第三章　第四节　配合物和超分子

第四节配合物和超分子课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.下列不能形成配位键的组合是()+NH3 H++CO +H+答案D解析在A、B、C三项中,Ag+、H+、Co3+都能提供空轨道,而NH3、H2O、CO都能提供孤电子对,所以能形成配位键;D项中Ag+和H+都只能提供空轨道,无提供孤电子对的微粒,所以不能形成配位键。2.下列分子或离子中,能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是()①H2O②NH3③F-④CN-⑤COA.①② B.①②③C.①②④ D.①②③④⑤答案D解析配体是含有孤电子对的阴离子或分子,这几种微粒的结构中都含有孤电子对,都能提供孤电子对与某些金属离子形成配合物。3.在NH4+中存在4个N—H共价键,则下列说法正确的是(个共价键的键长完全相同个共价键的键长完全不同C.原来的3个N—H的键长完全相同,但与通过配位键形成的N—H键不同个N—H键键长相同,但键能不同答案A解析NH4+可看成NH3分子结合1个H+后形成的,在NH3分子中,中心原子氮采取sp3杂化,孤电子对占据一个轨道,3个未成键电子占据另3个杂化轨道,分别结合H原子形成3个σ键,由于孤电子对的排斥,所以NH3分子的空间结构为三角锥形,键角压缩至107°。当与H+相遇时,N原子的孤电子对会进入H+的空轨道,以配位键形成NH4+,这样N原子就不再存在孤电子对,键角恢复至109°28',故NH4+为正四面体形,4个N—H4.在10-9~l0-7m范围内,对原子、分子进行操纵的纳米超分子技术往往能实现意想不到的变化。纳米铜颗粒一遇到空气就会剧烈燃烧,甚至发生爆炸,下列说法正确的是()A.纳米铜是一种新型胶体B.纳米铜颗粒比普通铜更易与氧气发生反应C.纳米铜与普通铜所含铜原子的种类不同D.纳米铜无需密封保存答案B解析纳米铜不是分散系,不属于胶体,A错误;普通铜加热条件下才能与氧气反应,而纳米铜遇到空气就会剧烈燃烧,更易发生氧化反应,B正确;纳米铜和普通铜都由铜元素组成,所含铜原子种类相同,C错误;纳米铜极易与氧气反应,应密封保存,D错误。5.向CuSO4溶液中加入稀氨水至沉淀刚好溶解。若所得溶液中只有一种溶质,该溶质是()A.[Cu(H2O)4]SO4(OH)2C.[Cu(NH3)4](OH)2D.[Cu(NH3)4]SO4答案D解析硫酸铜溶液中加入稀氨水的反应过程为CuSO4+2NH3·H2OCu(OH)2↓+(NH4)2SO4,Cu(OH)2+2NH3·H2O+(NH4)2SO4[Cu(NH3)4]SO4+4H2O,若溶质只有一种,则为[Cu(NH3)4]SO4。6.配位数为6的Co3+的配合物CoClm·nNH3,若1mol配合物与足量AgNO3溶液反应只生成1molAgCl沉淀,则m、n的值是()=1,n=5 =3,n=4=5,n=1 =4,n=5答案B解析与AgNO3溶液反应的Cl-(1mol)不是来自于配体,而是来自于配合物外界。因此,根据电荷守恒,中心原子为Co3+,1mol配合物中共有Cl-3mol,其中作为外界的Cl-为1mol,作为配体的Cl-为2mol;根据Co3+配位数为6,可知作为配体的NH3为4mol。7.下列关于配位化合物的叙述中,不正确的是()A.配位化合物中不一定存在配位键B.配位化合物中可能存在离子键C.[Cu(H2O)4]2+中的Cu2+提供空轨道,H2O中的氧原子提供孤电子对形成配位键D.配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用答案A解析含有配位键的化合物就是配位化合物,但配位化合物还可能含有一般共价键、离子键等,A错误。8.(双选)某物质的实验式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液也不产生沉淀,用强碱处理并没有NH3放出,则关于此化合物的下列说法正确的是()A.配合物中中心离子的电荷数为4+,配位数为6B.该配合物可能是平面正方形结构和NH3分子均与Pt4+配位D.配合物中Pt4+与Cl-配位,而不与NH3分子配位答案AC解析在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成,经强碱处理无NH3放出,说明Cl-、NH3均为配体,故该配合物中心离子的配位数为6,电荷数为4+,Cl-和NH3分子均与Pt4+配位,A、C正确,D错误;因为配体在中心离子周围配位时尽量采取对称分布以达到相对稳定状态,Pt4+配位数为6,则其空间结构为八面体形,B错误。9.(1)Cr3+基态核外电子排布式为;配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是(填元素符号)。

