化學(xué)微項(xiàng)目 補(bǔ)鐵劑中鐵元素的檢驗(yàn)——應(yīng)用配合物進(jìn)行物質(zhì)檢驗(yàn)多媒體教學(xué)ppt課件

這是一份化學(xué)微項(xiàng)目 補(bǔ)鐵劑中鐵元素的檢驗(yàn)——應(yīng)用配合物進(jìn)行物質(zhì)檢驗(yàn)多媒體教學(xué)ppt課件，共60頁(yè)。PPT課件主要包含了必備知識(shí)·素養(yǎng)奠基，多齒配體，關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成，428%，課堂檢測(cè)·素養(yǎng)達(dá)標(biāo)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)方法
2.Fe2+和Fe3+形成的配合物的顏色
3.螯合物(1)定義:_________形成的配合物。(2)特征:比金屬離子與其配體生成的類似配合物穩(wěn)定性___,用途更___。(3)常見(jiàn)的螯合劑:EDTA、環(huán)狀配體冠醚類螯合劑。
【情境·思考】螯合物是配合物的一種,在螯合物的結(jié)構(gòu)中,一定有一個(gè)或多個(gè)多齒配體提供多對(duì)電子與中心體形成配位鍵?！膀敝阁π返拇筱Q,此名稱比喻多齒配體像螃蟹一樣用兩只大鉗緊緊夾住中心體。螯合物在工業(yè)中用來(lái)除去金屬雜質(zhì),如水的軟化、去除有毒的重金屬離子等。比如重金屬生產(chǎn)和使用的工廠使用重金屬捕捉劑來(lái)沉淀重金屬離子,達(dá)到凈化廢水的效果。
據(jù)以上材料思考:什么是螯合物?螯合物與普通配合物相比較有什么優(yōu)勢(shì)?提示:螯合物是由中心離子和多齒配體結(jié)合而成的具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的配合物。其優(yōu)勢(shì)是比金屬離子與其配體生成的類似配合物穩(wěn)定性更高,用途更廣。
項(xiàng)目活動(dòng)1:補(bǔ)鐵藥片中鐵元素價(jià)態(tài)的檢驗(yàn)鐵元素是構(gòu)成人體的必不可少的元素之一,缺鐵會(huì)影響人體的健康和發(fā)育,最常見(jiàn)的是缺鐵性貧血,世界衛(wèi)生組織的調(diào)查表明,大約有50%的女童、20%的成年女性、40%的孕婦會(huì)發(fā)生缺鐵性貧血。補(bǔ)鐵是通過(guò)食物或?qū)Ｓ脿I(yíng)養(yǎng)劑為人體額外補(bǔ)充必需的、適量的無(wú)機(jī)鐵或有機(jī)鐵化合物,從而補(bǔ)充鐵元素以達(dá)到強(qiáng)身健體、預(yù)防或輔助治療疾病目的的過(guò)程。主要通過(guò)口服或者注射一些含鐵制品來(lái)進(jìn)行補(bǔ)充,那么補(bǔ)鐵藥主要有哪些?其中含有的鐵元素的價(jià)態(tài)是什么?帶著這些問(wèn)題,我們一起研究一下補(bǔ)鐵藥中鐵元素的價(jià)態(tài)吧!
