第四節(jié)配合物與超分子

第四節(jié)配合物與超分子必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.下列分子或離子中,能提供孤對(duì)電子與某些金屬離子形成配位鍵的是()①H2O②NH3③F④CN⑤COA.只有①② B.只有①②③C.只有①②④ D.全部2.在NH4+中存在4個(gè)N—H共價(jià)鍵,則下列說(shuō)法正確的是(A.4個(gè)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)完全相同B.4個(gè)共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)完全不同C.原來(lái)的3個(gè)N—H的鍵長(zhǎng)完全相同,但與通過(guò)配位鍵形成的N—H不同D.4個(gè)N—H鍵長(zhǎng)相同,但鍵能不同3.(2021·陜西寶雞高二檢測(cè))下列關(guān)于配合物的說(shuō)法中不正確的是()A.許多過(guò)渡金屬離子對(duì)多種配體具有很強(qiáng)的結(jié)合力,因而過(guò)渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多B.配合物中中心離子與配體間、配離子與酸根離子間都是以配位鍵結(jié)合C.配合物中中心離子提供空軌道,配體提供孤對(duì)電子D.中心離子所結(jié)合配體的個(gè)數(shù)稱(chēng)為配位數(shù),不同離子的配位數(shù)可能不同4.配位數(shù)為6的Co3+的配合物CoClm·nNH3,若1mol配合物與足量AgNO3溶液反應(yīng)只生成1molAgCl沉淀,則m、n的值是()A.m=1,n=5 B.m=3,n=4C.m=5,n=1 D.m=4,n=55.下列關(guān)于配位化合物的敘述不正確的是()A.配位化合物中不一定存在配位鍵B.配位化合物中可能存在離子鍵C.[Cu(H2O)4]2+中的Cu2+提供空軌道,H2O中的O原子提供孤對(duì)電子形成配位鍵D.配位化合物在醫(yī)學(xué)科學(xué)、化學(xué)催化劑、新型分子材料等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用6.向盛有少量NaCl溶液的試管中滴入少量AgNO3溶液,再加入氨水,下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的敘述不正確的是()A.先生成白色沉淀,加入足量氨水后沉淀消失B.生成的沉淀為AgCl,它不溶于水,但能溶于氨水,重新電離成Ag+和ClC.生成的沉淀是AgCl,加入氨水后生成了可溶性的配合物[Ag(NH3)2]ClD.若向AgNO3溶液中直接滴加氨水,產(chǎn)生的現(xiàn)象也是先出現(xiàn)白色沉淀后沉淀消失7.(2021·陜西西安高二檢測(cè))配位化合物廣泛應(yīng)用于物質(zhì)分離、定量測(cè)定、醫(yī)藥、催化等方面。利用氧化法可制備某些配位化合物。2CoCl2+2NH4Cl+8NH3+H2O22[Co(NH3)5Cl]Cl2+2H2O。下列說(shuō)法正確的是()A.該配位化合物的配位數(shù)為5B.提供孤對(duì)電子的成鍵原子是N和ClC.[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位鍵、共價(jià)鍵和離子鍵D.氧化劑H2O2是非極性分子8.(2021·湖北荊州高二檢測(cè))Fe4[Fe(CN)6]3是較早發(fā)現(xiàn)的CN配合物,其中鐵元素呈現(xiàn)兩種不同的價(jià)態(tài)?；卮鹣铝袉?wèn)題:(1)寫(xiě)出外界離子基態(tài)核外電子排布式:。

