是邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键而减弱与Fe2＋的配位能力 【变式2-1】乳酸亚铁[(CH3CHOHCOO)2Fe]是一种食品铁强化剂。某同学为检验其中的铁元素设计了如下方案，其中不合理的是 (　　) A．向乳酸亚铁溶液中滴加铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀 B．向乳酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，出现灰绿色沉淀 C．向乳酸亚铁溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，振荡后紫色褪去 D．向乳酸亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，无现象，再加入氯水，溶液变红 【变式2-2】下列关于配合物的方法不正确的是 (　　) 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 基础达标 1．证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( ) A．依次滴加氯水和硫氰化钾溶液后，溶液显红色 B．先滴加硫氰化钾溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 C．通入氨气，产生白色沉淀，无红褐色沉淀 D．加入锌片，片刻取出，质量减轻；加入铜片，片刻取出，质量不变 2．Fe3O4有抗腐蚀效果，如钢铁制品的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用，在钢铁制品表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜，来用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。四氧化三铁溶于盐酸后生成三价铁离子和二价铁离子，下列试剂可用于检验该溶液中是否含有Fe2＋的是 (　　) A．NaOH溶液　　　　　B．KSCN溶液 C．酸性KMnO4溶液 D．氯水 3．二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室可用邻二氮菲()测定铁的含量，邻二氮菲能与Fe2+形成橙红色配离子，该配离子中Fe2+与氮原子形成的配位键共有 (　　) A．6个 B．4个 C．2个 D．8个 4．配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验，设NA为阿伏加德罗常数的值，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)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该配合物电离得到阴、阳离子数共4NA 5．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。下列叙述不正确的是 (　　) 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、配位键 6．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 7．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）乙二胺四乙酸中碳原子的杂化轨道类型是________________。 综合应用 8．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋； 乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是 (　　) 试剂 选项　 　 甲组 乙组 A 　　新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液 B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液 C KOH溶液 溴水 D 溴水 酸性KMnO4溶液 9．下列实验中，依据操作及现象，得出的结论正确的是 (　　) 选项 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＋ 10．某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁，可用邻二氮菲测定Fe2＋的含量，适宜pH范围为2~9，反应原理为Fe2++3phen=[Fe(phen)3]2+。邻二氮菲(平面形)与琥珀酸亚铁结构简式如图。下列说法正确的是 ( ) A．琥珀酸具有旋光性 B．[Fe(phen)3]2+中，Fe2+的配位数为3 C．当pH<2时，邻二氮菲中的N会优先与H+形成配位键 D．邻二氮菲中N原子的孤电子对占据2p轨道 11．乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种常用的补铁剂。下列有关说法错误的是 ( ) A．基态核外电子的运动状态有24种 B．乳酸分子[]中键与键的数目比为： C．乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为：O＞C＞H＞Fe D．乳酸分子为手性分子 12．富马酸亚铁(FeC4H4O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示： 下列说法正确的是 ( ) A．富马酸分子中有手性碳原子 B．富马酸分子中σ键与π键的数目比为11：2 C．富马酸亚铁中铁元素的价电子排布为 D．富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe 13．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，但空间结构不同 14．将0．2 mol·L－1的KI溶液和0．05 mol·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 (　　) 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入KSCN溶液 溶液变红色 ② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成 ③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 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 15．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C12H12O6 B．1 mol该有机物最多可以和3 mol 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 16．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N C．1 mol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配合物电离共得到3NA阴阳离子 17．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分子的空间结构为__________。 （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)，该配离子中Fe2＋与氮原子形成配位键共有________个。 18．铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。 （1）基态Fe原子核外电子排布式为 。 （2）邻二氮菲(phen)与Fe2+生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe(phen)3]2+，可用于补铁剂中Fe2+的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。 ①邻二氮菲的一氯代物有 种。 ②补铁剂中的Fe2+易被氧化变质，请从结构角度解释其原因： 。 ③用邻二氮菲测定Fe2+浓度时应控制pH为5~6的适宜范围，请解释原因： 。 （3）邻二氮菲结构中包含吡啶环()，含有类似结构的物质通常具有一定的碱性，已知碱性强弱：>>。请解释原因： 。 19．Fe、Cu都是重要的材料元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。 （1）Fe位于元素周期表的________区，Fe2＋的价层电子轨道表示式为_______________。 （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，还可以以其他个数比配合。请按要求填空： ①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___________________。 ②铁的另一种配合物铁氰化钾K3[Fe(CN)6]俗称赤血盐，可用于检验Fe2＋，两者反应生成带有特征蓝色的沉淀，请用离子方程式说明原理_______________， 该赤血盐其配体的电子式为__________________。 20．已知：I2遇淀粉溶液变蓝。某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题： （1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0．1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是___________。 （2）甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴新制氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________。 （3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0．5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴新制氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_______。 （4）丙组同学取10 mL 0．1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0．1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验： ①第一支试管中加入淀粉溶液，溶液变蓝； ②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀； ③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是_______(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有_______(填离子符号)。 （5）丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成黄色，发生反应的离子方程式为_______________。 21．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。 （1）EDTA中碳原子的杂化轨道类型为 ；EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为 。 （2）Fe3+的基态核外电子排布式为 。 （3）EDTA与正二十一烷的相对分子质量非常接近，但EDTA的沸点(540.6 ℃)比正二十一烷的沸点(100 ℃)高，其原因是 。 （4）X中的配位原子是 。 22．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 Ⅱ、查阅资料 ①多糖铁的化学式为(C6H10O5)n Fe，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 。 （3）现象1为： ； 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 。 （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： 。 【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： 。 （7）多糖补铁剂中铁元素的质量分数为 (用a和m表示) 23．琥珀酸亚铁(C4H4O4Fe)不溶于水，在胃液中能够溶解，其结构简式为。 某化学兴趣小组对琥珀酸亚铁的一些性质及纯度进行探究。回答下列问题： （1）为检验琥珀酸亚铁晶体是否氧化变质，可将其溶解于一定量的盐酸后，加入　　　　(填化学式)溶液，观察溶液颜色的变化。  （2）为测定琥珀酸亚铁的纯度，准确称量10 g琥珀酸亚铁晶体置于石英玻璃管中，按下图装置进行实验。 ①上述装置的连接顺序为 (填字母)；试剂X的名称为 。 ②B装置的仪器名称是 ，其作用是 。 ③实验中选用氢氧化钡溶液而不是氢氧化钙溶液，除了因为氢氧化钙微溶于水，其溶液吸收CO2的量少外，还因为___________________________________。 （3）若反应完全后，精确测量反应后装置中产生的沉淀的质量为39.4 g，则琥珀酸亚铁晶体的纯度为 ；如果没有装置B，测得的纯度会 (填“偏高”“偏低”或“不变”)。 拓展培优 24.丁二酮肟可用于镍的检验和测定，其结构如图： （1）Ni元素基态原子电子排布式为　　　　，价电子轨道表示式为　　　　，其中未成对电子数为　　　　。  （2）1 mol丁二酮肟含有的σ键数目是　　　　，已知CN-与N2互为等电子体。推算HCN分子中σ键和π键数目之比为　　　　。  （3）与氮原子同族的P的最简单氢化物，它的空间结构是　　，它是含有　　　键的　　　分子。  （4）C的杂化方式是　　　　，它的空间结构是　　　　。  （5）丁二酮肟镍分子内含有的作用力有　　　　（填字母）。  a.配位键 b.离子键 c.氢键 d.范德华力 25.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。 （1）EDTA中碳原子的杂化轨道类型为　　　；EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为　　　　。  （2）基态Fe3+的核外电子排布式为　　　　；1 mol EDTA中含有σ键和π键的数目比为　　。  （3）EDTA与正二十一烷的相对分子质量非常接近，但EDTA的沸点（614.2 ℃）比正二十一烷的沸点（356 ℃）高，其原因是　　　　。  （4）X中的配位原子是　　　　。  学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 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 教习目标 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。 重点和难点 重点:利用形成的配合物的特征颜色对金属离子进行定性检验。 难点:对金属离子进行定性检验，根据配合物的稳定性及转化关系选择实验条件。 ◆知识点一 Fe2＋和Fe3＋的性质与应用 1、Fe2＋和Fe3＋的检验方法 Fe2＋ Fe3＋ （1）观察法 浅绿色 棕黄色 （2）加碱法 (NaOH) ①现象：白色沉淀灰绿色红褐色沉淀 ②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色) ①现象：红褐色沉淀②反应：Fe3＋＋3OH－==Fe(OH)3↓(红褐色) （3）加盐法 (SCN－) ①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液 ②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色) ①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色 ②反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色) （4）沉淀法 (可用于定 量检验) 加入K3[Fe(CN)6]，产生蓝色沉淀 加入K4[Fe(CN)6]，产生蓝色沉淀 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 中心原子 配体 形成的配合物 颜色 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。 ◆知识点二 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，将所得试剂分成两份 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 即学即练 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+？ 【答案】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，补铁剂中可能存在其他还原性物质，因此无法说明溶液中一定存在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？ 【答案】SCN-与OH-在溶液中会竞争结合Fe3+，在pH<3时，SCN-可以竞争到Fe3+。说明用SCN-检验Fe3+须在酸性条件下进行。 3.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？ 【答案】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。 4.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？ 【答案】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。 ◆知识点三 寻找更优的检验试剂 1.筛选检验试剂的方法 许多金属配合物都有鲜艳的颜色，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。这是人们筛选检验试剂的思路。 2.探究配合物的形成 （1）请预测下列物质能否与Fe2+、Fe3+形成配合物，若能形成，会是与哪个原子形成配位键？ 供选用的试剂：苯酚（）、硫氰酸钾（KSCN）、邻二氮菲（）、乙二胺四乙酸二钠盐（EDTA⁃2Na）。 （2）实验方案设计 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 向FeCl2溶液中滴入邻二氮菲 溶液变为橙红色 Fe2+与邻二氮菲形成配合物 检验试剂是否与Fe3+形成配位键 分别向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液和EDTA⁃2Na溶液 滴入苯酚溶液的显紫色，滴入EDTA⁃2Na溶液的呈黄色 Fe3+与苯酚、EDTA⁃2Na均可形成配合物 3.探究酸碱性对配合物显色的影响 实验任务 实验方案 实验现象 实验结论 探究酸碱性对邻二氮菲与Fe2+配位的影响 向FeCl2溶液中滴入邻二氮菲，然后逐滴加入盐酸调节pH至橙红色消失，记录此时的pH，再逐滴加入氢氧化钠溶液调节pH至橙红色消失，记录此时pH Fe2+与邻二氮菲形成橙红色的配合物后，加入盐酸，橙红色逐渐变浅，再加入氢氧化钠溶液，橙红色先逐渐加深，后又变浅 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 探究酸碱性对硫氰酸钾与Fe3+配位的影响 向FeCl3溶液中加入盐酸，再滴入硫氰酸钾溶液，然后逐滴加入氢氧化钠溶液 盐酸存在时，滴入硫氰酸钾，溶液变红，然后随着氢氧化钠溶液的滴加，红色逐渐变浅 SCN-与Fe3+须在酸性条件下才可以配位 4.探究配合物的稳定性 实验任务 实验方案 实验现象 实验结论 探究EDTA⁃2Na、KSCN与Fe3+配位的稳定性 向FeCl3溶液中滴入硫氰酸钾溶液，再滴入EDTA⁃2Na溶液 滴入硫氰酸钾后，溶液变红，再滴入EDTA⁃2Na，溶液变黄 EDTA⁃2Na与Fe3+配位更稳定 探究EDTA⁃2Na、苯酚与Fe3+配位的稳定性 向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，再滴入EDTA⁃2Na溶液 滴入苯酚后，溶液显紫色，再滴入EDTA⁃2Na溶液变为黄色 EDTA⁃2Na与Fe3+配位更稳定 即学即练 1.为何金属离子配合物的显色会受酸碱性的影响？ 【答案】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？ 【答案】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。 3.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＋？ 【答案】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。 4.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。 【答案】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。 一、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。 实践应用 1.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 【答案】D 【解析】实验Ⅰ中加入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；故选D。 2.某些补铁剂的成分中含有硫酸亚铁，长期放置会因氧化而变质。检验硫酸亚铁是否变质的试剂是(　　) A.稀盐酸 B.KSCN溶液 C.氯水 D.铁粉 【答案】B 【解析】硫酸亚铁若是变质，亚铁离子会被氧化成铁离子，所以可使用KSCN溶液检验铁离子；取少量固体配成溶液并转移至试管中，加入几滴KSCN溶液，若溶液变成红色，证明硫酸亚铁已经变质，若溶液没有变成红色，证明硫酸亚铁没有变质，故答案为B。 3.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。实验步骤如下： 请回答下列问题： （1）证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加_______，该过程的现象为_________。 （2）步骤②加入过量H2O2的目的是_________________。 （3）步骤③中反应的离子方程式是___________。 （4）步骤④中一系列处理的操作步骤：过滤、________、灼烧、________、称量。 （5）若实验中铁元素无损耗，则每片补血剂中含铁元素的质量为________ g。 【答案】（1）氯水(或过氧化氢等合理氧化剂)　溶液由浅绿色变为红色 （2）将Fe2＋全部氧化为Fe3＋ （3）Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓[或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH] （4）洗涤　冷却　（5）0.07a 【解析】（1）证明步骤①滤液中含有Fe2＋的方法是取样，先滴加KSCN溶液，再滴加氯水或过氧化氢等氧化剂，若滤液由浅绿色变为红色，则说明滤液中含有Fe2＋。（2）由于H2O2具有氧化性，加入过量H2O2的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋。（3）步骤③的目的是将Fe3＋全部转化为Fe(OH)3，所以步骤③需加入过量的NaOH溶液(或氨水)，反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓[或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH]。（4）步骤④的目的是将产生的红褐色悬浊液分离，最终得到固体Fe2O3，所以步骤④的操作步骤是过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量。（5）由于实验中铁元素无损耗，根据铁元素守恒得，每片补血剂中m(Fe)＝÷10＝0.07 a g。 二、检验试剂与应用 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。 实践应用 1.