(2)在Ni基催化剂作用下,CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。①基态Ni原子的电子排布式为,该元素位于元素周期表的第族。

②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有molσ键。

(3)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物中提供孤电子对的原子是。

答案(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3O(2)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2Ⅷ②8(3)X解析(1)铬是第24号元素,其失去3个电子后还剩21个电子,电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。水分子中氧原子上有孤电子对,故可以与铬离子形成配位键的是水分子中的氧原子。(2)①28号元素Ni的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,该元素位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,在每个配位体分子中含有一个σ键,每个配位体分子与中心原子之间形成一个σ键,所以1molNi(CO)4中含有8molσ键。(3)B原子与X原子形成配位键,因为B为缺电子原子,具有空轨道,故形成配位键时提供孤电子对的原子是X。提升能力跨越等级1.向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液,再加入氨水,下列关于实验现象的叙述不正确的是()A.先生成白色沉淀,加入足量氨水后沉淀消失B.生成的沉淀为AgCl,它不溶于水,但溶于氨水,重新电离成Ag+和Cl-C.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,产生的现象也是先出现白色沉淀后沉淀消失答案B解析Ag+与NH3能发生如下反应:Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+。而AgCl存在如下沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag++Cl-,向其中加入氨水后会使平衡向右移动,最终因生成可溶性的[Ag(NH3)2]Cl而使AgCl沉淀溶解。2.某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列说法中正确的是()A.配体是Cl-和H2O,配位数是8B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+C.内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2D.将1mol该配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3molAgCl沉淀答案C解析对于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,中心离子是Ti3+,内界配体有一个Cl-和5个H2O分子,配位数是6,外界有两个Cl-,A、B错误,C正确;加入足量AgNO3溶液,只有外界的两个Cl-与Ag+反应生成AgCl沉淀,内界的一个Cl-不与Ag+反应,故1mol该配合物只能生成2molAgCl沉淀,D错误。3.(双选)下列关于配位化合物的叙述中,不正确的是()A.配位化合物中提供孤电子对的一定是阴离子B.配位化合物中不可能存在离子键C.形成H3O+时,H+提供空轨道,H2O分子中的氧原子提供孤电子对形成配位键·5H2O是一种配合物答案AB解析配位化合物中提供孤电子对的可以是分子,也可以是阴离子,A错误;在离子化合物中,复杂离子中可以存在配位键,B错误;形成H3O+时,H+提供空轨道,水分子中的氧原子提供孤电子对形成配位键,C正确;CuSO4·5H2O可以表示为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,CuSO4·5H2O属于配合物,D正确。4.配位化合物简称配合物,它的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。配合物[Zn(NH3)6]Cl2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数分别为()+、NH3、2+、6+、NH3、1+、6+、Cl-、2+、2+、NH3、2+、2答案A解析确定中心原子(或离子)和配体是解题关键。在[Zn(NH3)6]Cl2中中心离子为Zn2+,配体为NH3,配位数为6,中心离子和配体构成内界[Zn(NH3)6]2+。5.用过量硝酸银溶液处理含mol氯化铬的水溶液,产生molAgCl沉淀,则此氯化铬最可能是()A.[Cr(H2O)6]Cl3B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2OD.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O答案B解析mol氯化铬能生成molAgCl沉淀,说明1mol配合物的外界中有2molCl-。6.(双选)某有机物的结构简式为。对该物质的分析判断正确的是()A.该物质是一种离子化合物B.该物质的分子中含有的化学键有共价键和配位键C.该物质是一种配合物,其中N原子提供孤电子对D.该物质分子中,C、N、O原子都存在孤电子对答案BC解析该物质中没有离子键,不是离子化合物而是共价化合物,A错误;根据该物质结构简式可知,该物质中Ni、N之间存在配位键,其他成键原子之间都是共价键,B正确;根据该物质结构简式可知Ni原子具有空轨道,氮原子为其提供孤电子对,C正确;C原子最外层的4个电子全部参与成键,C原子上没有孤电子对,D错误。7.配位键是一种特殊的共价键,即共用电子对由某原子单方面提供和另一缺电子的粒子结合。如NH4+就是由NH3(氮原子提供电子对)分子和H+(缺电子)(1)下列粒子中可能存在配位键的是。

