微项目 补铁剂中铁元素的检验（教学课件）化学鲁科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦补铁剂中铁元素的检验，核心知识点包括Fe²⁺和Fe³⁺的价态检验、配合物特征颜色应用及更优检验试剂的筛选。课堂从生活富铁食品与贫血问题导入，通过问题驱动连接分子间作用力与配合物性质，学习支架涵盖实验方案设计、小组讨论及现象分析。 其亮点是以真实情境驱动科学探究与实践，通过小组合作设计并对比不同溶解方式（蒸馏水与酸）的实验现象，分析配合物稳定性及pH影响（如邻二氮菲检验Fe²⁺的适宜pH为2-9），体现科学思维。强化物质结构决定性质的化学观念，学生能提升实验设计与证据推理能力，教师可借助此资源落实素养导向教学。

第二章 微粒间相互作用与物质性质 第四节　 分子间作用力 微项目 补铁剂中铁元素的检验 鲁科版选择性必修2 补铁药片中铁元素价态的检验 1 知识导航 寻找更优的检验试剂 2 知识导航 重点：铁元素价态的检验。 难点：寻找更优的检验试剂。 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。 明·教学目标 教学模型：问题驱动→概念建构→应用迁移 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 。 思考： 铁是人体必需的微量元素中含量最多的一种，如何合理补铁呢？ 如果患有贫血，需要怎样补铁呢？ 引·新课导入 生活中的富铁食品 问题驱动 情景导入 01 补铁药片中铁元素价态的检验 探·知识奥秘 从化验单上你能看出什么问题？如何解决？ 一、补铁药片中铁元素价态的检验 贫血，需要补铁 探·知识奥秘 补铁药物种类繁多，常见的有效成分是什么？ 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，其中多种为亚铁离子的配合物。在补铁药物中也有铁离子的配合物，如蛋白琥珀酸铁等。 一、补铁药片中铁元素价态的检验 补铁剂中铁元素如何检验呢？ 探·知识奥秘 药片里是否含有Fe2+？里面的Fe2+是否被氧化成了Fe3+？ 在分析化学中，配合物的形成（或配位反应）通常用于鉴定、分离某些离子，或对溶液进行比色分析，以测定有关离子的浓度。 一、补铁药片中铁元素价态的检验 请设计实验方案，检验补铁药片中铁元素的价态 探·知识奥秘 一、补铁药片中铁元素价态的检验 由于 Fe2+ 具有还原性，药品在保存过程中可能生成 Fe3+。 探·知识奥秘 一、补铁药片中铁元素价态的检验 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：白色沉淀迅速灰绿色最终红褐色沉淀 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 探·知识奥秘 Fe2+ 与 Fe3+ 在水溶液中均有颜色，但是在浓度较低时肉眼几乎观察不到；不过，它们形成配合物后往往会显示特征颜色，且颜色较深。 一、补铁药片中铁元素价态的检验 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 探·知识奥秘 实验方案设计与实施 请设计实验方案，检验补铁药片（如琥珀酸亚铁）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。 一、补铁药片中铁元素价态的检验 3.补铁药片中铁元素价态的检验 实验任务 实验方案 实验现象 溶解固 体样品 检验Fe2+ 检验Fe3+ 探·知识奥秘 3.补铁药片中铁元素价态的检验 一、补铁药片中铁元素价态的检验 实验任务 实验方案 实验现象 溶解固 体样品 检验Fe2+ 检验Fe3+ ⑴小组讨论，设计实验，汇报实验方案。 ①小组一 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 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 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 探·知识奥秘 ②小组二 一、补铁药片中铁元素价态的检验 3.补铁药片中铁元素价态的检验 ⑴小组讨论，设计实验，汇报实验方案。 探·知识奥秘 3.补铁药片中铁元素价态的检验 实验任务 实验方案 实验现象 溶解固 体样品 检验Fe2+ 检验Fe3+ ⑴小组讨论，设计实验，汇报实验方案。 ②小组二 用稀硫酸溶解，将所得试剂分成两份 得到悬浊液 向其中一份试剂中加入K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀 向另一份试剂中加入KSCN溶液 溶液变红 一、补铁药片中铁元素价态的检验 探·知识奥秘 讨论 1. 对于同一批药片，用 KSCN 溶液检验Fe3+，有的小组观察到溶液变红，说明药片被氧化，但也有的小组没有观察到该现象。对比实验过程发现：用酸溶解药片配制成悬浊液的小组，用 KSCN 溶液检验 Fe3+ 观察到溶液变红，而用蒸馏水溶解药片的小组没有观察到溶液变红。请讨论导致这种差异的原因，以及对于实验条件的选取有哪些启示。 2. 有小组利用能使酸性 KMnO4 溶液褪色的方法检验 Fe2+，但是受到了一些同学的质疑。你认为质疑这一检验方法的原因是什么，应如何在真实、复杂的体系中便捷地检验 Fe2+。 3.补铁药片中铁元素价态的检验 ⑵小组讨论，实验方案和结构分析。 一、补铁药片中铁元素价态的检验 探·知识奥秘 3.补铁药片中铁元素价态的检验 ⑵小组讨论，实验方案和结构分析。 ①为什么溶解方式不同，带来的实验现象不同？ Fe3+ 的水合离子［Fe(H2O)6］3+ 呈淡紫色（稀溶液时为无色），但因 Fe3+ 极易水解，故未充分酸化的水溶液会由于有［Fe(OH)］2+ 存在而显黄色。随着 pH 升高，Fe3+ 水解程度增大，可生成 Fe(OH)3 胶体或沉淀。用 KSCN 溶液检验 Fe3+ 时，SCN- 会与OH- 竞争结合 Fe3+。由于 OH- 更易与 Fe3+ 结合，在 pH>3 时，SCN- 无法竞争到Fe3+； 一、补铁药片中铁元素价态的检验 探·知识奥秘 ⑵小组讨论，实验方案和结构分析。 ①为什么溶解方式不同，带来的实验现象不同？ 在 pH<3 时，OH- 浓度很小，这时 SCN- 可以竞争到 Fe3+，从而能观察到溶液变红色。 由此可知，用 SCN- 检验 Fe3+ 须在酸性条件下进行 一、补铁药片中铁元素价态的检验 探·知识奥秘 ②结合说明书思考以上方法检验补铁剂中的Fe2+是否可行？ ⑵小组讨论，实验方案和结构分析。 考虑到补铁药片中可能含有其他还原剂，利用能使酸性 KMnO4 溶液褪色的方法无法说明溶液中含有 Fe2+ 了解到很多配 合物具有特征颜色，可以在离子检验中发挥作用。那么，能否利用配合物直接检验 Fe2+ 呢？ 一、补铁药片中铁元素价态的检验 探·知识奥秘 一、补铁药片中铁元素价态的检验 在遇到陌生现象希望寻找其发生的原因时，可以按下列思路进行: 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。 列出体系中存在的微粒 逐一判断每一种微粒是否有可能是影响因素 筛选出潜在的影响因素 作出解释、猜想 析·典型范例 【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＋ C 一、补铁药片中铁元素价态的检验 02 寻找更优的检验试剂 探·知识奥秘 因为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。这是人们筛选检验试剂的思路。 二、寻找更优的检验试剂 1.筛选检验试剂的方法 2.寻找更优的检验试剂 实验方案设计与实施 1. 请你预测以下物质是否有可能与 Fe2+、Fe3+ 形成配合物。如果能形成，会是与哪个原子形成配位键？ 探·知识奥秘 二、寻找更优的检验试剂 2.寻找更优的检验试剂 ⑴小组讨论，设计实验，汇报实验方案。 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 检验试剂是否与Fe3+形成配位键 探·知识奥秘 2.寻找更优的检验试剂 二、寻找更优的检验试剂 ⑵请小组完成实验探究 探·知识奥秘 二、寻找更优的检验试剂 2.寻找更优的检验试剂 ⑵请小组完成实验探究 探·知识奥秘 二、寻找更优的检验试剂 2.寻找更优的检验试剂 ⑶记录实验现象及结论 FeCl3 FeSO4 苯酚 KSCN 邻二氮菲 EDTA-2Na 溶液显紫色 无明显现象 溶液变红 溶液变浅黄色 无明显现象 溶液变橙色 无明显现象 无明显现象 探·知识奥秘 二、寻找更优的检验试剂 2.寻找更优的检验试剂 ⑶记录实验现象及结论 血红色 黄色 EDTA-2Na 乙二胺四乙酸二钠盐 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。 探·知识奥秘 二、寻找更优的检验试剂 2.