配合物Na3[Fe(CN)6]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)6]3－，中心离子为Fe3＋，配位数为6 C.1 mol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该配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA 【答案】A 【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键，不存在非极性键，A项错误；配合物Na3[Fe(CN)6]中，配离子为[Fe(CN)6]3－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，B项正确；CN－中碳原子与氮原子之间存在1个σ键，CN－与Fe3＋之间的配位键属于σ键，则1 mol配合物Na3[Fe(CN)6]中σ键数目为(6＋6)×NA ＝12NA，C项正确；该配合物为离子化合物，易电离，其电离方程式为Na3[Fe(CN)6]===3Na＋＋[Fe(CN)6]3－，1 mol该配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA，D项正确；故选A。 2.实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲()，它遇Fe2＋形成橙红色配合物，结构如下图，下面说法不正确的是 (　　) 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 【答案】C 【解析】铁与氮之间的化学键为配位键。 3.Fe、Cu都是重要的材料元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。 （1）Fe位于元素周期表的________区，基态Fe2＋的价电子轨道表示式为________。 （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化学方程式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－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，则含该离子的配合物的化学式是________________________________。 ②铁的另一种配合物铁氰化钾K3[Fe(CN)6]俗称赤血盐，可用于检验Fe2＋，两者反应生成带有特征蓝色的沉淀，请用离子方程式说明原理______________； 该赤血盐配体的电子式为___________。 【答案】（1）d　 （2）①[Fe(SCN)]2＋ ②3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓ [∶C⋮⋮N∶]－ 【解析】（1）Fe为26号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于第4周期Ⅷ族，属于d区；铁原子失去4s能级的2个电子形成Fe2＋，其价电子排布式为3d6，价电子轨道表示式为。（2）①Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋。②赤血盐与Fe2＋反应的离子方程式为3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓；其配体CN－的电子式为[∶C⋮⋮N∶]－。 考点一 Fe2＋、Fe3＋的检验方法 【例1】为检验某溶液中是否含有Fe2＋和Fe3＋，某同学进行了下列实验，其中不正确的是 (　　) A．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液不变为红色，通入少量氯气，溶液变为红色，证明原溶液中不含Fe3＋，含有Fe2＋ B．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液不变为红色，用试管另取少量溶液，加入NaOH溶液，有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，证明原溶液中不含Fe3＋，含有Fe2＋ C．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液变为红色，用试管另取少量溶液，加入NaOH溶液，出现红褐色沉淀，证明原溶液中不含Fe2＋，含有Fe3＋ D．用试管取少量溶液，加入KSCN溶液，溶液变为红色，用试管另取少量溶液，加入少量酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾的紫红色褪去，证明原溶液中含有Fe3＋和Fe2＋ 【答案】C 【解析】向溶液中加入KSCN溶液，溶液不变为红色，说明原溶液中不含Fe3＋，通入少量氯气，溶液变为红色，说明原溶液中含有Fe2＋，故A正确；向溶液中加入KSCN溶液，溶液不变为红色，说明原溶液中不含Fe3＋，另取少量溶液，加入NaOH溶液，有白色沉淀生成，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，即Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3，说明原溶液中不含Fe3＋，含有Fe2＋，故B正确；向溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色，向溶液中加入NaOH溶液，出现红褐色沉淀，两个实验均说明原溶液中含有Fe3＋，不能说明原溶液中是否含有Fe2＋，故C不正确；向溶液中加入KSCN溶液，溶液变为红色，说明原溶液中含有Fe3＋，另取少量溶液，加入少量酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾的紫红色褪去，说明原溶液中含有Fe2＋，故D正确。 【变式1-1】铁的化合物常见的有：①FeO　②Fe2O3　③Fe3O4 ④FeS　⑤Fe(OH)3　⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O ⑦FeSO4，将上述物质分别溶于足量稀盐酸后进行实验，已知K3[Fe(CN)6]溶液遇亚铁盐会产生蓝色沉淀。下列说法不正确的是 (　　) A．滴加KSCN溶液不显红色，滴加新制氯水后显红色的是①④⑦ B．加铜片能发生反应2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋的是②⑤⑥ C．滴加KSCN溶液显红色，滴加KMnO4溶液紫色褪去的是③ D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，能产生蓝色沉淀的是①③④⑦溶液，高锰酸钾的紫红色褪去，证明原溶液中含有Fe3＋和Fe2＋ 【答案】B 【解析】题述含铁元素的化合物溶于足量稀盐酸后的溶液中含Fe2＋不含Fe3＋的为①FeO、④FeS、⑦FeSO4；含Fe3＋不含Fe2＋的为②Fe2O3、⑤Fe(OH)3、⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O；既含Fe2＋又含Fe3＋的为③Fe3O4；A项说明溶液中含Fe2＋不含Fe3＋，符合题意的为①④⑦；B项说明溶液中含有Fe3＋，符合题意的为②③⑤⑥；C项说明溶液中既含Fe2＋又含Fe3＋，符合题意的为③；D项说明溶液中含有Fe2＋，符合题意的为①③④⑦。 【变式1-2】下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是 (　　) 选项 操作和现象 结论或目的 A 向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色 红砖中含有氧化铁 B 向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色 黑色固体中没有Fe3O4 C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色 该Fe(NO3)2试样已经变质 D 向某溶液中加入H2O2，然后再加入KSCN溶液变红色 原溶液中含有Fe2＋ 【答案】A 【解析】B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使黑色固体中有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项中NO(H＋)具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，不能证明样品是否变质，错误；D项中若原溶液中无Fe2＋而存在Fe3＋，也有此现象，错误。 