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第2章 微粒间相互作用与物质性质
微项目 补铁剂中铁元素的检验
——应用配合物进行物质检验
1．证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( )
A．依次滴加氯水和硫氰化钾溶液后，溶液显红色
B．先滴加硫氰化钾溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
C．通入氨气，产生白色沉淀，无红褐色沉淀
D．加入锌片，片刻取出，质量减轻；加入铜片，片刻取出，质量不变
【答案】B
【解析】A项，先滴加氯水，氯气将Fe2+氧化成Fe3+，即使原溶液不含Fe3+，滴加KSCN溶液后也显红色，无法证明原溶液是否含有Fe3+，故A错误； B项，KSCN与Fe3+作用使溶液显红色，与Fe2+作用无此现象，先滴加KSCN溶液，不显红色，说明原溶液不含有Fe3+，再滴加氯水后显红色，说明滴加氯水后溶液中有Fe3+，证明原溶液含有Fe2+，故B正确；C项，溶液中若含有Mg2+也有该现象，故C错误；D项，溶液中若含有Cu+，也有该现象，故D错误；故选B。
2．Fe3O4有抗腐蚀效果，如钢铁制品的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用，在钢铁制品表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜，来用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。四氧化三铁溶于盐酸后生成三价铁离子和二价铁离子，下列试剂可用于检验该溶液中是否含有Fe2＋的是(　　)
A．NaOH溶液　　　　　B．KSCN溶液 C．酸性KMnO4溶液 D．氯水
【答案】C
【解析】加NaOH溶液时，若有Fe2＋存在而生成Fe(OH)2，也会被生成的Fe(OH)3的红褐色掩盖，现象不明显；加KSCN溶液可检验Fe3＋无法检验Fe2＋；加入氯水无明显现象，故A、B、D均不对；滴加少量酸性KMnO4溶液，若紫红色褪去，则证明有Fe2＋存在。
3．二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室可用邻二氮菲()测定铁的含量，邻二氮菲能与Fe2+形成橙红色配离子，该配离子中Fe2+与氮原子形成的配位键共有(　　)
A．6个 B．4个 C．2个 D．8个
【答案】A
【解析】铁与氮原子之间形成配位键，由题图可知，该配离子中亚铁离子与氮原子形成的配位键共有6个。
4．配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是(　　)
A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
B．配离子为[Fe(CN)6]3-，中心离子为 Fe3+，配位数为6，配位原子为C
C．1 mol该配合物中σ键数目为12NA
D．该配合物为离子化合物，易电离，1 mol该配合物电离得到阴、阳离子数共4NA
【答案】A
【解析】Na+与[Fe(CN)6]3-之间存在离子键，CN-与Fe3+之间存在配位键，CN-中碳原子与氮原子之间存在极性共价键，不存在非极性共价键，A错误；配合物Na3[Fe(CN)6]中，配离子为[Fe(CN)6]3-，中心离子为 Fe3+，配位数为6，配位原子为C，B正确；1 mol配合物Na3[Fe(CN)6]中σ键数目为(6+6)×NA =12NA，C正确；该配合物为离子化合物，易电离，其电离方程式为Na3[Fe(CN)6]=3Na++[Fe(CN)6]3-，1 mol该配合物电离得到阴、阳离子数共 4NA，D正确。
5．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。下列叙述不正确的是(　　)
A．a和b中N原子均采取sp3杂化 B．b中Ca2＋的配位数为6
C．a中配位原子是C原子 D．b中含有共价键、配位键
【答案】C
【解析】A项，a中N原子有3对σ键电子对，1对孤电子对，b中N原子有4对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，Ca2＋的配位数为6，正确；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，正确。
6．分子中含有两个或两个以上中心原子(离子)的配合物称为多核配合物，如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内界，下列说法正确的是(　　)
A．每个中心离子的配位数为6
B．如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有极性键、非极性键和离子键
C．配合物中的C原子都是sp2杂化
D．如图结构中所有微粒共平面
【答案】A
【解析】在题给配合物中，带“*”的碳原子，都与4个原子形成共价键。
在Co(Ⅱ)双核配合物中，每个中心离子与5个N原子、1个Cl－形成配位键，则配位数为6，A正确；如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有C—H、C—N极性键、C—C非极性键，但不含有离子键，B不正确；分析中所标记的“*”碳原子，与周围4个原子形成共价键，都发生sp3杂化，C不正确；图中“*”标记碳原子与周围4个原子以共价键相连接，5个原子不可能共平面，D不正确。
7．铁元素不仅可以与SCN－、CN－等离子形成配合物，还可以与CO、NO等分子以及许多有机试剂形成配合物。回答下列问题：
(1)基态铁原子有________个未成对电子；
(2)CN－有毒，含CN－的工业废水必须处理，用TiO2作光催化剂可将废水中的CN－转化为OCN－，并最终氧化为N2、CO2
