第2章 微项目 补铁剂中铁元素的检验（同步练习）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修2（鲁科版）

微项目　补铁剂中铁元素的检验 基础过关练 1.(2025海南文昌中学月考)铁氰化钾可用来检验Fe2+,工业上采用“氯气氧化法”制备:2K4[Fe(CN)6]+Cl2 2K3[Fe(CN)6]+2KCl。下列说法正确的是(　　)  A.K3[Fe(CN)6]中既含离子键又含非极性键、配位键 B.K4[Fe(CN)6]中铁元素化合价为+3价,配位数为6 C.CN-的电子式为 D.HCN中碳原子的杂化轨道类型为sp2,其空间结构为V形 2.(2025山东济南一中期中)乙酰乙酸乙酯存在酮式与烯醇式的互变异构,其中烯醇式可与Fe3+结合产生紫色配离子,其结构如图所示,下列有关该配离子的说法正确的是(　　)  A.基态Fe3+有23种不同空间运动状态的电子 B.该配离子中含有6个配体 C.该配离子中碳原子的杂化轨道类型有sp2、sp3 D.该配离子中含有离子键、配位键 3.(2025河南省实验中学月考)实验小组利用螯合剂邻二氮菲(可用phen表示,结构为)与Fe2+形成的配合物[Fe(phen)3]2+(结构如图所示)进行如下实验(忽略溶液体积变化)。下列说法正确的是(　　)  A.[Fe(phen)3]2+中Fe2+的配位数为3 B.phen中有7个π键 C.颜色逐渐变浅说明与phen的配位能力:H+>Fe2+ D.现象X为溶液颜色持续变深 4.(2025山东淄博阶段测试)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　　　　　　　　　　　　。  (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　　　　　。  能力提升练 　　　　　　　　　　　　　　　  1.(2024山东泰安阶段练习)铁及其化合物在生产生活中应用非常广泛,回答下列问题: (1)有历史记载的第一种配合物是Fe4[Fe(CN)6]3(普鲁士蓝)。[Fe(CN)6]4-中σ键数目为　　　　,[Fe(CN)6]4-的空间结构为　　　　。已知可溶性氰化物如KCN有剧毒,但普鲁士蓝无毒,请从结构角度解释原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁,可用邻二氮菲(phen)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)与琥珀酸亚铁的结构如图。  ①下列说法正确的是　　　　。  a.琥珀酸不具有旋光性 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 ②补铁剂中Fe2+易变质,请从结构角度解释其原因　　　　　　　　　　　　。  2.(创新题新考法)(2025山东省实验中学诊断测试)某小组通过测定吸光度的方法确定配位化合物的配体数x。 已知:a.Fe2+能与邻二氮菲(phen)形成稳定的橙红色配离子:Fe2++xphen [Fe(phen)x]2+,生成的配离子能吸收波长为510 nm的光。  b.根据朗伯—比尔定律,其他条件相同时,溶液吸光度A与其物质的量浓度c成正比:A=kc,可在吸光度最高点得到配合物配比。 Ⅰ.配制溶液 (1)用Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O(M=392 g·mol-1)晶体配制80 mL c(Fe2+)=5.0×10-4 mol·L-1的溶液,用分析天平称取该晶体的质量是　　　　g(分析天平精确度为0.000 1 g)。另准确配制5.0×10-4 mol·L-1的邻二氮菲溶液备用。  Ⅱ.测定吸光度 取若干试管编号,按照下表用量混合反应溶液,并依次测定波长为510 nm时溶液的吸光度。  编号 V(Fe2+)/ mL V(phen)/ mL V(缓冲 溶液)/mL V(蒸 馏水)/mL 1 0.00 1.20 1.20 0.60 2 0.06 1.14 1.20 0.60 3 a 1.08 1.20 0.60 …… n 1.20 0.00 1.20 0.60 (2)表格中a的数值为　　　　。  (3)所测定的结果如图所示,可求得配体数x=　　　　。  Ⅲ.结果分析 该小组同学发现实验过程中实测的吸光度与文献数值有一定偏差,继续探究原因。 查阅资料:Fe3+也能与phen配位,形成淡蓝色配合物。 提出猜想:在配制Fe(NH4)2(SO4)2溶液时,可能有部分溶质被氧气氧化。 (4)小组同学设计实验验证了猜想的正确性,其操作和现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)甲同学提出,为排除上述干扰,可在配制Fe(NH4)2(SO4)2溶液时,加入少量Fe粉,但乙同学认为不可以,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  经查阅资料,小组同学最终选用了盐酸羟胺(HONH3Cl)代替铁粉完成了实验,配平下列离子方程式:2Fe3++2HON 　　　　+N2↑+　　　　+2H2O。  