考点二 检验Fe2＋、Fe3＋的特效试剂 【例2】邻二氮菲(phen)与Fe2＋生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe (phen)3]2＋，可用于Fe2＋浓度的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。下列说法正确的是 (　　) A．邻二氮菲的一氯代物有8种 B．[Fe(phen)3]2＋中Fe2＋的配位数为3 C．邻二氮菲的熔点主要取决于所含化学键的键能 D．溶液酸性太强时无法用邻二氮菲测定Fe2＋的浓度，其原因可能是邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键而减弱与Fe2＋的配位能力 【答案】D 【解析】邻二氮菲分子中含有4种不同位置的H原子，故其一氯代物有4种，A错误；N原子上有孤电子对，易形成配位键，在邻二氮菲分子内有2个N原子，则Fe2＋和3个邻二氮菲形成配合物时，Fe2＋的配位数为6，B错误；邻二氮菲是由分子构成的分子晶体，物质熔点高低取决于分子间作用力的大小，与分子内所含化学键的键能无关，C错误；用邻二氮菲测定Fe2＋浓度时应控制pH在2～9的适宜范围，因为当H＋浓度较高时，邻二氮菲中的N优先与H＋形成配位键，导致与Fe2＋配位能力减弱；当OH－浓度较高时，OH－与Fe2＋反应，也影响与邻二氮菲配位，D正确。 【变式2-1】乳酸亚铁[(CH3CHOHCOO)2Fe]是一种食品铁强化剂。某同学为检验其中的铁元素设计了如下方案，其中不合理的是 (　　) A．向乳酸亚铁溶液中滴加铁氰化钾溶液，出现蓝色沉淀 B．向乳酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，出现灰绿色沉淀 C．向乳酸亚铁溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液，振荡后紫色褪去 D．向乳酸亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，无现象，再加入氯水，溶液变红 【答案】C 【解析】Fe2＋和[Fe(CN)6]3－反应产生Fe3[Fe(CN)6]2蓝色沉淀，A方案合理；Fe2＋和OH－反应产生Fe(OH)2白色沉淀，该沉淀迅速转变为灰绿色，最终变为红褐色，B方案合理；乳酸亚铁分子中含有醇羟基，该结构也易被酸性高锰酸钾溶液氧化，故该方案不能说明乳酸亚铁中含有Fe2＋，C方案不合理；向乳酸亚铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，无现象，说明溶液中不含Fe3＋，再加入氯水，溶液变红，说明溶液中有Fe3＋生成，则Fe3＋只能是Fe2＋被氧化得来的，故该方案可以检验乳酸亚铁中铁元素，D方案合理。 【变式2-2】下列关于配合物的方法不正确的是 (　　) 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 【答案】C 【解析】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。 基础达标 1．证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( ) A．依次滴加氯水和硫氰化钾溶液后，溶液显红色 B．先滴加硫氰化钾溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 C．通入氨气，产生白色沉淀，无红褐色沉淀 D．加入锌片，片刻取出，质量减轻；加入铜片，片刻取出，质量不变 【答案】B 【解析】A项，先滴加氯水，氯气将Fe2+氧化成Fe3+，即使原溶液不含Fe3+，滴加KSCN溶液后也显红色，无法证明原溶液是否含有Fe3+，故A错误； B项，KSCN与Fe3+作用使溶液显红色，与Fe2+作用无此现象，先滴加KSCN溶液，不显红色，说明原溶液不含有Fe3+，再滴加氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中有Fe3+，证明原溶液含有Fe2+，故B正确；C项，溶液中若含有Mg2+也有该现象，故C错误；D项，溶液中若含有Cu+，也有该现象，故D错误；故选B。 2．Fe3O4有抗腐蚀效果，如钢铁制品的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用，在钢铁制品表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜，来用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。四氧化三铁溶于盐酸后生成三价铁离子和二价铁离子，下列试剂可用于检验该溶液中是否含有Fe2＋的是 (　　) A．NaOH溶液　　　　　B．KSCN溶液 C．酸性KMnO4溶液 D．氯水 【答案】C 【解析】加NaOH溶液时，若有Fe2＋存在而生成Fe(OH)2，也会被生成的Fe(OH)3的红褐色掩盖，现象不明显；加KSCN溶液可检验Fe3＋无法检验Fe2＋；加入氯水无明显现象，故A、B、D均不对；滴加少量酸性KMnO4溶液，若紫红色褪去，则证明有Fe2＋存在。 3．二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室可用邻二氮菲()测定铁的含量，邻二氮菲能与Fe2+形成橙红色配离子，该配离子中Fe2+与氮原子形成的配位键共有 (　　) A．6个 B．4个 C．2个 D．8个 【答案】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。 4．配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验，设NA为阿伏加德罗常数的值，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)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该配合物电离得到阴、阳离子数共4NA 【答案】A 【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；配合物Na3[Fe(CN)6]中，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，B正确；1 mol配合物Na3[Fe(CN)6]中σ键数目为(6+6)×NA =12NA，C正确；该配合物为离子化合物，易电离，其电离方程式为Na3[Fe(CN)6]=3Na++[Fe(CN)6]3-，1 mol该配合物电离得到阴、阳离子数共 4NA，D正确。 5．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。下列叙述不正确的是 (　　) 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、配位键 【答案】C 【解析】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，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，正确。 6．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 【答案】A 【解析】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。 7．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）乙二胺四乙酸中碳原子的杂化轨道类型是________________。 【答案】（1）4　（2）①N>O>C　②NA （3）sp2、sp3 【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，处于半充满稳定状态，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）乙二胺四乙酸中碳原子为—CH2、—COOH，前者碳原子以单键连接4个原子为四面体结构，为sp3杂化，—COOH中碳原子含有1个双键为sp2杂化。 