①C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________________________；
②1 mol CN－中含有σ键的数目为___________________________________________；
(3)乙二胺四乙酸中碳原子的杂化轨道类型是________________。
【答案】(1)4　(2)①N>O>C　②NA (3)sp2、sp3
【解析】(1)基态铁原子的核外电子排布为：1s22s22p63s23p63d64s2，3d6中最多容纳10个电子，现在有6个，先占据单个的，所以只有2个成对，还有4个未成对；(2)①同周期第一电离能自左而右具有增大趋势，所以第一电离能O>C。由于氮元素原子2p能级有3个电子，处于半充满稳定状态，能量较低，第一电离能大于相邻元素，所以C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是N>O>C；②1 mol CN－含有碳氮三键，其中1个是σ键，个数为NA。(3)乙二胺四乙酸中碳原子为—CH2、—COOH，前者碳原子以单键连接4个原子为四面体结构，为sp3杂化，—COOH中碳原子含有1个双键为sp2杂化。
8．铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。
(1)基态Fe原子核外电子排布式为 。
(2)邻二氮菲(phen)与Fe2+生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe(phen)3]2+，可用于补铁剂中Fe2+的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。
①邻二氮菲的一氯代物有 种。
②补铁剂中的Fe2+易被氧化变质，请从结构角度解释其原因： 。
③用邻二氮菲测定Fe2+浓度时应控制pH为5~6的适宜范围，请解释原因： 。
(3)邻二氮菲结构中包含吡啶环()，含有类似结构的物质通常具有一定的碱性，已知碱性强弱：>>。请解释原因： 。
【答案】(1)1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2
(2) 4 Fe2+的价电子排布式是3d6，易失去一个电子形成3d5稳定结构 当H+浓度较高时，邻二氮菲中的N体现碱性，会优先与酸反应生成盐，导致与Fe2+配位能力减弱，而当OH-浓度较高时，OH-与Fe2+反应生成沉淀，也影响Fe2+与邻二氮菲配位
(3)类似吡咯环结构的物质呈现碱性是因为N原子有孤电子对，给出电子与H+形成配位键，-CH3是推电子基团，使中N原子更易给出电子，-Cl是吸电子基团，使中N原子难以给出电子，故碱性强弱为＞＞
【解析】(1)铁元素的原子序数为26，基态Fe原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2或[Ar]3d64s2；(2)①如图，邻二氮菲分子中含有4种不同位置的H原子，故其一氯代物有4种；②从结构角度来看，Fe2+的价电子排布式是3d6，易失去一个电子形成3d5稳定结构，故易被氧化成Fe3+；③用邻二氮菲测定Fe2+浓度时应控制pH在适宜范围，这是因为当H+浓度较高时，邻二氮菲中的N体现碱性，会优先与酸反应生成盐，导致与Fe2+配位能力减弱，而当OH-浓度较高时，OH-与Fe2+反应生成沉淀，也影响Fe2+与邻二氮菲配位；(3)类似吡咯环结构的物质呈现碱性是因为N原子有孤电子对，给出电子与H+形成配位键，-CH3是推电子基团，使中N原子更易给出电子，-Cl是吸电子基团，使中N原子难以给出电子，故碱性强弱为＞＞。
9．Fe、Cu都是重要的材料元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。
(1)Fe位于元素周期表的________区，Fe2＋的价层电子轨道表示式为_______________。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合。请按要求填空：
①所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是_______________________________________。
②铁的另一种配合物铁氰化钾K3[Fe(CN)6]俗称赤血盐，可用于检验Fe2＋，两者反应生成带有特征蓝色的沉淀，请用离子方程式说明原理__________________________________，
该赤血盐其配体的电子式为__________________________________________。
【答案】(1)d
(2)①[Fe(SCN)]2＋
②3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓
【解析】(1)Fe元素为26号元素，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，位于第四周期第Ⅷ族，属于d区元素；铁原子失去4s能级两个电子形成Fe2＋，价电子为3d6，价层电子轨道表示式为；(2)①Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋；②反应的离子方程式为3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓；其配体为CN－，它的电子式为。
1．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋； 乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是(　　)
试剂 选项　 　 甲组 乙组
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
【答案】B
