資源簡介

微項目　補鐵劑中鐵元素的檢驗
基礎過關練
1.鄰二氮菲的結構為,簡寫為phen,遇FeSO4溶液生成橙紅色配合物[Fe(phen)3]SO4,其中Fe2+的配位數為6。下列說法不正確的是(　　)
A.phen中,不含手性碳原子
B.[Fe(phen)3]2+中,phen的一個N參與配位
C.[Fe(phen)3]2+中,Fe2+提供空軌道,N提供孤電子對
D.[Fe(phen)3]SO4中,既存在極性鍵也存在非極性鍵
2.氯化鐵溶液用于檢驗食用香精乙酰乙酸乙酯時,會生成紫色配合物,其配離子結構如圖所示。有關該配離子的說法正確的是(　　)
A.1 mol該配離子中含有的π鍵的個數是6×6.02×1023
B.該配離子中碳原子的雜化類型均為sp2
C.該配離子中含有的非金屬元素中電負性最大的是碳元素
D.該配離子中含有的化學鍵有離子鍵、共價鍵、配位鍵
3.Fe、Cu的單質及化合物在諸多領域中都有廣泛的應用。
(1)Fe位于元素周期表的　　　　區,Fe2+的價電子軌道表示式
為　　　　　　　　。
(2)向黃色的氯化鐵溶液中加入無色的KSCN溶液,溶液變成紅色。該反應在有的教材中用化學方程式FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3+3KCl表示。經研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+與SCN-不僅能以1∶3的個數比配合,還能以其他個數比配合。
①所得Fe3+與SCN-的配合物中,主要是Fe3+與SCN-以個數比1∶1配合,所得離子顯紅色。該離子是　　　　　　　。
②鐵的另一種配合物鐵氰化鉀K3[Fe(CN)6]俗稱赤血鹽,可用于檢驗Fe2+,兩者反應生成帶有特征藍色的沉淀,請用離子方程式說明原理:　　　　　　　　　　　　　　　　,該赤血鹽配體的電子式為　　　　　　　　　。
4.X是合成碳酸二苯酯的一種有效的氧化還原催化助劑,可由EDTA與Fe3+反應得到。
(1)EDTA中碳原子的雜化軌道類型為　　　　　。EDTA中四種元素的電負性由小到大的順序為　　　　　　　　　　　。
(2)基態Fe3+的核外電子排布式為　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　。
EDTA與正二十一烷的相對分子質量非常接近,但EDTA的沸點(540.6 ℃)比正二十一烷的沸點(100 ℃)高,其原因是　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)X中的配位原子是　　　　　。
能力提升練
1.鐵及其化合物在生產生活中應用非常廣泛,回答下列問題:
(1)根據價電子排布規律,鐵元素位于元素周期表的　　　　區。
(2)有歷史記載的第一種配合物是Fe4[Fe(CN)6]3(普魯士藍)。[Fe(CN)6]4-中σ鍵數目為　　　　,[Fe(CN)6]4-的空間結構為　　　　。已知可溶性氰化物如KCN有劇毒,但普魯士藍無毒,請從結構角度解釋原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)某補鐵劑的主要成分為琥珀酸亞鐵,可用鄰二氮菲(phen)測定Fe2+的含量,適宜pH范圍為2~9,反應原理為Fe2++3phen [Fe(phen)3]2+。鄰二氮菲(平面形)與琥珀酸亞鐵的結構如圖。
①下列說法正確的是　　　　。
a.琥珀酸不具有旋光性
b.[Fe(phen)3]2+中,Fe2+的配位數為3
c.當pH<2時,鄰二氮菲中的N會優先與H+形成配位鍵
d.鄰二氮菲中N原子的孤電子對占據2p軌道
②補鐵劑中Fe2+易變質,請從結構角度解釋其原因　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.琥珀酸亞鐵(C4H4O4Fe)不溶于水,在胃液中能夠溶解,其結構簡式為。某化學興趣小組對琥珀酸亞鐵的一些性質及純度進行探究。回答下列問題:
(1)為檢驗琥珀酸亞鐵晶體是否氧化變質,可將其溶解于一定量的鹽酸后,加入　　　　(填化學式)溶液,觀察溶液顏色的變化。
(2)為測定琥珀酸亞鐵的純度,準確稱量10 g琥珀酸亞鐵晶體置于石英玻璃管中,按下圖裝置進行實驗。
①上述裝置的連接順序為　　　　(填字母);試劑X的名稱為　　　　。
②B裝置的儀器名稱是　　　　,其作用是　　　　　　　　　
　　　　　　　　　。
③實驗中選用氫氧化鋇溶液而不是氫氧化鈣溶液,除了因為氫氧化鈣微溶于水,其溶液吸收CO2的量少外,還因為　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