+ (2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,试写出其电离方程式:。

(3)科学家对H2O2分子结构的认识经历了较为漫长的过程,最初科学家提出了两种观点:甲:、乙:H—O—O—H,甲式中O→O表示配位键,在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的分子结构,设计并完成了下列实验:a.将C2H5OH与浓H2SO4反应生成(C2H5)2SO4和水;b.将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应,只生成A和H2SO4;c.将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂)。①如果H2O2的结构如甲所示,实验c中化学反应方程式为(A写结构简式)。

②为了进一步确定H2O2的结构,还需要在实验c后添加一步实验d,请设计d的实验方案:。

答案(1)BD(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-(3)①+H2C2H5OC2H5+H2O②用无水硫酸铜检验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)解析(1)H3O+是H+和H2O分子通过配位键形成的;H2SO4的结构式可以表示为,分子中存在配位键。(2)硼原子为缺电子原子,H3BO3的电离是B原子和水分子中的氧原子形成配位键,同时产生H+表现出酸性。(3)由题中所含配位键的物质的反应特点分析。8.太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。其材料除单晶硅外,还有铜、铟、镓、硒的化合物。(1)镓的基态原子的核外电子排布式为。

(2)硒为第四周期元素,相邻的元素有砷和溴,则三种元素的第一电离能从大到小顺序为(用元素符号表示)。

(3)气态SeO3的空间结构为。

(4)与镓元素处于同一主族的硼元素具有缺电子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能与水反应生成[B(OH)4]-而体现一元弱酸的性质,则[B(OH)4]-中B原子的杂化类型为,该离子(填“含有”或“不含有”)配位键,其空间结构是。

(5)金属Cu单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应,反应的离子方程式为,用价层电子对互斥模型分析,NH3分子和H2O分子的空间结构分别是、。

答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)(2)Br>As>Se(3)平面三角形(4)sp3含有正四面体(5)Cu+H2O2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O三角锥形V形解析(1)镓元素是31号元素,根据原子核外电子排布规律,可知基态镓原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(2)同周期元素,随着原子序数的增大,第一电离能呈增大趋势,但砷原子4p能级容纳3个电子,为半充满的稳定状态,能量较低,第一电离能高于同周期相邻元素,故第一电离能:Br>As>Se。(3)SeO3分子中硒原子的价层电子对数为3,与氧原子形成三个共价键,没有孤电子对,则气态SeO3分子的空间结构为平面三角形。(4)[B(OH)4]-中B原子与氧原子形成四个σ键,B原子上没有孤电子对,该离子为正四面体构型,故B原子的杂化类型为sp3。(5)Cu与氨水、过氧化氢的混合溶液反应生成[Cu(NH3)4]2+的离子方程式为Cu+H2O2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。NH3分子中的N原子和H2O分子中的O原子都有4个价层电子对,NH3分子中N原子与3个H原子形成3个共价键,还有一对孤电子对,分子呈三角锥形结构;H2O分子中O原子与两个H原子形成两个共价键,还有两对孤电子对,分子呈V形结构。贴近生活拓展创新超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支,还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示:(1)Mo处于第五周期第ⅥB族,价电子排布与Cr相似,它的基态价电子排布式是;核外未成对电子数是个。

(2)该超分子中存在的化学键类型有。

A.σ键 B.π键C.离子键 D.氢键(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是(填元素符号),p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有。

(4)从电负性角度解释CF3COOH的酸性强于CH3COOH的原因是:。

(5)C60与金刚石互为同素异形体,从结构与性质之间的关系解释C60的熔点远低于金刚石的原因是。

(6)已知:某晶胞中各原子的相对位置可用如图所示的原子坐标表示,其中所有顶点原子坐标均为(0,0,0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中,每个晶胞有2个Mo原子,其中Mo原子坐标是(0,0,0)及(12,12,12)。根据以上信息,推断该晶体的原子堆积方式是。已知该晶体的密度是ρg·cm-3,Mo的摩尔质量是