【解析】甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要排除Fe3＋的干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是与Fe3＋不反应。溴水符合条件，实验现象是溴水颜色变浅，酸性KMnO4溶液也符合条件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，实验现象是溶液紫色变浅。乙组，在Fe2＋存在的条件下检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋即可，Fe2＋不会造成干扰。
2．下列实验中，依据操作及现象，得出的结论正确的是(　　)
选项 实验操作 现象 结论
A 取少量Na2O2粉末，向其中滴加过量的稀盐酸 产生无色气体 Na2O2样品已变质
B 向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体 产生白色沉淀 H2SO3的酸性强于HClO
C 将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液 溶液显红色 Fe(NO3)2样品已氧化变质
D 向某溶液中先加入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴加H2O2溶液 溶液变为红色 原溶液中含有Fe2＋
【答案】D
【解析】过氧化钠与盐酸反应生成氧气，若变质混有碳酸钠与盐酸反应生成二氧化碳，则有气体生成不能说明是否变质，故A错误；Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体，发生氧化还原反应生成硫酸钙，不能比较酸性的强弱，且HClO为弱酸，硫酸为强酸，故B错误；Fe2＋在酸性条件下能被NO氧化为Fe3＋，则滴加KSCN溶液后变红色，无法判断Fe(NO3)2样品已氧化变质，故C错误；溶液中先加入几滴KSCN溶液，无明显现象，说明溶液中无Fe3＋，再滴加H2O2溶液后溶液变红色，说明溶液中的Fe2＋被H2O2氧化为Fe3＋，故D正确。
3．某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁，可用邻二氮菲测定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)与琥珀酸亚铁结构简式如图。下列说法正确的是( )
A．琥珀酸具有旋光性
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
【答案】C
【解析】A项，琥珀酸中不含手性碳原子，所以没有旋光性，故a错误；B项，[Fe(phen)3]2+中，每个邻二氮菲分子中两个氮原子与Fe2+形成2个配位键，该配离子中配体是3个，所以Fe2+的配位数为6，故b错误；C项，当pH<2时，邻二氮菲中的N含有孤电子对，会优先与H+形成配位键，故c正确；D项，邻二氮菲中N原子的孤电子对占据sp2杂化轨道，不是2p轨道，故d错误；故选C。
4．乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种常用的补铁剂。下列有关说法错误的是( )
A．基态核外电子的运动状态有24种
B．乳酸分子[]中键与键的数目比为：
C．乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为：O＞C＞H＞Fe
D．乳酸分子为手性分子
【答案】B
【解析】A项，基态Fe原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，基态Fe原子失去最外层2个电子得Fe2+，核外每个电子运动状态均不同，则基态Fe2+核外电子的运动状态有24种，A正确；B 项，乳酸分子的结构式为，单键为键，双键中有1个键与1个键，则键与键的数目比为11∶1，B错误；C 项，元素非金属性越强，电负性越大，乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为：O＞C＞H＞Fe，C正确；DA项，乳酸分子最中间的C原子是手性碳，则乳酸分子是手性分子，D正确；故选B。
5．富马酸亚铁(FeC4H4O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
下列说法正确的是( )
A．富马酸分子中有手性碳原子
B．富马酸分子中σ键与π键的数目比为11：2
C．富马酸亚铁中铁元素的价电子排布为
D．富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe
【答案】D
【解析】A项，结合富马酸的结构模型可知，富马酸的结构式为，故分子中无手性碳原子，故A错误；B项，单键均为σ键，双键中含有1个σ键和1个π键，故富马酸分子中σ键与π键的数目比为11：3，故B错误；C项，亚铁离子的价电子排布式为3d54s1，故C错误；D项，富马酸亚铁(FeC4H4O4)中Fe为金属元素，电负性最小，非金属元素中，非金属性越强，电负性越大，故各元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe，故D正确；故选D。
6．关于化合物[Cu(EDTA)]SO4(EDTA的结构简式如图)的说法正确的是(　　)
A．[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有离子键、共价键、配位键和氢键
B．EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
C．[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为O>S>N>C>H>Cu
D．SO与PO互为等电子体，但空间结构不同
【答案】B