答案与分层梯度式解析 微项目　补铁剂中铁元素的检验 基础过关练 1.C　K3[Fe(CN)6]中K+和[Fe(CN)6]3-之间存在离子键,Fe3+与CN-之间存在配位键,C与N之间存在极性键,不含非极性键,A错误;K4[Fe(CN)6]中K显+1价,CN-带一个单位负电荷,根据化合物中各元素的化合价代数和为0可知,铁元素化合价为+2价,B错误;CN-与N2互为等电子体,根据N2的电子式可知CN-的电子式为,C正确;HCN中碳原子的价电子对数为2+(4-1-3)=2,故其杂化轨道类型为sp,HCN的空间结构为直线形,D错误。 2.C　基态26Fe原子失去4s能级上的2个电子和3d能级上的1个电子形成Fe3+,则基态Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5,电子占据14个原子轨道,故有14种不同空间运动状态的电子,A错误;该配离子中含有6个配位键,有3个配体,B错误;该配离子中的双键C原子采用sp2杂化,饱和C原子采用sp3杂化,C正确;该配离子中不含离子键,D错误。 3.C　[Fe(phen)3]2+中Fe2+与6个N原子配位,配位数为6,A错误;phen中有一个类似于菲环的14中心14电子大π键,B错误;随溶液酸性增强,phen中的N优先与H+形成配位键,颜色逐渐变浅说明与phen的配位能力:H+>Fe2+,C正确;滴加NaOH中和H+,溶液颜色变深,继续滴加NaOH,OH-与Fe2+反应生成白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,溶液颜色不是持续变深,D错误。 4.答案　(1)sp2、sp3　H<C<N<O (2)1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) (3)EDTA分子间可形成氢键 (4)N、O 解析　(1)由EDTA的结构可知其中碳原子采取sp3、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,则四种元素的电负性:H<C<N<O。 (2)基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,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。 (3)EDTA分子间能形成氢键,所以其沸点比正二十一烷的沸点高。 (4)由X的结构可知X中的配位原子是N和O。 能力提升练 1.答案　(1)12　八面体形　普鲁士蓝中的Fe2+与CN-以配位键结合,剧毒的氰根离子几乎不可能游离出来 (2)①ac　②Fe2+的价电子排布式为3d6,再失去1个电子形成半充满的3d5较稳定结构,故易被氧化 解析　(1)Fe4[Fe(CN)6]3的配体CN-中存在三键,1个三键中只有1个σ键,配位数为6,配位键为σ键,则1个[Fe(CN)6]4-中含有σ键个数为6+6=12,Fe2+的价电子对数是6,[Fe(CN)6]4-的空间结构为八面体形。 (2)①琥珀酸不是手性分子,不具有旋光性,故a正确;[Fe(phen)3]2+中,每个邻二氮菲分子中的两个氮原子与Fe2+形成2个配位键,则Fe2+的配位数为6,故b错误;邻二氮菲中的N含有孤电子对,当pH<2时,会优先与H+形成配位键,故c正确;邻二氮菲中N原子的孤电子对占据1个sp2杂化轨道,故d错误。 2.答案　(1)0.019 6 (2)0.12 (3)3 (4)取少量样品溶液,滴加几滴KSCN溶液,溶液变为红色 (5)铁和铁离子反应生成亚铁离子,导致溶液中亚铁离子浓度增大,使得Fe2++xphen [Fe(phen)x]2+平衡正向移动,使实验误差较大　2Fe2+　4H+ 解析　(1)配制80 mL c(Fe2+)=5.0×10-4 mol·L-1的溶液,需要用100 mL的容量瓶进行配制,则用分析天平称取该晶体的质量为5.0×10-4 mol·L-1×0.10 L×392 g·mol-1=0.019 6 g。 (2)通过控制变量法进行对比实验,研究某一因素对实验结果的影响,实验中要保持溶液的总体积相同,则表格中a的数值为0.12。 (3)由题图可知,V(Fe2+)=0.3 mL时吸光度数值最大,分析表格数据可知,此时V(phen)=0.9 mL,由Fe2++xphen [Fe(phen)x]2+可知,=,解得x=3。 (5)铁和Fe3+反应生成Fe2+,导致溶液中Fe2+浓度增大,使得Fe2++xphen [Fe(phen)x]2+平衡正向移动,使实验误差较大;根据原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒可配平该反应为2Fe3++2HON 2Fe2++N2↑+4H++2H2O。 素养解读　本题以配合物的配体数的确定为实验载体综合考查实验方案设计、离子检验等知识,解题时要注意控制变量法的应用,体现了科学探究与创新意识的化学学科核心素养。 1 学科网（北京）股份有限公司 $