【活動(dòng)探究】1.實(shí)驗(yàn)用品琥珀酸亞鐵片、KSCN溶液、稀鹽酸、氯水、研缽、試管、燒杯、膠頭滴管2.實(shí)驗(yàn)方案:(1)溶解固體樣品:取幾粒琥珀酸亞鐵片,將其在研缽中研成粉末狀,然后將粉末溶于稀鹽酸中。
(2)Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)①步驟:在一支試管中加入2～3 mL琥珀酸亞鐵溶液,滴加少量KSCN溶液,觀察顏色,然后再加入新制氯水,振蕩,靜置,觀察顏色變化。
②現(xiàn)象:滴加KSCN溶液,溶液顏色沒(méi)有變化(但是實(shí)際操作中可能會(huì)顯示淺紅色),再滴加新制氯水后,溶液變?yōu)榧t色。③結(jié)論:琥珀酸亞鐵中含有Fe2+,反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl- 、Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3。
【思考·討論】(1)在做Fe2+的檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)中,加入KSCN溶液后,有些同學(xué)在未加新制氯水的情況下,溶液中也產(chǎn)生了紅色,其可能的原因是什么?提示:在溶解過(guò)程中或操作中,沒(méi)有隔絕空氣,導(dǎo)致少量的Fe2+被空氣中的氧氣氧化。
(2)在做Fe3+的檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)時(shí),老師將所有同學(xué)分成兩組,一組用蒸餾水溶解琥珀酸亞鐵片形成懸濁液,一組用鹽酸溶解琥珀酸亞鐵片形成懸濁液,結(jié)果用蒸餾水的一組未見(jiàn)紅色,而用鹽酸的一組看到了紅色,這是什么原因?提示:Fe3+的水合離子[Fe(H2O)6]3+呈淡紫色,但因Fe3+極易水解,故未充分酸化的水溶液會(huì)由于有[Fe(OH)]2+存在顯黃色,隨著pH的升高,Fe3+水解程度增加,可以生成Fe(OH)3膠體或沉淀,用SCN-檢驗(yàn)時(shí),在pH>3時(shí),SCN-無(wú)法競(jìng)爭(zhēng)到Fe3+,故不會(huì)變色;當(dāng)pH3時(shí),SCN-無(wú)法競(jìng)爭(zhēng)到Fe3+,故不會(huì)變色;當(dāng)pH10%,所以不可以服用。
答案:(1)硫氰化鉀溶液(2)Mn +5Fe2++8H+====Mn2++5Fe3++4H2O(3)①酸式滴定管　20.00?、诋?dāng)溶液滴到最后一滴時(shí),顏色為紫色,且半分鐘內(nèi)不變色?、跘　④不可以
3.鐵是人體必需的微量元素,治療缺鐵性貧血的常見(jiàn)方法是服用補(bǔ)鐵藥物?！八倭Ψ啤?主要成分:琥珀酸亞鐵,呈暗黃色)是市場(chǎng)上一種常見(jiàn)的補(bǔ)鐵藥物。該藥品不溶于水但能溶于人體中的胃酸。某同學(xué)為了檢測(cè)“速力菲”藥片中Fe2+的存在,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):
(1)試劑1是________。?(2)加入KSCN溶液后,在未加新制氯水的情況下,溶液中也產(chǎn)生了紅色,其可能的原因是_________________________________________________________。?(3)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)放置一段時(shí)間,溶液的顏色會(huì)逐漸褪去。為了進(jìn)一步探究溶液褪色的原因,甲、乙、丙三位同學(xué)首先進(jìn)行了猜想:
基于乙同學(xué)的猜想,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證乙同學(xué)的猜想是否正確。寫(xiě)出有關(guān)的實(shí)驗(yàn)操作、預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。(不一定填滿,也可以補(bǔ)充)
(4)另一同學(xué)為了檢測(cè)“速力菲”藥片中鐵元素的含量,設(shè)計(jì)并進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):①取樣、碾碎,并稱取2.0 g,加入過(guò)量鹽酸,攪拌使其完全溶解;②向所得溶液中先加入足量H2O2溶液,再加入足量氨水,充分反應(yīng)后過(guò)濾并洗滌沉淀;③將所得固體灼燒至恒重,得0.8 g紅棕色固體。④計(jì)算:“速力菲”藥片中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______。
【解析】(1)試劑1用于溶解樣品,可以選用稀鹽酸或者稀硫酸。(2)少量亞鐵離子被空氣中的氧氣氧化成鐵離子,所以加入KSCN溶液后,在未加新制氯水的情況下,溶液中也產(chǎn)生了紅色。(3)乙同學(xué)認(rèn)為溶液中的SCN-被過(guò)量的氯水氧化,溶液紅色才會(huì)消失;所以可以設(shè)計(jì)加入KSCN觀察,如果溶液變紅證明猜想正確;或者加入氯化鐵溶液,如果溶液不變紅色,說(shuō)明乙同學(xué)的猜想是合理的,如果溶液變紅色,說(shuō)明乙同學(xué)的猜想是不合理的。
(4)另一同學(xué)為了檢測(cè)“速力菲”藥片中鐵元素的含量,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)思路:雙氧水將亞鐵離子氧化為鐵離子,鐵離子與氨水反應(yīng)生成氫氧化鐵沉淀,氫氧化鐵灼燒得0.8 g Fe2O3固體。根據(jù)鐵原子守恒可以列出關(guān)系式:
“速力菲”藥片中鐵元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 ×100%=28%;
答案:(1)稀鹽酸(或稀硫酸溶液) (2)Fe2+被空氣中氧氣氧化成Fe3+(3)
項(xiàng)目活動(dòng)2:尋找更優(yōu)的檢驗(yàn)試劑相同金屬與不同的配體形成配合物,顏色可以完全不同。普通的水合亞鐵離子,能吸收紅色的可見(jiàn)光發(fā)生d-d躍遷,所以看起來(lái)是綠色。因?yàn)閐-d躍遷吸光系數(shù)很小(即吸收能力不是很強(qiáng)),所以亞鐵離子的顏色很淺。而血液中的亞鐵是與卟啉配位的,結(jié)構(gòu)如圖,
這個(gè)結(jié)構(gòu)被稱為血紅素,通過(guò)圖示可以看出,血紅素是一種螯合物。血紅素對(duì)可見(jiàn)光的吸收主要來(lái)自卟啉π電子的π-π*躍遷以及Fe到卟啉π*軌道的金屬-配體電子轉(zhuǎn)移(MLCT)。這兩個(gè)吸收的波長(zhǎng)與[Fe(H2O)6]2+的完全不同,所以造成了二者顏色的巨大差異。同時(shí),以上兩個(gè)吸收的吸光系數(shù)比d—d躍遷大得多,所以血液的顏色比[Fe(H2O)6]2+要深得多。所以選擇不同的配位劑可能會(huì)有不同的檢驗(yàn)的效果,那么我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步研究檢驗(yàn)鐵的試劑還有哪些更好的吧!