综合应用 8．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋； 乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是 (　　) 试剂 选项　 　 甲组 乙组 A 　　新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液 B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液 C KOH溶液 溴水 D 溴水 酸性KMnO4溶液 【答案】B 【解析】甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要排除Fe3＋的干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是与Fe3＋不反应。溴水符合条件，实验现象是溴水颜色变浅，酸性KMnO4溶液也符合条件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，实验现象是溶液紫色变浅。乙组，在Fe2＋存在的条件下检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋即可，Fe2＋不会造成干扰。 9．下列实验中，依据操作及现象，得出的结论正确的是 (　　) 选项 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＋ 【答案】D 【解析】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。 10．某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁，可用邻二氮菲测定Fe2＋的含量，适宜pH范围为2~9，反应原理为Fe2++3phen=[Fe(phen)3]2+。邻二氮菲(平面形)与琥珀酸亚铁结构简式如图。下列说法正确的是 ( ) A．琥珀酸具有旋光性 B．[Fe(phen)3]2+中，Fe2+的配位数为3 C．当pH<2时，邻二氮菲中的N会优先与H+形成配位键 D．邻二氮菲中N原子的孤电子对占据2p轨道 【答案】C 【解析】A项，琥珀酸中不含手性碳原子，所以没有旋光性，故a错误；B项，[Fe(phen)3]2+中，每个邻二氮菲分子中两个氮原子与Fe2+形成2个配位键，该配离子中配体是3个，所以Fe2+的配位数为6，故b错误；C项，当pH<2时，邻二氮菲中的N含有孤电子对，会优先与H+形成配位键，故c正确；D项，邻二氮菲中N原子的孤电子对占据sp2杂化轨道，不是2p轨道，故d错误；故选C。 11．乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种常用的补铁剂。下列有关说法错误的是 ( ) A．基态核外电子的运动状态有24种 B．乳酸分子[]中键与键的数目比为： C．乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为：O＞C＞H＞Fe D．乳酸分子为手性分子 【答案】B 【解析】A项，基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe原子失去最外层2个电子得Fe2+，核外每个电子运动状态均不同，则基态Fe2+核外电子的运动状态有24种，A正确；B 项，乳酸分子的结构式为，单键为键，双键中有1个键与1个键，则键与键的数目比为11∶1，B错误；C 项，元素非金属性越强，电负性越大，乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为：O＞C＞H＞Fe，C正确；DA项，乳酸分子最中间的C原子是手性碳，则乳酸分子是手性分子，D正确；故选B。 12．富马酸亚铁(FeC4H4O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示： 下列说法正确的是 ( ) A．富马酸分子中有手性碳原子 B．富马酸分子中σ键与π键的数目比为11：2 C．富马酸亚铁中铁元素的价电子排布为 D．富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe 【答案】D 【解析】A项，结合富马酸的结构模型可知，富马酸的结构式为，故分子中无手性碳原子，故A错误；B项，单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，故富马酸分子中σ键与π键的数目比为11：3，故B错误；C项，亚铁离子的价电子排布式为3d54s1，故C错误；D项，富马酸亚铁(FeC4H4O4)中Fe为金属元素，电负性最小，非金属元素中，非金属性越强，电负性越大，故各元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe，故D正确；故选D。 13．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，但空间结构不同 【答案】B 【解析】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能级处于半充满状态，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>S>C>H>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。 14．将0．2 mol·L－1的KI溶液和0．05 mol·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 (　　) 实验编号 实验操作 实验现象 ① 滴入KSCN溶液 溶液变红色 ② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成 ③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成 ④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色 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 【答案】D 【解析】将0．2 mol·L－1的KI溶液和0．05 mol·L－1 Fe2 (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。 15．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C12H12O6 B．1 mol该有机物最多可以和3 mol 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 【答案】D 【解析】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 mol该有机物最多可与4 mol 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。 16．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N C．1 mol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配合物电离共得到3NA阴阳离子 【答案】A 【解析】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；配位键也属于σ键，1 mol配合物中σ键数目为(6＋5×1＋1)×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 mol配合物电离共得到3NA阴阳离子，D正确。 17．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分子的空间结构为__________。 （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)，该配离子中Fe2＋与氮原子形成配位键共有________个。 