若反應完全后,精確測量反應后裝置中產生的沉淀的質量為
39.4 g,則琥珀酸亞鐵晶體的純度為　　　　;如果沒有裝置B,測得的純度會　　　　(填“偏高”“偏低”或“不變”)。
答案與分層梯度式解析
微項目　補鐵劑中鐵元素的檢驗
基礎過關練
1.B　手性碳原子是指連接4個不同原子或原子團的碳原子,由鄰二氮菲的結構可知,phen中無手性碳原子,A正確;由于Fe2+的配位數為6,故[Fe(phen)3]2+中phen中的2個N原子都參與配位,B錯誤;在[Fe(phen)3]2+中,中心原子Fe2+提供空軌道,N提供孤電子對,C正確;[Fe(phen)3]SO4中,S和O、C和N、C和H間形成的共價鍵為極性鍵,phen中C和C間形成的共價鍵為非極性鍵,D正確。
2.A　根據配離子的結構可知,1 mol該配離子中含有的π鍵的物質的量是6 mol,個數為6×6.02×1023,故A正確;該配離子中碳原子的雜化類型為sp2、sp3,故B錯誤;該配離子中含有的非金屬元素有C、O、H,非金屬性O>C>H,則電負性最大的元素是氧元素,故C錯誤;該配離子中含有的化學鍵有共價鍵、配位鍵,不含離子鍵,故D錯誤。
3.答案　(1)d　
(2)①[Fe(SCN)]2+　②Fe2++K++[Fe(CN)6]3- KFe[Fe(CN)6]↓　[∶C N∶]-
解析　(1)Fe為26號元素,其基態原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d64s2,位于d區;基態Fe原子失去4s能級兩個電子形成Fe2+,價電子排布式為3d6,其軌道表示式為。
(2)①Fe3+與SCN-以個數比1∶1配合所得離子為[Fe(SCN)]2+。②Fe2+和[Fe(CN)6]3-反應的離子方程式為Fe2++K++[Fe(CN)6]3- KFe[Fe(CN)6]↓;KFe[Fe(CN)6]的配體為CN-,CN-的電子式為[∶C N∶]-。
4.答案　(1)sp2、sp3　H(2)1s22s22p63s23p63d5或[Ar]3d5
(3)EDTA分子間可形成氫鍵
(4)N、O
解析　(1)由EDTA的結構可知其中碳原子采取sp3、sp2雜化;同周期主族元素從左到右,電負性逐漸增大,則C、N、O的電負性依次增大,H的電負性弱于C,則四種元素的電負性:H(2)基態Fe原子的核外電子排布式為[Ar]3d64s2,失去3個電子變成Fe3+,基態Fe3+的核外電子排布式為[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5。
(3)EDTA分子間能形成氫鍵,所以其沸點比正二十一烷的沸點高。
(4)由X的結構可知X中的配位原子是N和O。
能力提升練
1.答案　(1)d
(2)12　八面體形　普魯士藍中的鐵與氰基以配位鍵結合,劇毒的氰根離子幾乎不可能游離出來
(3)①ac　②Fe2+的價電子排布式為3d6,再失去1個電子形成半充滿的3d5穩定結構,故易被氧化
解析　(1)Fe位于周期表中第4周期Ⅷ族,屬于d區元素。
(2)Fe4[Fe(CN)6]3的配體CN-中存在三鍵,1個三鍵中只有1個σ鍵,配位數為6,配位鍵為σ鍵,則1個[Fe(CN)6]4-中含有σ鍵個數為6+6=12,Fe2+的價電子對數是6,[Fe(CN)6]4-的空間結構為八面體形。
(3)①琥珀酸中不含手性碳原子,不具有旋光性,故a正確;[Fe(phen)3]2+中,每個鄰二氮菲分子中的兩個氮原子與Fe2+形成2個配位鍵,則Fe2+的配位數為6,故b錯誤;鄰二氮菲中的N含有孤電子對,當pH<2時,會優先與H+形成配位鍵,故c正確;鄰二氮菲中N原子的孤電子對占據sp2雜化軌道,故d錯誤。
2.答案　(1)KSCN　(2)①ADCB　濃硫酸　②球形干燥管　防止空氣中的水蒸氣和二氧化碳進入裝置C,干擾實驗　③等質量的二氧化碳反應產生碳酸鋇的質量大于碳酸鈣,誤差小　(3)86%　偏高
解析　(1)琥珀酸亞鐵晶體氧化變質會生成鐵離子,檢驗鐵離子的方法是將晶體溶解在鹽酸中,再加入KSCN溶液,觀察溶液是否變為紅色。(2)①本實驗的原理是在氧氣氣流中加熱琥珀酸亞鐵產生氧化鐵、二氧化碳和水,利用濃硫酸除去水蒸氣,用氫氧化鋇溶液吸收CO2并測量產生的二氧化碳的質量,所以裝置的連接順序為ADCB;試劑X為濃硫酸,其作用是除去二氧化碳氣體中的水蒸氣。(3)生成碳酸鋇沉淀的質量為39.4 g,根據質量守恒定律可得關系式:C4H4O4Fe~4CO2~4BaCO3,則琥珀酸亞鐵的質量為8.6 g,所以琥珀酸亞鐵的純度為×100%=
86%;如果沒有裝置B,會導致生成碳酸鋇的質量變大,測得的純度偏高。
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