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(共23張PPT)
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)
思考：
正常補(bǔ)鐵劑中鐵元素的價(jià)態(tài)是+2，怎樣檢驗(yàn)補(bǔ)鐵劑中鐵元素的價(jià)態(tài)是否發(fā)生了變化？
1.了解金屬離子可以形成豐富多彩的配合物，許多配合物都具有顏色；知道可以利用形成的配合物的特征顏色對金屬離子進(jìn)行定性檢驗(yàn)。
2．了解配合物的穩(wěn)定性各不相同，配合物之間可以發(fā)生轉(zhuǎn)化；知道如何在實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)配合物的穩(wěn)定性及轉(zhuǎn)化關(guān)系選擇實(shí)驗(yàn)條件。
能結(jié)合宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象從微粒之間相互作用等角度描述和分析配位反應(yīng)和平衡，并能說明其在實(shí)際問題中的應(yīng)用。 （變化觀念與平衡思想）
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配位化學(xué)的發(fā)展推動了化學(xué)各分支學(xué)科的發(fā)展。例如，在分析化學(xué)中，配合物的形成（或配位反應(yīng)）通常用于鑒定、分離某些離子，或?qū)θ芤哼M(jìn)行比色分析，以測定有關(guān)離子的濃度。
在本項(xiàng)目活動中，將利用配合物的特征顏色來檢驗(yàn)補(bǔ)貼藥片中的Fe2+和Fe3+，并測定Fe2+的含量，體會配合物的使用價(jià)值。
補(bǔ)鐵藥物種類繁多，常見的有效成分有硫酸亞鐵、琥珀酸亞鐵、富馬酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵等，其中多種為亞鐵離子的配合物。在補(bǔ)鐵藥物中也有鐵離子的配合物，如蛋白琥珀酸鐵等。
由于Fe2+具有還原性，藥品在保存過程中可能生成Fe3+。Fe2+與Fe3+在水溶液中均有顏色，但是在濃度較低時(shí)肉眼幾乎觀察不到；不過，它們形成配合物后往往會顯示特征顏色，且顏色較深。例如，向幾乎無色的0.001mol L-1Fe3+溶液中滴加KSCN溶液后，溶液立即變紅，這便是利用具有特殊顏色的配合物進(jìn)行離子檢驗(yàn)的實(shí)例。
實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與實(shí)施
請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)補(bǔ)鐵藥片（如琥珀酸亞鐵）中鐵元素是否為二價(jià)，并檢驗(yàn)藥片在保存過程中鐵元素是否部分氧化為三價(jià)。
項(xiàng)目活動1　補(bǔ)鐵藥片中鐵元素價(jià)態(tài)的檢驗(yàn)
試驗(yàn)任務(wù) 實(shí)驗(yàn)方案（一） 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
1.溶解固體樣品
2.檢驗(yàn)Fe2+
3.檢驗(yàn)Fe3+
將琥珀酸亞鐵藥片充分研磨，并用稀硫酸溶解。
得到懸濁液，靜置分層。
琥珀酸亞鐵藥片中含有難溶物質(zhì)。
取少量上清液于試管中，滴加適量酸性KMnO4溶液。
酸性KMnO4溶液褪色。
琥珀酸亞鐵藥片中含有Fe2+。
另取少量上清液于試管中，滴加適量KSCN溶液。
試管中溶液變紅。
琥珀酸亞鐵藥片中含有Fe3+。
試驗(yàn)任務(wù) 實(shí)驗(yàn)方案（二） 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
1.溶解固體樣品
2.檢驗(yàn)Fe2+
3.檢驗(yàn)Fe3+
將同一批琥珀酸亞鐵藥片充分研磨，并用蒸餾水溶解。
得到懸濁液，靜置分層。
琥珀酸亞鐵藥片中含有難溶物質(zhì)。
取少量上清液于試管中，滴加適量酸性KMnO4溶液。
酸性KMnO4溶液褪色。
琥珀酸亞鐵藥片中含有Fe2+。
另取少量上清液于試管中，滴加適量KSCN溶液。
試管中溶液不變紅。
琥珀酸亞鐵藥片中不含有Fe3+。
討論