【活動(dòng)探究】1.Fe2+、Fe3+形成配合物的實(shí)驗(yàn)探究?！緦?shí)驗(yàn)用品】硫酸亞鐵溶液、氯化鐵溶液、苯酚、KSCN、鄰二氮菲、乙二胺四乙酸二鈉鹽
【實(shí)驗(yàn)步驟】(1)在四支試管中分別加入硫酸亞鐵溶液,分別向四支試管中滴加苯酚、硫氰化鉀、鄰二氮菲、EDTA二鈉鹽四種試劑,觀察顏色變化。
現(xiàn)象:每種溶液中均有顏色變化,但是鄰二氮菲顏色變化最明顯,硫酸亞鐵溶液由淺綠色變成橙紅色。結(jié)論:Fe2+與四種物質(zhì)均可以形成配合物,鄰二氮菲是Fe2+檢驗(yàn)的特效試劑。
(2)在四支試管中分別加入氯化鐵溶液,分別向四支試管中滴加苯酚、硫氰化鉀、鄰二氮菲、EDTA二鈉鹽四種試劑,觀察顏色變化。
現(xiàn)象:每種溶液中均有顏色變化,滴加苯酚的溶液變紫色,滴加硫氰化鉀的溶液變紅色,滴加鄰二氮菲的溶液變?yōu)榈t色,滴加EDTA二鈉鹽溶液顯黃色,但是顏色變化不明顯。結(jié)論:Fe3+與四種物質(zhì)均可以形成配合物,苯酚和硫氰化鉀顏色變化最明顯,苯酚和硫氰化鉀是Fe3+檢驗(yàn)的特效試劑。
2.Fe2+、Fe3+檢驗(yàn)中配體作為檢驗(yàn)試劑的條件選擇。【實(shí)驗(yàn)用品】硫酸亞鐵溶液、鄰二氮菲、NaOH溶液、稀硫酸【實(shí)驗(yàn)步驟】(1)在一支試管中加入硫酸亞鐵溶液,向試管中滴加鄰二氮菲,觀察顏色變化;然后將溶液分成兩份,一份滴加NaOH,觀察現(xiàn)象,一份滴加稀硫酸,觀察顏色變化。
現(xiàn)象:硫酸亞鐵溶液由淺綠色變成橙紅色,加入NaOH溶液后,溶液顏色變淺直至產(chǎn)生白色沉淀;加入稀硫酸后溶液顏色變淺,直至消失。結(jié)論:鄰二氮菲是Fe2+檢驗(yàn)的特效試劑,其顯色與溶液的pH有關(guān),適宜范圍在2～9之間。
(2)在一支試管中加入氯化鐵溶液,向試管中滴加硫氰化鉀,觀察顏色變化;將溶液分成兩份,一份中加入NaOH溶液,另一份中加入鹽酸,觀察溶液顏色的變化。
現(xiàn)象:開(kāi)始滴加硫氰化鉀的溶液后變紅色,一份滴加NaOH后溶液顏色變淺,最終生成紅褐色沉淀;一份加入鹽酸,溶液顏色沒(méi)有明顯變化。結(jié)論:硫氰化鉀檢驗(yàn)Fe3+時(shí)受溶液pH的影響,其中檢驗(yàn)時(shí)的pHC>H>CuD. 與 互為等電子體,但空間構(gòu)型不同
【解析】選B。[Cu(EDTA)]SO4中所含的化學(xué)鍵有硫酸根離子與配離子之間是離子鍵,硫酸根離子、EDTA內(nèi)部是共價(jià)鍵,EDTA與銅離子之間是配位鍵,氫鍵不屬于化學(xué)鍵,故A錯(cuò)誤;EDTA中有6個(gè)“—CH2—”和4個(gè)“—COOH”,“—CH2—”中碳原子為sp3雜化,“—COOH”中碳原子為sp2雜化,所以EDTA中碳原子的雜化軌道類型為sp2、sp3,故B正確;同一主族中,從上向下,元素第一電離能逐漸減小,同一周期中,元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大呈增大趨勢(shì),但N原子最外層的2p能級(jí)處于半滿狀態(tài),是一種較穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所以它的第一電離能高于同周期
相鄰的元素,[Cu(EDTA)]SO4的組成元素的第一電離能順序?yàn)镹>O>H>C>S>Cu,故C錯(cuò)誤; 中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)= ,沒(méi)有孤電子對(duì),故 為正四面體結(jié)構(gòu), 與 互為等電子體, 也為正四面體結(jié)構(gòu),故D錯(cuò)誤。