【解析】Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有硫酸根离子与配离子之间是离子键，硫酸根离子、EDTA内部是共价键，EDTA与铜离子之间是配位键，氢键不属于化学键，故A错误；EDTA中有6个“—CH2—”和4个“—COOH”，“—CH2—”中碳原子为sp3杂化，“—COOH”中碳原子为sp2杂化，所以EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3，故B正确；同一主族中，从上向下，元素第一电离能逐渐减小，同一周期中，元素的第一电离能随着原子序数的增大呈增大趋势，但N原子最外层的2p能级处于半充满状态，是一种较稳定结构，所以它的第一电离能高于同周期相邻的元素，[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为N>O>S>C>H>Cu，故C错误；SO中S原子价层电子对数＝4＋＝4，没有孤电子对，故SO为正四面体结构，SO与PO互为等电子体，PO也为正四面体结构，故D错误。
7．将0．2 mol·L－1的KI溶液和0．05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是(　　)
实验编号 实验操作 实验现象
① 滴入KSCN溶液 溶液变红色
② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色
已知：离子方程式：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)。
A．①和② B．②和④ C．③和④ D．①
【答案】D
【解析】将0．2 mol·L－1的KI溶液和0．05 mol·L－1 Fe2 (SO4)3溶液等体积混合后，根据方程式可知碘离子过量，因此只需要证明溶液中含Fe3＋即能证明此反应为可逆反应，能建立化学平衡。①向溶液中滴入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中有Fe3＋，即能说明反应存在平衡，①正确；②由于碘离子过量，所以向溶液中滴入AgNO3溶液一定有黄色沉淀生成，不能说明反应存在平衡，②错误；③无论反应存不存在平衡，溶液中均存在Fe2＋，滴入K3[Fe(CN)6]溶液均有蓝色沉淀生成，③错误；④无论反应存不存在平衡，溶液中均有I2，滴入淀粉溶液后溶液均变蓝色，故不能证明存在平衡，④错误；答案选D。
8．NM－3是处于临床试验阶段的小分子抗癌药物，分子结构如图。下列说法正确的是(　　)
A．该有机物的化学式为C12H12O6
B．1 mol该有机物最多可以和3 mol NaOH反应
C．该有机物容易发生加成、取代、消去等反应
D．该有机物可代替KSCN检验Fe3＋的存在
【答案】D
【解析】该有机物的化学式为C12H10O6，A错误；有机物分子中含有一个羧基，一个酯基和两个酚羟基，故1 mol该有机物最多可与4 mol NaOH反应，B错误；该有机物不能发生消去反应，C错误；有机物含有酚羟基，具有苯酚的显色反应，可检验Fe3＋是否存在，D正确。
9．配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验，下列说法不正确的是(　　)
A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
B．配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子有C和N
C．1 mol配合物中σ键数目为12NA
D．该配合物为离子化合物，易电离，1 mol配合物电离共得到3NA阴阳离子
【答案】A
【解析】Na＋与[Fe(CN)5(NO)]2－存在离子键，NO分子、CN－与Fe3＋形成配位键，碳氮之间、氮氧之间存在极性共价键，不存在非极性键，A错误；NO分子、CN－与Fe3＋形成配位键，共有6个，配位原子有C和N，B正确；配位键也属于σ键，1 mol配合物中σ键数目为(6＋5×1＋1)×NA＝12NA，C正确；配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]为离子化合物，电离出2个Na＋与1个[Fe(CN)5(NO)]2－，所以1 mol配合物电离共得到3NA阴阳离子，D正确。
10．碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题；
(1)基态碳原子的电子排布式为______________________________________________。
(2)在CO2分子中，碳原子采用________杂化轨道与氧原子成键。
(3)COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl2分子的空间结构为________________________。
(4)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2＋与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲()，它能与Fe2＋形成红色配合物(如图)，该配离子中Fe2＋与氮原子形成配位键共有________个。
【答案】(1)1s22s22p2　(2)sp　(3)平面三角形　(4)6
【解析】(1)基态碳原子核外有6个电子，根据构造原理知碳元素基态原子核外电子排布式为1s22s22p2。(2)二氧化碳分子中碳原子价层电子对数是2且不含孤电子对，所以碳原子采用sp杂化。(3)碳原子价层电子对个数是3且不含孤电子对，所以其空间结构为平面三角形。(4)铁与氮原子之间形成配位键，由图可知，该配离子中亚铁离子与氮原子形成配位键共有6个。