寻找更优的检验试剂 ⑶记录实验现象及结论 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，这种离子可表示为［Fe(phen)3］2+。 Fe2+ +2H+ H+ H+ +Fe2+ Fe3+ 可使用KSCN特征检验； Fe2+可使用邻二氮菲特征检验。 探·知识奥秘 3. 探究邻二氮菲检验Fe2+的适宜环境 二、寻找更优的检验试剂 实验方案设计与实施 2. 酸碱性对于你选出的检验试剂形成配合物的显色是否会产生影响？请根据Fe2+、Fe3+ 的性质以及所选试剂的结构特点作出预测，并设计实验探索该配体作为检验试剂的适用范围。 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 探·知识奥秘 二、寻找更优的检验试剂 3. 探究邻二氮菲检验Fe2+的适宜环境 探·知识奥秘 3. 探究邻二氮菲检验Fe2+的适宜环境 ⑴记录实验现象及结论 二、寻找更优的检验试剂 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·知识奥秘 3. 探究邻二氮菲检验Fe2+的适宜环境 ⑴记录实验现象及结论 二、寻找更优的检验试剂 探·知识奥秘 3. 探究邻二氮菲检验Fe2+的适宜环境 二、寻找更优的检验试剂 ⑵从结构或平衡角度解释 Fe2+ +2H+ H+ H+ +Fe2+ 加酸： Fe2+ +2OH- +Fe(OH)2 加碱： 配体受酸碱性影响 中心离子受酸碱性影响 邻二氮菲检验Fe2+最适PH范围是2-9 H+与Fe2+竞争邻二氮菲 OH-与邻二氮菲竞争Fe2+ 探·知识奥秘 二、寻找更优的检验试剂 讨论 1. 结合上述实验说出什么试剂在什么条件下适合用于检验 Fe2+、Fe3+。 2. 请将作出的预测、设计的实验方案、观察到的实验现象等结合起来，分析得出结论。 3. 说明检验试剂与 Fe2+ 显色的酸碱性条件，并借助相关知识进行解释。 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。 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·知识奥秘 4.比色法 由于溶液颜色的深浅与有色物质的浓度有关，可以通过比较颜色深浅确定有色物质的浓度，这种方法称为比色法，其中最简单的是目视比色法。 目视比色法的基本思路为：用该物质的已知浓度且浓度较大的溶液通过稀释配制一系列浓度呈等差分布的溶液，在一定条件下显色后作为标准色阶；然后将待测溶液在相同条件下显色，并与标准色阶进行比较，从而确定待测物质的浓度。 二、寻找更优的检验试剂 探·知识奥秘 总结 二、寻找更优的检验试剂 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。 探·知识奥秘 2.配合物在检验离子中的应用 二、寻找更优的检验试剂 （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。 总结 探·知识奥秘 项目成果展示 二、寻找更优的检验试剂 借助配合物检验 金属离子 选择合适的 检验试剂 选择适宜的 酸碱性 配合物有明 显的颜色 配合物比较 稳定 中心原子受酸 碱性的影响 配体受酸碱 性的影响 配位键越强 越稳定 配体中可配位的原子 数越多越稳定 配合物的稳定性有差异，配合 物之间可以相互转化 析·典型范例 【例1】 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 D 二、寻找更优的检验试剂 理·核心要点 补铁剂中铁元素的检验 补铁药片中铁元素价态的检验 寻找更优的检验试剂 Fe2＋和Fe3＋的检验方法 Fe2＋和Fe3＋形成的配合物的颜色 筛选检验试剂的方法 寻找更优的检验试剂 探究邻二氮菲检验Fe2+的适宜环境 补铁药片中铁元素价态的检验 比色法 练·技能实战 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 C 练·技能实战 2．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 B 练·技能实战 3.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 B 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 感谢 您的聆听 THANKS https://www.zxxk.com/user/13354804 鲁科版选择性必修2 $