1.對于同一批藥片，用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+，有的小組觀察到溶液變紅，說明藥片被氧化，但也有的小組沒有觀察到該現(xiàn)象。對比實(shí)驗(yàn)過程發(fā)現(xiàn)：用酸溶解藥片配制成懸濁液的小組，用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+觀察到溶液變紅，而用蒸餾水溶解藥片的小組沒有觀察到溶液變紅。請討論這種差異的原因，以及對于實(shí)驗(yàn)條件的選取有哪些啟示。
Fe3+的水合離子[Fe(H2O)6]3+成淡紫色（稀溶液時(shí)為無色），但因Fe3+極易水解，故未充分酸化的水溶液會由于有[Fe(OH)6]2+存在而成黃色。隨pH升高，F(xiàn)e3+水解程度增大，可生成Fe(OH)3膠體或沉淀。由于OH-更易與Fe3+結(jié)合，在pH>3時(shí)，SCN-無法競爭到Fe3+，在pH<3時(shí)，OH-濃度很小，這時(shí)SCN-可以競爭到Fe3+，從而觀察到溶液變紅。由此可知，用SCN-檢驗(yàn)Fe3+須在酸性條件下進(jìn)行。
討論
2.有小組利用能使酸性KMnO4溶液褪色的方法檢驗(yàn)Fe2+，但是受到了一些同學(xué)的質(zhì)疑。你認(rèn)為這一檢驗(yàn)方法的原因是什么，應(yīng)如何真實(shí)、復(fù)雜的體系中便捷地檢驗(yàn)Fe2+。
在檢驗(yàn)Fe2+時(shí)，酸性KMnO4溶液褪色只能說明溶液中存在具有還原性的物質(zhì)，考慮到補(bǔ)鐵藥片中可能含有其他還原劑，因此無法說明溶液中含有Fe2+。
也就是說以上方案一和方案二中用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2+，最終無法說明溶液中含有Fe2+。前面你了解到很多配合物具有特征顏色，可以在離子檢驗(yàn)中發(fā)揮作用。那么，能否利用配合物直接檢驗(yàn)Fe2+呢？
項(xiàng)目活動2　尋找更優(yōu)的檢驗(yàn)試劑
篩選檢驗(yàn)試劑的思路：
配合物的顏色越深，越有利于檢驗(yàn)出金屬離子；穩(wěn)定性越強(qiáng)，受環(huán)境干擾越小。
實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)與實(shí)施
1.請你預(yù)測以下物質(zhì)是否可能與Fe2+、Fe3+形成配合物。如果能形成，會是與哪個(gè)原子形成配位鍵？
供選用的試劑：苯酚、硫氰酸鉀（KSCN）、鄰二氮菲（phen， ）、乙二胺四乙酸二鈉鹽（EDTA-2Na)。
試驗(yàn)任務(wù) 實(shí)驗(yàn)方案 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
1.檢驗(yàn)試劑是否與Fe2+形成配位鍵
2.檢驗(yàn)試劑是否與Fe3+形成配位鍵
分別取等體積、等濃度的Fe2+溶液置于四只①②③④相同的潔凈試管中，依次滴加3滴苯酚、硫氰酸鉀、鄰二氮菲、乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液。
分別取等體積、等濃度的Fe3+溶液置于四只ABCD相同的潔凈試管中，依次滴加3滴苯酚、硫氰酸鉀、鄰二氮菲、乙二胺四乙酸二鈉鹽溶液。
①試管中:無現(xiàn)象
②試管中:無現(xiàn)象
③試管中:橙紅色
④試管中:淡綠色
與Fe2+能形成配位鍵：苯酚、硫氰酸鉀不能；鄰二氮菲、乙二胺四乙酸二鈉鹽能。
A試管中:紫色
B試管中:紅色
C試管中:無現(xiàn)象
D試管中:黃色
與Fe3+能形成配位鍵：苯酚、硫氰酸鉀、乙二胺四乙酸二鈉鹽能；鄰二氮菲不能。
1.Fe2+具有空軌道，鄰二氮菲中的氮原子、乙二胺四乙酸二鈉鹽中的氮原子和氧原子具有孤電子對，都可以與Fe2+形成配位鍵而呈現(xiàn)特定的顏色。
2.Fe3+具有空軌道，苯酚羥基中的氧原子、硫氰酸鉀中的氮原子、乙二胺四乙酸二鈉鹽中的氮原子和氧原子具有孤電子對，都可以與Fe3+形成配位鍵而呈現(xiàn)特定的顏色。
2.酸堿性對于你選出的檢驗(yàn)試劑形成配合物的顯色是否會產(chǎn)生影響？請根據(jù).Fe2+或Fe3+的性質(zhì)以及所選試劑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作出預(yù)測，并設(shè)計(jì)探索該配體作為檢驗(yàn)試劑的適用范圍。
實(shí)驗(yàn)方案 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論
1.取5mL含有鄰二氮菲亞鐵離子的橙紅色溶液，置于潔凈試管中，逐滴滴加稀硫酸，并測其pH。
1.另取5mL含有鄰二氮菲亞鐵離子的橙紅色溶液，置于潔凈試管中，逐滴滴加NaOH溶液，并測其pH。
橙紅色逐漸變淺，最終褪色，且褪色時(shí)pH=2。