11．已知：I2遇淀粉溶液变蓝。某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0．1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是__________________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴新制氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为__________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0．5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴新制氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是
________________________________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0．1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0．1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入淀粉溶液，溶液变蓝；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成黄色，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________。
【答案】(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2＋ Fe3＋
(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
【解析】(1)Fe2＋具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl2溶液与新制氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水的小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中的K3[Fe(CN)6]溶液用于检验Fe2＋。(5)溶液变为黄色，说明生成了Fe3＋；Fe2＋具有还原性，H2O2具有氧化性；H2O2→H2O，O元素化合价从－1→－2，降低1；Fe2＋→Fe3＋，Fe元素化合价从＋2→＋3，升高1。根据化合价升降总数相等、电荷守恒及原子守恒，配平离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
12．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)Fe3+的基态核外电子排布式为______________。
(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______________。
【答案】(1)sp2、sp3 H(3)EDTA可形成分子间氢键 (4)N、O
【解析】(1)由EDTA的结构可知其中碳原子采取sp3和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，则涉及元素的电负性：H13．铁元素是人体必需的微量元素之一。口服补铁剂可治疗缺铁性贫血。其中多糖铁无论是吸收效果、口味还是副作用方面都比传统补铁剂更优秀。
某实验小组为研究多糖铁中铁元素的价态及其含量，设计并进行了如下实验：
【实验一】检验该补铁剂中铁元素的价态
Ⅰ、猜想与假设
同学甲：多糖铁中铁元素价态均为+2价
同学乙：多糖铁中铁元素价态均为+3价
(1)同学丙认为甲、乙猜测均不准确，他认为多糖铁中铁元素价态可能为
Ⅱ、查阅资料
①多糖铁的化学式为(C6H10O5)n Fe，溶于盐酸时产生含铁元素的离子；
②人体内血红蛋白中铁元素化合价为-+2价；
③K3[Fe(CN)6]遇Fe2+会产生蓝色沉淀。
Ⅲ、实验方案设计
可选用试剂：盐酸、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液
(2)试剂A为 ；试剂B为 。
(3)现象1为： ；
Ⅳ、结果与讨论：多糖铁中铁元素的价态为+3价
(4)多糖铁与维生素C同时服用效果更好，试分析维生素C在这一过程中的作用是 。
(5)有同学表示多糖铁在生产的过程中不能使用铜制容器，请用离子反应方程式说明原因： 。
【实验二】测量该多糖铁补铁剂中铁元素的含量
(6)请写出沉淀2转化成红棕色固体的化学方程式： 。
(7)多糖补铁剂中铁元素的质量分数为 (用a和m表示)
【答案】(1)+2、+3
(2) 盐酸 K3[Fe(CN)6]溶液
(3)溶液出现红色
(4)维生素C将Fe3+还原为Fe2+
(5) 2Fe3++ Cu=2Fe2++ Cu2+
(6) 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
(7)
【解析】(1)同学丙认为甲、乙猜测均不准确，他认为多糖铁中铁元素价态可能为+2、+3；(2)①由图分析可知试剂A为盐酸，溶解多糖铁；②试剂B为铁氰化钾溶液，检验亚铁离子；(3)加入KSCN溶液变为血红色，证明有铁离子；(4)维生素C将Fe3+还原为Fe2+；(5)铜制容器与Fe3+反生反应，离子方程式为2Fe3++ Cu=2Fe2++ Cu2+；(6)氢氧化铁转化成氧化铁固体的化学方程式：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O；(7)m片补铁剂经上述处理后反应产生Fe2O3质量是a g，则氧化铁的物质的量为，则n(Fe)=2n(Fe2O3)=，铁元素的质量分数为，化简为。
14．琥珀酸亚铁(C4H4O4Fe)不溶于水，在胃液中能够溶解，其结构简式为。
某化学兴趣小组对琥珀酸亚铁的一些性质及纯度进行探究。回答下列问题：