4.將0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液等體積混合后,取混合液分別完成下列實(shí)驗(yàn),能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡“2Fe3++2I- 2Fe2++I2”的是(　　)
已知:離子方程式:3Fe2++2[Fe(CN)6]3-====Fe3[Fe(CN)6]2↓(藍(lán)色沉淀)。A.①和②　　　B.②和④　　　C.③和④　　　D.①
【解析】選D。將0.2 ml·L-1的KI溶液和0.05 ml·L-1Fe2(SO4)3溶液等體積混合后,根據(jù)方程式可知碘離子過(guò)量,因此只需要證明溶液中含F(xiàn)e3+即能證明此反應(yīng)為可逆反應(yīng),能建立化學(xué)平衡。①向溶液中滴入KSCN溶液,溶液變紅,則說(shuō)明溶液中有Fe3+,即能說(shuō)明反應(yīng)存在平衡,①正確;②由于碘離子過(guò)量,所以向溶液中滴入AgNO3溶液一定有黃色沉淀生成,不能說(shuō)明反應(yīng)存在平衡,②錯(cuò)誤;③無(wú)論反應(yīng)存不存在平衡,溶液中均存在Fe2+,滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有藍(lán)色沉淀生成,③錯(cuò)誤;④無(wú)論反應(yīng)存不存在平衡,溶液中均有I2,滴入淀粉溶液后溶液均變藍(lán)色,故不能證明存在平衡,④錯(cuò)誤;答案選D。
5.(2020·東城區(qū)高一檢測(cè))鐵元素不僅可以與SCN-、CN-等離子形成配合物,還可以與CO、NO等分子以及許多有機(jī)試劑形成配合物?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)基態(tài)鐵原子有________個(gè)未成對(duì)電子;?(2)CN-有毒,含CN-的工業(yè)廢水必須處理,用TiO2作光催化劑可將廢水中的CN-轉(zhuǎn)化為OCN-,并最終氧化為N2、CO2①C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是________;?②1 ml CN-中含有σ鍵的數(shù)目為_(kāi)_______;?
(3)乙二胺四乙酸能和Fe2+形成穩(wěn)定的水溶性配合物乙二胺四乙酸鐵鈉,原理如圖:乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高得多,原因是_____________________________________________________。?
【解析】(1)基態(tài)鐵原子的核外電子排布為:1s22s22p63s23p63d64s2,3d6中最多容納10個(gè)電子,現(xiàn)在有6個(gè),先占據(jù)單個(gè)的,所以只有2個(gè)成對(duì),還有4個(gè)未成對(duì);(2)①同周期第一電離能自左而右具有增大趨勢(shì),所以第一電離能O>C。由于氮元素原子2p能級(jí)有3個(gè)電子,處于半滿穩(wěn)定狀態(tài),能量較低,第一電離能大于相鄰元素,所以C、N、O三種元素的第一電離能由大到小的順序是N>O>C;②1 ml CN-含有碳氮三鍵,其中1個(gè)是σ鍵,個(gè)數(shù)為NA。(3)乙二胺分子間可以形成氫鍵,三甲胺分子間不能形成氫鍵,所以乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺,但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高得多。