當(dāng)H+濃度較高時(shí)，鄰二氮菲中的氮原子優(yōu)先與H+形成配位鍵，導(dǎo)致鄰二氮菲與Fe2+的配位能力減弱。
橙紅色逐漸變淺，最終褪色，且褪色時(shí)pH=9。
當(dāng)OH-濃度較高時(shí)，OH-又會與Fe2+作用，同鄰二氮菲中形成競爭，導(dǎo)致鄰二氮菲與Fe2+的配位能力減弱。

除硫氰酸鉀和鄰二氮菲分別作為檢驗(yàn)Fe3+、Fe2+的檢驗(yàn)試劑外，亞鐵氰化鉀K4[Fe(CN)6]、鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]可以分別為Fe3+和Fe2+生成藍(lán)色沉淀，也常作為兩種離子的檢驗(yàn)試劑。
螯合物
1.概念理解：EDTA-2Na溶液中，每個(gè)EDTA2-可以電離出2個(gè)H+，生成EDTA4-，然后與金屬離子配位。EDTA4-中的2個(gè)N、4個(gè)O都可以與金屬離子結(jié)合，這類配體稱為多齒配體，形成的配合物稱為螯合物。
2.作用：螯合物比金屬離子與其配體生成的類似配合物有更高的穩(wěn)定性，由螯合作用得到的某些金屬螯合劑用途更廣。例如，EDTA為六齒螯合劑，可用于水的軟化、食物的保存等；環(huán)狀配體冠醚類螯合劑適用于堿金屬、堿土金屬（IIA族）的分離和分析。
拓展視野
比色法
由于溶液顏色的深淺與有色物質(zhì)的濃度有關(guān)，可以通過比較顏色深淺確定有色物質(zhì)的濃度，這種方法稱為比色法，其中最簡單的是目視比色法。目視比色法的基本思路為：用該物質(zhì)的已知濃度且濃度較大的溶液通過稀釋配制一系列濃度呈等差分布的溶液，在一定條件下顯色后作為標(biāo)準(zhǔn)色階；然后將待測溶液在相同條件下顯色，并與標(biāo)準(zhǔn)色階進(jìn)行比較，從而確定待測物質(zhì)的濃度。目視比色法操作簡便迅速、受雜質(zhì)影響較小，適合混合體系中微量組分的測定。目視比色法在環(huán)境監(jiān)測、疾病控制以及食品或藥品的質(zhì)量控制等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
項(xiàng)目成果展示
請結(jié)合本微項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，歸納總結(jié)配合物在物質(zhì)檢驗(yàn)中的應(yīng)用及其與它們性質(zhì)的關(guān)聯(lián)，可從以下視角進(jìn)行歸納總結(jié)：
應(yīng)用配合物進(jìn)行物質(zhì)檢驗(yàn)
篩選檢驗(yàn)試劑思路
Fe2+檢驗(yàn)
穩(wěn)定性強(qiáng)
顏色深
鄰二氮菲
EDTA-2Na
Fe3+檢驗(yàn)
苯酚
KSCN
項(xiàng)目成果
1.(雙選)如圖所示，a為乙二胺四乙酸(EDTA)，易與金屬離子形成螯合物，b為EDTA與Ca2＋形成的螯合物。下列敘述正確的是(　　)
A．a(chǎn)和b中N原子均采取sp3雜化 B.b中Ca2＋的配位數(shù)為6
C．a(chǎn)中配位原子是C原子 D．b中含有共價(jià)鍵、離子鍵和配位鍵
AB
2．選擇合適試劑完成甲、乙兩組實(shí)驗(yàn)。
甲組：檢驗(yàn)含F(xiàn)e3＋的溶液中是否含有Fe2＋；
乙組：檢驗(yàn)含F(xiàn)e2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列試劑及加入試劑順序能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　)
試劑選項(xiàng)　 甲組 乙組
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
B
3.下列說法正確的是（ ）
A.苯酚中的C原子與Fe3+形成配位鍵
B.硫氰酸鉀中的K原子提供孤電子對與Fe3+形成配位鍵
C.鄰二氮菲中的N原子提供孤電子對與Fe2+形成配位鍵
D.EDTA-2Na中只有N原子提供孤電子對與Fe2+形成配位鍵
C
4.下列說法錯(cuò)誤的是（ ）
A.鄰二氮菲中的N原子為sp2雜化
B.Fe2+與鄰二氮菲形成穩(wěn)定的橙紅色配合物
C.亞鐵氰化鉀與Fe2+形成藍(lán)色沉淀
D.EDTA4-為多齒配體
C
5.下列說法正確的是（ ）
A.鄰二氮菲能檢測任意酸堿環(huán)境中的Fe2+
B.鐵氰化鉀與Fe2+形成藍(lán)色的配合物
C.EDTA可用于水的硬化和食物保存
D.EDTA與鄰二氮菲中的N原子均為sp2雜化
B

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