(1)为检验琥珀酸亚铁晶体是否氧化变质，可将其溶解于一定量的盐酸后，加入　　　　(填化学式)溶液，观察溶液颜色的变化。
(2)为测定琥珀酸亚铁的纯度，准确称量10 g琥珀酸亚铁晶体置于石英玻璃管中，按下图装置进行实验。
①上述装置的连接顺序为______________(填字母)；试剂X的名称为______________。
②B装置的仪器名称是_____________，其作用是____________________________。
③实验中选用氢氧化钡溶液而不是氢氧化钙溶液，除了因为氢氧化钙微溶于水，其溶液吸收CO2的量少外，还因为___________________________________。
(3)若反应完全后，精确测量反应后装置中产生的沉淀的质量为39.4 g，则琥珀酸亚铁晶体的纯度为___________；如果没有装置B，测得的纯度会______________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
【答案】(1)KSCN (2)①ADCB 浓硫酸
②球形干燥管　防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C，干扰实验
③等质量的二氧化碳反应产生碳酸钡的质量大于碳酸钙，误差小
(3)86% 偏高
【解析】(1)琥珀酸亚铁晶体氧化变质会生成铁离子，检验铁离子的方法是将晶体溶解在盐酸中，再加入KSCN溶液，观察溶液是否变为血红色。(2)①本实验的原理是在氧气气流中加热琥珀酸亚铁产生氧化铁、二氧化碳和水，利用浓硫酸除去水蒸气，用氢氧化钡溶液吸收CO2并测量产生的二氧化碳的质量，所以装置的连接顺序为ADCB；试剂X为浓硫酸，其作用是除去二氧化碳气体中的水蒸气。②B装置的仪器名称为球形干燥管，其作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入装置C，干扰二氧化碳含量的测定。③氢氧化钡和二氧化碳反应生成碳酸钡，氢氧化钙和二氧化碳反应生成碳酸钙，等质量的二氧化碳产生碳酸钡的质量大于碳酸钙，误差较小。(3)生成碳酸钡沉淀的质量为39.4 g，根据质量守恒定律可得关系式：C4H4O4Fe~4CO2~4BaCO3，生成39.4 g碳酸钡沉淀需要琥珀酸亚铁的质量为8.6 g，所以琥珀酸亚铁的纯度为86%；如果没有装置B，会导致生成碳酸钡的质量变大，测得的纯度偏高。第2章 微粒间相互作用与物质性质
微项目 补铁剂中铁元素的检验
——应用配合物进行物质检验
1．证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( )
A．依次滴加氯水和硫氰化钾溶液后，溶液显红色
B．先滴加硫氰化钾溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色
C．通入氨气，产生白色沉淀，无红褐色沉淀
D．加入锌片，片刻取出，质量减轻；加入铜片，片刻取出，质量不变
2．Fe3O4有抗腐蚀效果，如钢铁制品的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用，在钢铁制品表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜，来用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。四氧化三铁溶于盐酸后生成三价铁离子和二价铁离子，下列试剂可用于检验该溶液中是否含有Fe2＋的是(　　)
A．NaOH溶液　　　　　B．KSCN溶液 C．酸性KMnO4溶液 D．氯水
3．二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2+与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室可用邻二氮菲()测定铁的含量，邻二氮菲能与Fe2+形成橙红色配离子，该配离子中Fe2+与氮原子形成的配位键共有(　　)
A．6个 B．4个 C．2个 D．8个
4．配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验，设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是(　　)
A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
B．配离子为[Fe(CN)6]3-，中心离子为 Fe3+，配位数为6，配位原子为C
C．1 mol该配合物中σ键数目为12NA
D．该配合物为离子化合物，易电离，1 mol该配合物电离得到阴、阳离子数共4NA
5．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。下列叙述不正确的是(　　)
A．a和b中N原子均采取sp3杂化 B．b中Ca2＋的配位数为6
C．a中配位原子是C原子 D．b中含有共价键、配位键
6．分子中含有两个或两个以上中心原子(离子)的配合物称为多核配合物，如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内界，下列说法正确的是(　　)
A．每个中心离子的配位数为6
B．如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有极性键、非极性键和离子键
C．配合物中的C原子都是sp2杂化
D．如图结构中所有微粒共平面
7．铁元素不仅可以与SCN－、CN－等离子形成配合物，还可以与CO、NO等分子以及许多有机试剂形成配合物。回答下列问题：
(1)基态铁原子有________个未成对电子；
(2)CN－有毒，含CN－的工业废水必须处理，用TiO2作光催化剂可将废水中的CN－转化为OCN－，并最终氧化为N2、CO2
①C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是____________________________；
