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基礎(chǔ)練1.下列分子或離子中,能提供孤對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N—H共價鍵,則下列說法正確的是(A.4個共價鍵的鍵長完全相同B.4個共價鍵的鍵長完全不同C.原來的3個N—H的鍵長完全相同,但與通過配位鍵形成的N—H不同D.4個N—H鍵長相同,但鍵能不同3.(2021·陜西寶雞高二檢測)下列關(guān)于配合物的說法中不正確的是()A.許多過渡金屬離子對多種配體具有很強的結(jié)合力,因而過渡金屬配合物遠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,配體提供孤對電子D.中心離子所結(jié)合配體的個數(shù)稱為配位數(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)于實驗現(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)配位化合物廣泛應(yīng)用于物質(zhì)分離、定量測定、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。下列說法正確的是()A.該配位化合物的配位數(shù)為5B.提供孤對電子的成鍵原子是N和ClC.[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位鍵、共價鍵和離子鍵D.氧化劑H2O2是非極性分子8.(2021·湖北荊州高二檢測)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)兩種不同的價態(tài)?；卮鹣铝袉栴}:(1)寫出外界離子基態(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)。Fe4[Fe(CN)6]3中存在的化學(xué)鍵有(填字母)。

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

關(guān)鍵能力提升練以下選擇題中有1~2個選項符合題意。9.(2021·福建廈門高二檢測)某物質(zhì)的實驗式為PtCl4·2NH3,其水溶液不導(dǎo)電,加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀,用強堿處理并沒有NH3放出,則關(guān)于此化合物的下列說法正確的是()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)我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“杯酚”能與C60形成超分子,從而識別C60和C70。下列說法正確的是()A.“杯酚”中的羥基之間能形成氫鍵B.“杯酚”與C60之間通過共價鍵形成超分子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,下列說法錯誤的是()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)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量稀硝酸銀溶液處理時,只得到0.2molAgCl沉淀,則氯化鉻溶于水中的含鉻陽離子為()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)銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途,如金屬銅用來制造電線電纜,五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)往硫酸銅溶液中加入氨水,先形成藍色沉淀,繼續(xù)加氨水,得到深藍色透明溶液,再加入乙醇,得到的深藍色晶體為

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(2)科學(xué)家通過X射線測得膽礬結(jié)構(gòu)示意圖可簡單表示如下:圖中虛線表示的作用力為。

14.配位鍵是一種特殊的共價鍵,即共用電子對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)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,試寫出其電離方程式:。

(3)科學(xué)家對H2O2分子結(jié)構(gòu)的認識經(jīng)歷了較為漫長的過程,最初科學(xué)家提出了兩種觀點: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遇到還原劑時易斷裂。化學(xué)家為研究H2O2的分子結(jié)構(gòu),設(shè)計并完成了下列實驗: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,實驗c中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為(A寫結(jié)構(gòu)簡式)。

②為了進一步確定H2O2的結(jié)構(gòu),還需要在實驗c后添加一步實驗d,請設(shè)計d的實驗方案:。

學(xué)科素養(yǎng)拔高練15.(2021·山東濟南高二檢測)超分子化學(xué)不僅逐漸擴展到化學(xué)的各個分支,還擴展到生命科學(xué)和物理學(xué)等領(lǐng)域。由Mo將2個C60分子、2個p甲酸丁酯吡啶及2個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)價電子排布式是;核外未成對電子數(shù)是個。

(2)該超分子中配體CO提供孤對電子的原子是(填元素符號),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CH原子團被N取代的化合物)

(3)已知:C60分子中存在碳碳單、雙鍵;C60分子中每個碳原子只跟相鄰的3個碳原子形成化學(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C60分子的結(jié)構(gòu)是由個五邊形和個六邊形組成的球體。用文字簡述C60跟F2在一定條件下反應(yīng)所得的物質(zhì)的組成:

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(4)已知:某晶胞中各原子的相對位置可用如圖所示的原子坐標表示,其中所有頂點原子坐標均為(0,0,0)。鉬(Mo)的一種立方晶系的晶體結(jié)構(gòu)中,每個晶胞有2個Mo原子,其中Mo原子坐標是(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)中都含有孤對電子,都能提供孤對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,孤電子對占據(jù)1個軌道,3個未成鍵電子占據(jù)另3個雜化軌道,分別結(jié)合H原子形成3個σ鍵,由于孤電子對的排斥,所以NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,鍵角壓縮至107°。當與H+相遇時,N原子的孤電子對會進入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,鍵角恢復(fù)至109°28',故NH4+為正四面體形,4個N—H3.B許多過渡元素金屬離子對多種配體具有很強的結(jié)合力,因而過渡金屬配合物遠比主族金屬的配合物多,A項正確;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項錯誤;配合物中中心離子提供空軌道,配體提供孤對電子,C項正確;配位數(shù)指形成配離子時配體的個數(shù),不同離子的配位數(shù)可能相同也可能不同,D項正確。4.B與AgNO3溶液反應(yīng)的Cl(1mol)不是來自配體,而是來自配合物外界。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鍵、離子鍵等,A錯誤。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項錯誤。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NH3和1個Cl是配體,該配位化合物的配位數(shù)為5+1=6,故A錯誤;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原子提供孤對電子,故B正確;[Co(NH3)5Cl]2+中NH3分子內(nèi)存在N—H共價鍵,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、共價鍵,故C錯誤;H2O2的分子結(jié)構(gòu)為,分子結(jié)構(gòu)不對稱,正負電荷中心不重合,為極性分子,故D錯誤。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個共價鍵,C原子上還有一對電子,該對電子與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原子之間以共價鍵結(jié)合,所以Fe4[Fe(CN)6]3中含有的化學(xué)鍵類型有離子鍵、共價鍵、配位鍵。(2)CN中C、N原子之間形成碳氮三鍵,所以C原子的雜化軌道類型是sp雜化。9.AC在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液無沉淀生成,經(jīng)強堿處理無NH3放出,說明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錯誤;因為配體在中心離子周圍配位時盡量采取對稱分布以達到相對穩(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錯誤。10.AC在“杯酚”中存在8個羥基,由于氧原子的半徑小、元素的電負性大,因此羥基之間能形成氫鍵,A正確;“杯酚”與C60之間沒有形成共價鍵而是通過分子間作用力結(jié)合形成超分子,B錯誤;氯仿屬于極性分子,苯屬于非極性分子,甲苯相當于甲基取代了苯上的一個氫原子,不再完全對稱,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錯誤。11.BCo和Br原子核外有4個電子層,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元素化合價為+3價,是Co原子失去最外層的2個4s電子和失去1個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個配體NH3、1個配體Br,C正確;絡(luò)合物中內(nèi)界配離子不容易電離出來,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,會產(chǎn)生淺黃色沉淀,實驗現(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量稀硝酸銀溶液處理時,只得到0.2molAgCl沉淀,說明該配合物的外界有2個氯離子,則其內(nèi)界只有1個氯離子。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)生成藍色沉淀Cu(OH)2,繼續(xù)加入氨水,得到深藍色溶液,即Cu(OH)2與NH3·H2O形成[Cu(NH3)4]2+,加入乙醇得到深藍色晶體,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用無水硫酸銅檢驗c的反應(yīng)產(chǎn)物中有沒有水(或其他合理答案)解析(1)H3O+是H+與H2O分子通過配位鍵形成的;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