高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2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秀课后练习题

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微项目　补铁剂中铁元素的检验——应用配合物进行物质检验[项目学习目标]　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量检验。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。[项目活动目的]利用配合物的特征颜色检验补铁药片中的Fe2＋和Fe3＋，测定Fe2＋的含量，体会配合物的使用价值。【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药品取一片药片，用蒸馏水溶解，将所取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 【思考·讨论】根据以上现象，请思考以下问题：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SCN－检验Fe3＋需在酸性条件下进行。【项目活动2】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)根据配合物理论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？苯酚、硫氰化钾(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能与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能与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pHFe2＋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，加入氢氧化钠后，橙红色逐渐加深，后又变浅邻二氮菲检验Fe2＋的适宜pH范围为2～9探究酸碱性对硫氰化钾与Fe3＋配位的影响向FeCl3溶液中加入盐酸，再滴入硫氰化钾溶液，然后逐滴加入氢氧化钠溶液加入盐酸时，溶液变红，加入氢氧化钠溶液后，红色逐渐变浅SCN－与Fe3＋需在酸性条件下可以配位 【思考·讨论】为何金属离子配合物的显色会受酸碱性的影响？答案　H＋或者OH－会与金属离子和配体配位产生竞争。4．探究配合物的稳定性实验任务实验方案实验现象结论探究EDTA－2Na、KSCN与Fe3＋配位的稳定性向FeCl3溶液中滴入硫氰化钾溶液，再滴入EDTA－2Na溶液溶液变红，滴入EDTA－2Na溶液后变黄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溶液溶液变为紫色，滴入EDTA－2Na溶液后变为黄色EDTA－2Na与Fe3＋配位更稳定 【思考·讨论】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都可以与金属离子配合，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)配合物的应用①用于印染、涂料。②用于金属离子的检验。如Fe2＋的检验试剂可选择邻二氮菲(pH 2～9)或铁氰化钾K3[Fe(CN)6]；Fe3＋的检验可选择硫氰化钾(酸性条件下)、苯酚或者亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]。③用于判断反应能否发生。④用于测定溶液的浓度。(2)配合物的转化一般稳定性弱的配合物易转化为稳定性强的配合物，但中心离子和配体的浓度也会影响配合物的转化。1．CO常会使人中毒，是因为CO与血红蛋白结合能力比氧气强，但是治疗方案常为高压氧治疗，这是为什么？答案　因为配体浓度会影响配合物的转化，高压氧的氧气浓度大，可以发生由血红蛋白与CO的结合转为与氧气的结合。2．铁强化酱油中加有NaFeEDTA，其配离子结构如下图，则Fe3＋的配位数为(　　)A．3  B．4  C．5  D．6答案　D解析　与铁相连的原子有N和O，其中N已形成三个键，故N与Fe之间为配位键；O－也为饱和的化学键，若与铁相连，则只能形成配位键。3．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。下列叙述中正确的是(　　)A．a和b中N原子均采取sp3杂化B．b中Ca2＋的配位数为4C．a中配位原子是C原子D．b中含有共价键、离子键和配位键答案　A解析　A项，a中N原子有3对σ键电子对，含有1个孤电子对，b中N原子有4个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，b为配离子，Ca2＋的配位数为6，错误；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，不含离子键，错误。4．下列大气污染物中，能与人体血红蛋白中的Fe2＋以配位键结合而引起中毒的气体是(　　)A．SO2  B．CO2  C．NO2  D．CO答案　D解析　CO能与人体血红蛋白中的Fe2＋以配位键结合，CO与血红蛋白中的Fe2＋配合的能力远远大于O2与血红蛋白中Fe2＋配合的能力，因此CO一旦与血红蛋白中的Fe2＋配合，O2就很难与血红蛋白中的Fe2＋配合，机体出现缺氧现象，即引起机体中毒。5．下列过程与配合物无关的是(　　)A．向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液出现红色B．用Na2S2O3溶液溶解照相底片上没有感光的AgBrC．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色加深D．向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先出现白色沉淀，继而沉淀消失答案　C解析　A中形成[Fe(SCN)6]3－，B中形成可溶性的配合物Na3[Ag(S2O3)2]，D中先生成Al(OH)3沉淀，当NaOH过量时生成[Al(OH)4]—。C中发生：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，与配合物无关。6．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6C．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。7．已知向含有Zn2＋的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn(OH)2生成，继续滴加氨水使其过量，沉淀又溶解，生成了[Zn(NH3)4]2＋。此外，Zn(OH)2既可溶于盐酸，生成Zn2＋；又可溶于过量的NaOH溶液，生成ZnO；所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。现有四组离子，每组有两种金属离子。请各选一种试剂，将它们两者分开。可供选择的试剂有：A．硫酸   B．盐酸C．硝酸   D．氢氧化钠溶液E．氨水根据上述内容填写下表：离子组选用试剂(字母代号)沉淀物化学式保留在溶液中的离子(1)Zn2＋和Al3＋   (2)Zn2＋和Mg2＋   (3)Zn2＋和Ba2＋   (4)Mg2＋和Al3＋    答案　(1)E　Al(OH)3　[Zn(NH3)4]2＋　(2)D(或E) 　Mg(OH)2　ZnO(或[Zn(NH3)4]2＋)　(3)A　 BaSO4　Zn2＋　(4)D　Mg(OH)2　[Al(OH)4]－解析　本题给出的知识信息是Zn(OH)2的两性和可生成溶于水的[Zn(NH3)4](OH)2。运用它们的化学性质，选择适当试剂加以分离。(1)Zn2＋和Al3＋的分离：由于Zn(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，不能用酸、碱加以区分，但Zn2＋可与过量氨水反应，生成[Zn(NH3)4]2＋，Al3＋无此性质，可选用氨水(E)为试剂，生成沉淀Al(OH)3，保留在溶液中的离子为[Zn(NH3)4]2＋。(2)Zn2＋和Mg2＋的分离：因Zn(OH)2为两性，Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH(D)为试剂，将Zn2＋和Mg2＋区分开，沉淀为Mg(OH)2，保留在溶液中的离子为ZnO。此外，还可用氨水(E)予以分离。(3)Zn2＋和Ba2＋的分离：由于BaSO4难溶于水且不溶于酸，而ZnSO4能溶于水，可选用H2SO4(A)为试剂，将Zn2＋和Ba2＋区分开。沉淀为BaSO4，保留在溶液中的离子为Zn2＋。(4)Mg2＋和Al3＋的分离：Al(OH)3有两性，能溶于过量的NaOH溶液中。Mg(OH)2为沉淀，且不溶于过量的NaOH溶液，可选用NaOH(D)为试剂，将Mg2＋和Al3＋区别开。沉淀是Mg(OH)2，保留在溶液中的离子是[Al(OH)4]－。