②1 mol CN－中含有σ键的数目为___________________________________________；
(3)乙二胺四乙酸中碳原子的杂化轨道类型是________________。
8．铁元素在人体健康和新材料研发中有重要的应用。
(1)基态Fe原子核外电子排布式为 。
(2)邻二氮菲(phen)与Fe2+生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe(phen)3]2+，可用于补铁剂中Fe2+的测定，邻二氮菲的结构简式如图所示。
①邻二氮菲的一氯代物有 种。
②补铁剂中的Fe2+易被氧化变质，请从结构角度解释其原因： 。
③用邻二氮菲测定Fe2+浓度时应控制pH为5~6的适宜范围，请解释原因： 。
(3)邻二氮菲结构中包含吡啶环()，含有类似结构的物质通常具有一定的碱性，已知碱性强弱：>>。请解释原因： 。
9．Fe、Cu都是重要的材料元素，其单质及化合物在诸多领域中都有广泛的应用。
(1)Fe位于元素周期表的________区，Fe2＋的价层电子轨道表示式为_______________。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合。请按要求填空：
①所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是_______________________________________。
②铁的另一种配合物铁氰化钾K3[Fe(CN)6]俗称赤血盐，可用于检验Fe2＋，两者反应生成带有特征蓝色的沉淀，请用离子方程式说明原理__________________________________，
该赤血盐其配体的电子式为__________________________________________。
1．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋； 乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是(　　)
试剂 选项　 　 甲组 乙组
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
2．下列实验中，依据操作及现象，得出的结论正确的是(　　)
选项 实验操作 现象 结论
A 取少量Na2O2粉末，向其中滴加过量的稀盐酸 产生无色气体 Na2O2样品已变质
B 向Ca(ClO)2溶液中通入SO2气体 产生白色沉淀 H2SO3的酸性强于HClO
C 将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液 溶液显红色 Fe(NO3)2样品已氧化变质
D 向某溶液中先加入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴加H2O2溶液 溶液变为红色 原溶液中含有Fe2＋
3．某补铁剂的主要成分为琥珀酸亚铁，可用邻二氮菲测定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)与琥珀酸亚铁结构简式如图。下列说法正确的是( )
A．琥珀酸具有旋光性
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
4．乳酸亚铁[CH3CH(OH)COO]2Fe是一种常用的补铁剂。下列有关说法错误的是( )
A．基态核外电子的运动状态有24种
B．乳酸分子[]中键与键的数目比为：
C．乳酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为：O＞C＞H＞Fe
D．乳酸分子为手性分子
5．富马酸亚铁(FeC4H4O4)是一种补铁剂。富马酸分子的结构模型如图所示：
下列说法正确的是( )
A．富马酸分子中有手性碳原子
B．富马酸分子中σ键与π键的数目比为11：2
C．富马酸亚铁中铁元素的价电子排布为
D．富马酸亚铁中各元素的电负性由大到小的顺序为O＞C＞H＞Fe
6．关于化合物[Cu(EDTA)]SO4(EDTA的结构简式如图)的说法正确的是(　　)
A．[Cu(EDTA)]SO4中所含的化学键有离子键、共价键、配位键和氢键
B．EDTA中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
C．[Cu(EDTA)]SO4的组成元素的第一电离能顺序为O>S>N>C>H>Cu
D．SO与PO互为等电子体，但空间结构不同
7．将0．2 mol·L－1的KI溶液和0．05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡“2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2”的是(　　)
实验编号 实验操作 实验现象
① 滴入KSCN溶液 溶液变红色
② 滴入AgNO3溶液 有黄色沉淀生成
③ 滴入K3[Fe(CN)6]溶液 有蓝色沉淀生成
④ 滴入淀粉溶液 溶液变蓝色
已知：离子方程式：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色沉淀)。
A．①和② B．②和④ C．③和④ D．①
8．NM－3是处于临床试验阶段的小分子抗癌药物，分子结构如图。下列说法正确的是(　　)
A．该有机物的化学式为C12H12O6
B．1 mol该有机物最多可以和3 mol NaOH反应
C．该有机物容易发生加成、取代、消去等反应
D．该有机物可代替KSCN检验Fe3＋的存在
9．配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验，下列说法不正确的是(　　)
A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
B．配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子有C和N
C．1 mol配合物中σ键数目为12NA
D．该配合物为离子化合物，易电离，1 mol配合物电离共得到3NA阴阳离子
10．碳元素在自然界中分布很广，在地壳中其丰富程度远低于氧、硅、铝、铁等元素。但是，碳却是存在形式最复杂的元素，如煤、石油、天然气、动植物体、石灰石、白云石、二氧化碳等。请回答下列问题；
(1)基态碳原子的电子排布式为______________________________________________。
(2)在CO2分子中，碳原子采用________杂化轨道与氧原子成键。
(3)COCl2俗称光气，分子中C原子采取sp2杂化成键，应用价层电子对互斥理论，预测COCl2分子的空间结构为________________________。
(4)二茂铁(C5H5)2Fe是Fe2＋与环戊二烯基形成的一类配合物，实验室测定铁的含量：可用配位剂邻二氮菲()，它能与Fe2＋形成红色配合物(如图)，该配离子中Fe2＋与氮原子形成配位键共有________个。
11．已知：I2遇淀粉溶液变蓝。某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0．1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是__________________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴新制氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为__________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0．5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴新制氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是
________________________________________________________________________。
(4)丙组同学取10 mL 0．1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0．1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入淀粉溶液，溶液变蓝；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成黄色，发生反应的离子方程式为__________________________________________________________。
12．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)Fe3+的基态核外电子排布式为______________。
(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______________。
13．铁元素是人体必需的微量元素之一。口服补铁剂可治疗缺铁性贫血。其中多糖铁无论是吸收效果、口味还是副作用方面都比传统补铁剂更优秀。
某实验小组为研究多糖铁中铁元素的价态及其含量，设计并进行了如下实验：
【实验一】检验该补铁剂中铁元素的价态
Ⅰ、猜想与假设
同学甲：多糖铁中铁元素价态均为+2价
同学乙：多糖铁中铁元素价态均为+3价
(1)同学丙认为甲、乙猜测均不准确，他认为多糖铁中铁元素价态可能为
Ⅱ、查阅资料
①多糖铁的化学式为(C6H10O5)n Fe，溶于盐酸时产生含铁元素的离子；
②人体内血红蛋白中铁元素化合价为-+2价；
③K3[Fe(CN)6]遇Fe2+会产生蓝色沉淀。
Ⅲ、实验方案设计
可选用试剂：盐酸、酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液
(2)试剂A为 ；试剂B为 。
(3)现象1为： ；
Ⅳ、结果与讨论：多糖铁中铁元素的价态为+3价
(4)多糖铁与维生素C同时服用效果更好，试分析维生素C在这一过程中的作用是 。
(5)有同学表示多糖铁在生产的过程中不能使用铜制容器，请用离子反应方程式说明原因： 。
【实验二】测量该多糖铁补铁剂中铁元素的含量
(6)请写出沉淀2转化成红棕色固体的化学方程式： 。
(7)多糖补铁剂中铁元素的质量分数为 (用a和m表示)
14．琥珀酸亚铁(C4H4O4Fe)不溶于水，在胃液中能够溶解，其结构简式为。
某化学兴趣小组对琥珀酸亚铁的一些性质及纯度进行探究。回答下列问题：
(1)为检验琥珀酸亚铁晶体是否氧化变质，可将其溶解于一定量的盐酸后，加入　　　　(填化学式)溶液，观察溶液颜色的变化。
(2)为测定琥珀酸亚铁的纯度，准确称量10 g琥珀酸亚铁晶体置于石英玻璃管中，按下图装置进行实验。
①上述装置的连接顺序为______________(填字母)；试剂X的名称为______________。
②B装置的仪器名称是_____________，其作用是____________________________。
③实验中选用氢氧化钡溶液而不是氢氧化钙溶液，除了因为氢氧化钙微溶于水，其溶液吸收CO2的量少外，还因为___________________________________。
(3)若反应完全后，精确测量反应后装置中产生的沉淀的质量为39.4 g，则琥珀酸亚铁晶体的纯度为___________；如果没有装置B，测得的纯度会______________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。

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