[Fe(CN)6]4中與Fe2+配位的原子是(填元素符號(hào))。Fe4[Fe(CN)6]3中存在的化學(xué)鍵有(填字母)。

A.離子鍵 B.共價(jià)鍵C.配位鍵 D.氫鍵(2)CN中碳原子的雜化軌道類(lèi)型是。

關(guān)鍵能力提升練以下選擇題中有1~2個(gè)選項(xiàng)符合題意。9.(2021·福建廈門(mén)高二檢測(cè))某物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為PtCl4·2NH3,其水溶液不導(dǎo)電,加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀,用強(qiáng)堿處理并沒(méi)有NH3放出,則關(guān)于此化合物的下列說(shuō)法正確的是()A.配合物中中心離子的電荷數(shù)為4+,配位數(shù)為6B.該配合物可能是平面正方形結(jié)構(gòu)C.Cl和NH3分子均與Pt4+配位D.配合物中Pt4+與Cl配位,而不與NH3分子配位10.(2022·山東青島萊西高二期末)我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“杯酚”能與C60形成超分子,從而識(shí)別C60和C70。下列說(shuō)法正確的是()A.“杯酚”中的羥基之間能形成氫鍵B.“杯酚”與C60之間通過(guò)共價(jià)鍵形成超分子C.溶劑氯仿和甲苯均為極性分子D.“杯酚”不能與C70形成包合物是由于C70是非極性分子11.(2022·山東威海高二期末)鈷可形成多種配合物,其中①[CoBr(NH3)5]SO4、②[Co(SO4)(NH3)5]Br化學(xué)式相同,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.Co和Br位于元素周期表的同一周期B.兩種物質(zhì)中基態(tài)鈷離子的軌道表示式均為C.①中鈷離子的配位數(shù)為6,配體為NH3、BrD.可用AgNO3溶液鑒別①和②12.(2021·江蘇南京高二檢測(cè))已知氯化鉻的水合物為CrCl3·6H2O,其中鉻元素的配位數(shù)是6,將含0.1mol氯化鉻的水溶液用過(guò)量稀硝酸銀溶液處理時(shí),只得到0.2molAgCl沉淀,則氯化鉻溶于水中的含鉻陽(yáng)離子為()A.Cr3+ B.[CrCl2(H2O)4]+C.[CrCl(H2O)5]2+ D.[Cr(H2O)6]3+13.(2021·河南鄭州高二檢測(cè))銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途,如金屬銅用來(lái)制造電線(xiàn)電纜,五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)往硫酸銅溶液中加入氨水,先形成藍(lán)色沉淀,繼續(xù)加氨水,得到深藍(lán)色透明溶液,再加入乙醇,得到的深藍(lán)色晶體為

。

(2)科學(xué)家通過(guò)X射線(xiàn)測(cè)得膽礬結(jié)構(gòu)示意圖可簡(jiǎn)單表示如下:圖中虛線(xiàn)表示的作用力為。

14.配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵,即共用電子對(duì)由某離子或分子單方面提供和另一提供空軌道的粒子結(jié)合。如NH4+就是由NH3(氮原子提供電子對(duì))和H+(提供空軌道)(1)下列粒子中可能存在配位鍵的是(填字母)。

A.CO2 B.H3O+C.CH4 D.H2SO4(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,試寫(xiě)出其電離方程式:。

(3)科學(xué)家對(duì)H2O2分子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了較為漫長(zhǎng)的過(guò)程,最初科學(xué)家提出了兩種觀(guān)點(diǎn):甲:、乙:H—O—O—H,甲式中O→O表示配位鍵,在化學(xué)反應(yīng)中O→O遇到還原劑時(shí)易斷裂?；瘜W(xué)家為研究H2O2的分子結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)并完成了下列實(shí)驗(yàn):a.將C2H5OH與濃硫酸反應(yīng)生成(C2H5)2SO4和水;b.將制得的(C2H5)2SO4與H2O2反應(yīng),只生成A和H2SO4;c.將生成的A與H2反應(yīng)(已知該反應(yīng)中H2作還原劑)。①如果H2O2的結(jié)構(gòu)如甲所示,實(shí)驗(yàn)c中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為(A寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。

②為了進(jìn)一步確定H2O2的結(jié)構(gòu),還需要在實(shí)驗(yàn)c后添加一步實(shí)驗(yàn)d,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)d的實(shí)驗(yàn)方案:。

學(xué)科素養(yǎng)拔高練15.(2021·山東濟(jì)南高二檢測(cè))超分子化學(xué)不僅逐漸擴(kuò)展到化學(xué)的各個(gè)分支,還擴(kuò)展到生命科學(xué)和物理學(xué)等領(lǐng)域。由Mo將2個(gè)C60分子、2個(gè)p甲酸丁酯吡啶及2個(gè)CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結(jié)構(gòu)如圖所示:(1)Mo處于第五周期第ⅥB族,核外電子排布與Cr相似,它的基態(tài)價(jià)電子排布式是;核外未成對(duì)電子數(shù)是個(gè)。

(2)該超分子中配體CO提供孤對(duì)電子的原子是(填元素符號(hào)),p甲酸丁酯吡啶配體中C原子的雜化方式有。(已知吡啶可看作苯分子中的一個(gè)CH原子團(tuán)被N取代的化合物)

(3)已知:C60分子中存在碳碳單、雙鍵;C60分子中每個(gè)碳原子只跟相鄰的3個(gè)碳原子形成化學(xué)鍵;C60分子中只含有五邊形和六邊形;多面體的頂點(diǎn)數(shù)V、面數(shù)F及棱邊數(shù)E遵循歐拉定理:V+FE=2。則一個(gè)C60分子的結(jié)構(gòu)是由個(gè)五邊形和個(gè)六邊形組成的球體。用文字簡(jiǎn)述C60跟F2在一定條件下反應(yīng)所得的物質(zhì)的組成:

。

(4)已知:某晶胞中各原子的相對(duì)位置可用如圖所示的原子坐標(biāo)表示,其中所有頂點(diǎn)原子坐標(biāo)均為(0,0,0)。鉬(Mo)的一種立方晶系的晶體結(jié)構(gòu)中,每個(gè)晶胞有2個(gè)Mo原子,其中Mo原子坐標(biāo)是(0,0,0)及(12,12,12)。已知該晶體的密度是ρg·cm3,Mo的摩爾質(zhì)量是Mg·mol1,阿伏加德羅常數(shù)的值是NA

參考答案第四節(jié)配合物與超分子1.D配體是含有孤對(duì)電子的陰離子或分子,這幾種微粒的結(jié)構(gòu)中都含有孤對(duì)電子,都能提供孤對(duì)電子與某些金屬離子形成配合物。2.ANH4+可看成NH3分子結(jié)合1個(gè)H+后形成的,在NH3分子中,中心原子氮原子采取sp3雜化,孤電子對(duì)占據(jù)1個(gè)軌道,3個(gè)未成鍵電子占據(jù)另3個(gè)雜化軌道,分別結(jié)合H原子形成3個(gè)σ鍵,由于孤電子對(duì)的排斥,所以NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,鍵角壓縮至107°。當(dāng)與H+相遇時(shí),N原子的孤電子對(duì)會(huì)進(jìn)入H+的空軌道,以配位鍵形成NH4+,這樣N原子就不再存在孤電子對(duì),鍵角恢復(fù)至109°28',故NH4+為正四面體形,4個(gè)N—H3.B許多過(guò)渡元素金屬離子對(duì)多種配體具有很強(qiáng)的結(jié)合力,因而過(guò)渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬的配合物多,A項(xiàng)正確;配合物中中心離子與配體間是以配位鍵結(jié)合,配離子與酸根離子間是以離子鍵結(jié)合,B項(xiàng)錯(cuò)誤;配合物中中心離子提供空軌道,配體提供孤對(duì)電子,C項(xiàng)正確;配位數(shù)指形成配離子時(shí)配體的個(gè)數(shù),不同離子的配位數(shù)可能相同也可能不同,D項(xiàng)正確。4.B與AgNO3溶液反應(yīng)的Cl(1mol)不是來(lái)自配體,而是來(lái)自配合物外界。由于中心離子為Co3+,根據(jù)電荷守恒,1mol配合物中共有3molCl,其中作為外界的Cl為1mol,作為配體的Cl為2mol;根據(jù)Co3+配位數(shù)為6,可知作為配體的NH3為4mol。5.A含有配位鍵的化合物就是配位化合物,但配位化合物還可能含有一般共價(jià)鍵、離子鍵等,A錯(cuò)誤。6.BNaCl與AgNO3反應(yīng)生成AgCl白色沉淀,加入氨水后,AgCl與NH3發(fā)生反應(yīng)AgCl+2NH3[Ag(NH3)2]Cl,B項(xiàng)錯(cuò)誤。7.B由配位化合物[Co(NH3)5Cl]Cl2可知,內(nèi)界為[Co(NH3)5Cl]2+,Co3+為中心離子,5個(gè)NH3和1個(gè)Cl是配體,該配位化合物的配位數(shù)為5+1=6,故A錯(cuò)誤;在[Co(NH3)5Cl]2+配合物離子中,中心離子Co3+提供空軌道,配體NH3中的N原子和配體Cl中的Cl原子提供孤對(duì)電子,故B正確;[Co(NH3)5Cl]2+中NH3分子內(nèi)存在N—H共價(jià)鍵,Co3+與NH3之間形成配位鍵,Co3+與Cl之間也形成配位鍵,則[Co(NH3)5Cl]2+中有配位鍵、共價(jià)鍵,故C錯(cuò)誤;H2O2的分子結(jié)構(gòu)為,分子結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng),正負(fù)電荷中心不重合,為極性分子,故D錯(cuò)誤。8.答案(1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5CABC(2)sp解析(1)外界離子是Fe3+,核外有23個(gè)電子,所以Fe3+的核外電子排布式為[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5;Fe2+具有空軌道,在CN中,N原子與C原子形成3個(gè)共價(jià)鍵,C原子上還有一對(duì)電子,該對(duì)電子與Fe2+配位,故與Fe2+形成配位鍵的原子是C原子;Fe4[Fe(CN)6]3是離子化合物,Fe3+與[Fe(CN)6]4以離子鍵結(jié)合,陰離子[Fe(CN)6]4中的中心離子Fe2+與配位體CN以配位鍵結(jié)合,CN中C、N原子之間以共價(jià)鍵結(jié)合,所以Fe4[Fe(CN)6]3中含有的化學(xué)鍵類(lèi)型有離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵。(2)CN中C、N原子之間形成碳氮三鍵,所以C原子的雜化軌道類(lèi)型是sp雜化。9.AC在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液無(wú)沉淀生成,經(jīng)強(qiáng)堿處理無(wú)NH3放出,說(shuō)明Cl、NH3均為配體,故該配合物中心離子的配位數(shù)為6,電荷數(shù)為4+,Cl和NH3分子均與Pt4+配位,A、C正確,D錯(cuò)誤;因?yàn)榕潴w在中心離子周?chē)湮粫r(shí)盡量采取對(duì)稱(chēng)分布以達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),Pt4+配位數(shù)為6,則其空間結(jié)構(gòu)為八面體形,B錯(cuò)誤。10.AC在“杯酚”中存在8個(gè)羥基,由于氧原子的半徑小、元素的電負(fù)性大,因此羥基之間能形成氫鍵,A正確;“杯酚”與C60之間沒(méi)有形成共價(jià)鍵而是通過(guò)分子間作用力結(jié)合形成超分子,B錯(cuò)誤;氯仿屬于極性分子,苯屬于非極性分子,甲苯相當(dāng)于甲基取代了苯上的一個(gè)氫原子,不再完全對(duì)稱(chēng),屬于極性分子,C正確;“杯酚”不能與C70形成包合物是由于C70不能與“杯酚”通過(guò)分子間作用力形成超分子,并非是由于C70是非極性分子,D錯(cuò)誤。11.BCo和Br原子核外有4個(gè)電子層,因此二者都是位于元素周期表的同一周期的元素,A正確;在上述兩種化合物中Co元素化合價(jià)為+3價(jià),是Co原子失去最外層的2個(gè)4s電子和失去1個(gè)3d電子后得到的離子,根據(jù)構(gòu)造原理可知兩種物質(zhì)中基態(tài)鈷離子的軌道表示式均為,B錯(cuò)誤;根據(jù)物質(zhì)化學(xué)式可知①中鈷離子的配位數(shù)為6,其中含有5個(gè)配體NH3、1個(gè)配體Br,C正確;絡(luò)合物中內(nèi)界配離子不容易電離出來(lái),而外界離子容易發(fā)生電離。根據(jù)兩種鈷的絡(luò)合物化學(xué)式可知:①中Br為內(nèi)界配離子,向其中加入AgNO3溶液,無(wú)明顯現(xiàn)象;②中Br為外界離子,在溶液中容易電離,向其中加入AgNO3溶液,會(huì)產(chǎn)生淺黃色沉淀,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同,因此可用AgNO3溶液鑒別①和②,D正確。12.C中心配離子中的配體在溶液中很難電離,已知0.1mol氯化鉻的水溶液用過(guò)量稀硝酸銀溶液處理時(shí),只得到0.2molAgCl沉淀,說(shuō)明該配合物的外界有2個(gè)氯離子,則其內(nèi)界只有1個(gè)氯離子。13.答案(1)[Cu(NH3)4]SO4·H2O(2)配位鍵、氫鍵解析(1)CuSO4與NH3·H2O反應(yīng)生成藍(lán)色沉淀Cu(OH)2,繼續(xù)加入氨水,得到深藍(lán)色溶液,即Cu(OH)2與NH3·H2O形成[Cu(NH3)4]2+,加入乙醇得到深藍(lán)色晶體,該晶體為[Cu(NH3)4]SO4·H2O。(2)O和Cu2+之間構(gòu)成配位鍵,H和O之間構(gòu)成氫鍵。14.答案(1)BD(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4](3)①+H2C2H5OC2H5+H2O②用無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)c的反應(yīng)產(chǎn)物中有沒(méi)有水(或其他合理答案)解析(1)H3O+是H+與H2O分子通過(guò)配位鍵形成的;H2SO4的結(jié)構(gòu)式可以表示為,分子中存在配位鍵。(2)硼原子可提供