【答案】（1）1s22s22p2　（2）sp　（3）平面三角形　（4）6 【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，所以其空间结构为平面三角形。（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。 18．铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。 （1）基态Fe原子核外电子排布式为 。 （2）邻二氮菲(phen)与Fe2+生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe(phen)3]2+，可用于补铁剂中Fe2+的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。 ①邻二氮菲的一氯代物有 种。 ②补铁剂中的Fe2+易被氧化变质，请从结构角度解释其原因： 。 ③用邻二氮菲测定Fe2+浓度时应控制pH为5~6的适宜范围，请解释原因： 。 （3）邻二氮菲结构中包含吡啶环()，含有类似结构的物质通常具有一定的碱性，已知碱性强弱：>>。请解释原因： 。 【答案】（1）1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2 （2） 4 Fe2+的价电子排布式是3d6，易失去一个电子形成3d5稳定结构 当H+浓度较高时，邻二氮菲中的N体现碱性，会优先与酸反应生成盐，导致与Fe2+配位能力减弱，而当OH-浓度较高时，OH-与Fe2+反应生成沉淀，也影响Fe2+与邻二氮菲配位 （3）类似吡咯环结构的物质呈现碱性是因为N原子有孤电子对，给出电子与H+形成配位键，-CH3是推电子基团，使中N原子更易给出电子，-Cl是吸电子基团，使中N原子难以给出电子，故碱性强弱为＞＞ 【解析】（1）铁元素的原子序数为26，基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；（2）①如图，邻二氮菲分子中含有4种不同位置的H原子，故其一氯代物有4种；②从结构角度来看，Fe2+的价电子排布式是3d6，易失去一个电子形成3d5稳定结构，故易被氧化成Fe3+；③用邻二氮菲测定Fe2+浓度时应控制pH在适宜范围，这是因为当H+浓度较高时，邻二氮菲中的N体现碱性，会优先与酸反应生成盐，导致与Fe2+配位能力减弱，而当OH-浓度较高时，OH-与Fe2+反应生成沉淀，也影响Fe2+与邻二氮菲配位；（3）类似吡咯环结构的物质呈现碱性是因为N原子有孤电子对，给出电子与H+形成配位键，-CH3是推电子基团，使中N原子更易给出电子，-Cl是吸电子基团，使中N原子难以给出电子，故碱性强弱为＞＞。 19．Fe、Cu都是重要的材料元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。 （1）Fe位于元素周期表的________区，Fe2＋的价层电子轨道表示式为_______________。 （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，还可以以其他个数比配合。请按要求填空： ①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___________________。 ②铁的另一种配合物铁氰化钾K3[Fe(CN)6]俗称赤血盐，可用于检验Fe2＋，两者反应生成带有特征蓝色的沉淀，请用离子方程式说明原理_______________， 该赤血盐其配体的电子式为__________________。 【答案】（1）d （2）①[Fe(SCN)]2＋ ②3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓ 【解析】（1）Fe元素为26号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于第四周期第Ⅷ族，属于d区元素；铁原子失去4s能级两个电子形成Fe2＋，价电子为3d6，价层电子轨道表示式为；（2）①Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋；②反应的离子方程式为3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓；其配体为CN－，它的电子式为。 20．已知：I2遇淀粉溶液变蓝。某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题： （1）分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0．1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是___________。 （2）甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴新制氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________。 （3）乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0．5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴新制氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_______。 （4）丙组同学取10 mL 0．1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0．1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验： ①第一支试管中加入淀粉溶液，溶液变蓝； ②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀； ③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是_______(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有_______(填离子符号)。 （5）丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成黄色，发生反应的离子方程式为_______________。 【答案】（1）防止Fe2＋被氧化 （2）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ （3）隔绝空气(排除氧气对实验的影响) （4）Fe2＋ Fe3＋ （5）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 【解析】（1）Fe2＋具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2＋被氧化。（2）溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl2溶液与新制氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。（3）甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水的小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。（4）实验②中的K3[Fe(CN)6]溶液用于检验Fe2＋。（5）溶液变为黄色，说明生成了Fe3＋；Fe2＋具有还原性，H2O2具有氧化性；H2O2→H2O，O元素化合价从－1→－2，降低1；Fe2＋→Fe3＋，Fe元素化合价从＋2→＋3，升高1。根据化合价升降总数相等、电荷守恒及原子守恒，配平离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 21．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。 （1）EDTA中碳原子的杂化轨道类型为 ；EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为 。 （2）Fe3+的基态核外电子排布式为 。 （3）EDTA与正二十一烷的相对分子质量非常接近，但EDTA的沸点(540.6 ℃)比正二十一烷的沸点(100 ℃)高，其原因是 。 （4）X中的配位原子是 。 【答案】（1）sp2、sp3 H<C<N<O （2）1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5 （3）EDTA可形成分子间氢键 （4）N、O 【解析】（1）由EDTA的结构可知其中碳原子采取sp3和sp2杂化；同周期主族元素从左到右，电负性逐渐增大，则C、N、O的电负性依次增大，H的电负性弱于C，则涉及元素的电负性：H<C<N<O。（2）基态Fe原子的核外电子排布式可用[Ar]3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2表示，失去3个电子变成Fe3+，基态Fe3+的核外电子排布式可用[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5表示。（3）EDTA存在分子间氢键，所以其沸点比正二十一烷的沸点高。（4）由分子结构可知X中的配位原子是N和O。 22．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 Ⅱ、查阅资料 ①多糖铁的化学式为(C6H10O5)n Fe，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 。 （3）现象1为： ； 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 。 （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： 。 【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： 。 （7）多糖补铁剂中铁元素的质量分数为 (用a和m表示) 【答案】（1）+2、+3 （2） 盐酸 K3[Fe(CN)6]溶液 （3）溶液出现红色 （4）维生素C将Fe3+还原为Fe2+ （5） 2Fe3++ Cu=2Fe2++ Cu2+ （6） 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O （7） 【解析】（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、+3；（2）①由图分析可知试剂A为盐酸，溶解多糖铁；②试剂B为铁氰化钾溶液，检验亚铁离子；（3）加入KSCN溶液变为血红色，证明有铁离子；（4）维生素C将Fe3+还原为Fe2+；（5）铜制容器与Fe3+反生反应，离子方程式为2Fe3++ Cu=2Fe2++ Cu2+；（6）氢氧化铁转化成氧化铁固体的化学方程式：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O；（7）m片补铁剂经上述处理后反应产生Fe2O3质量是a g，则氧化铁的物质的量为，则n(Fe)=2n(Fe2O3)=，铁元素的质量分数为，化简为。 23．琥珀酸亚铁(C4H4O4Fe)不溶于水，在胃液中能够溶解，其结构简式为。 某化学兴趣小组对琥珀酸亚铁的一些性质及纯度进行探究。回答下列问题： （1）为检验琥珀酸亚铁晶体是否氧化变质，可将其溶解于一定量的盐酸后，加入　　　　(填化学式)溶液，观察溶液颜色的变化。  （2）为测定琥珀酸亚铁的纯度，准确称量10 g琥珀酸亚铁晶体置于石英玻璃管中，按下图装置进行实验。 ①上述装置的连接顺序为 (填字母)；试剂X的名称为 。 ②B装置的仪器名称是 ，其作用是 。 ③实验中选用氢氧化钡溶液而不是氢氧化钙溶液，除了因为氢氧化钙微溶于水，其溶液吸收CO2的量少外，还因为___________________________________。 （3）若反应完全后，精确测量反应后装置中产生的沉淀的质量为39.4 g，则琥珀酸亚铁晶体的纯度为 ；如果没有装置B，测得的纯度会 (填“偏高”“偏低”或“不变”)。 【答案】（1）KSCN （2）①ADCB 浓硫酸 ②球形干燥管　防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C，干扰实验 ③等质量的二氧化碳反应产生碳酸钡的质量大于碳酸钙，误差小 （3）86% 偏高 【解析】（1）琥珀酸亚铁晶体氧化变质会生成铁离子，检验铁离子的方法是将晶体溶解在盐酸中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色。（2）①本实验的原理是在氧气气流中加热琥珀酸亚铁产生氧化铁、二氧化碳和水，利用浓硫酸除去水蒸气，用氢氧化钡溶液吸收CO2并测量产生的二氧化碳的质量，所以装置的连接顺序为ADCB；试剂X为浓硫酸，其作用是除去二氧化碳气体中的水蒸气。②B装置的仪器名称为球形干燥管，其作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C，干扰二氧化碳含量的测定。③氢氧化钡和二氧化碳反应生成碳酸钡，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙，等质量的二氧化碳产生碳酸钡的质量大于碳酸钙，误差较小。（3）生成碳酸钡沉淀的质量为39.4 g，根据质量守恒定律可得关系式：C4H4O4Fe~4CO2~4BaCO3，生成39.4 g碳酸钡沉淀需要琥珀酸亚铁的质量为8.6 g，所以琥珀酸亚铁的纯度为86%；如果没有装置B，会导致生成碳酸钡的质量变大，测得的纯度偏高。 拓展培优 24.丁二酮肟可用于镍的检验和测定，其结构如图： （1）Ni元素基态原子电子排布式为　　　　，价电子轨道表示式为　　　　，其中未成对电子数为　　　　。  （2）1 mol丁二酮肟含有的σ键数目是　　　　，已知CN-与N2互为等电子体。推算HCN分子中σ键和π键数目之比为　　　　。  （3）与氮原子同族的P的最简单氢化物，它的空间结构是　　，它是含有　　　键的　　　分子。  （4）C的杂化方式是　　　　，它的空间结构是　　　　。  （5）丁二酮肟镍分子内含有的作用力有　　　　（填字母）。  a.配位键 b.离子键 c.氢键 d.范德华力 【答案】（1）1s22s22p63s23p63d84s2　　2 （2）15NA　1∶1 （3）三角锥形　极性　极性 （4）sp2杂化　平面三角形 （5）ac 【解析】（1）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。（2）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。（3）与氮原子同族的P的氢化物为PH3，中心P原子价电子对数为3+=4，P原子采用sp3杂化，空间结构是三角锥形，它是含有P—H极性键的极性分子。（4）C中心C原子价电子对数为3+=3，C原子采用sp2杂化，空间结构是平面三角形。（5）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，CN、O—N、C—C、C—H间存在共价键，故选a、c。 25.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。 （1）EDTA中碳原子的杂化轨道类型为　　　；EDTA中四种元素的电负性由小到大的顺序为　　　　。  （2）基态Fe3+的核外电子排布式为　　　　；1 mol EDTA中含有σ键和π键的数目比为　　。  （3）EDTA与正二十一烷的相对分子质量非常接近，但EDTA的沸点（614.2 ℃）比正二十一烷的沸点（356 ℃）高，其原因是　　　　。  （4）X中的配位原子是　　　　。  【答案】（1）sp2、sp3　H<C<N<O （2）1s22s22p63s23p63d5（或［Ar］3d5）　35∶4 （3）EDTA分子间可形成氢键　（4）N、O 【解析】（1）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强，C、N、O的电负性依次增强，且H的电负性弱于C，则元素的电负性：H<C<N<O。 （2）基态Fe原子的核外电子排布式为［Ar］3d64s2或1s22s22p63s23p63d64s2，失去3个电子变成Fe3+，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，碳氧双键中有一个π键，1 mol EDTA分子中含有35 mol σ键、4 mol π键，故其中σ键和π键的数目比为35∶4。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $