选择性必修2第三章 晶体结构与性质第四节 配合物与超分子习题

第四节综合拔高练

五年选考练

考点　配位键

1.(2019江苏单科,21A,)(2)S的空间构型为　　　　　(用文字描述);Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2-,[Cu(OH)4]2-中的配位原子为　　　(填元素符号)。 

2.(2019课标Ⅰ,35,)(2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是　　　、　　　。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是　　　(填“Mg2+”或“Cu2+”)。 

3.(2019课标Ⅲ,35,)(2)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为　　　　　　　,其中Fe的配位数为　　　　。 

4.(2020山东,17节选,)(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如下图所示,1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有　　　mol,该螯合物中N的杂化方式有　　　种。 

5.(2020课标Ⅲ,35节选,)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。

(2)NH3BH3分子中,N—B化学键称为　　　　键,其电子对由　　　　提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气: 

3NH3BH3+6H2O 3N+B3+9H2

B3的结构为。在该反应中,B原子的杂化轨道类型由　　　　变为　　　　　　。 

答案见P130

三年模拟练

应用实践

1.(2020山西省实验中学高二月考,)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(深度解析)

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

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配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA

迁移创新

2.(2020安徽宣城二模,)铁、铜及其化合物应用广泛。回答下列问题:

(1)基态铁原子核外最后一个电子填充在　　　　(填能级符号)上,含有　　　　个未成对电子。 

(2)铁氰化钾K3[Fe(CN)6]是检验Fe2+的重要试剂。

①铁氰化钾中,所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为　　　　　　　　。 

②铁氰化钾中,不存在　　　　(填字母)。 

A.离子键　B.σ键　C.π键　D.氢键　E.金属键

(3)血蓝蛋白是某些节肢动物体内能与氧气可逆结合的一种铜蛋白,其部分结构示意图如图所示。其中Cu的化合价为　　　　价,N的杂化轨道类型是　　　　。 

(4)CaCux合金可看作由如图所示的(a)、(b)两种原子层交替堆积排列而成。图中虚线构建的六边形,表示由这两种层平行堆积时垂直于层的相对位置;(c)是由(a)和(b)两种原子层交替堆积成的CaCux合金的晶胞结构图。在这种结构中,同一层的Ca与Cu距离为294 pm。

①CaCux合金中x=　　　　。 

②同一层中,Ca原子之间的最短距离是　　　　pm;设NA为阿伏加德罗常数的值,若要求算CaCux晶体的密度,还需要知道的物理量是　　　　(钙、铜元素的相对原子质量为已知量)。 

答案全解全析

五年选考练

1.答案　(2)正四面体　O

解析　(2)S的中心原子为S,σ键数为4,孤电子对数=(6+2-2×4)=0,价层电子对数为4+0=4,依据VSEPR理论知,S的空间构型为正四面体形;在[Cu(OH)4]2-中,OH-为配体,配位原子为O。

2.答案　(2)sp3　sp3　乙二胺的两个N提供孤对电子给金属离子形成配位键　Cu2+

解析　(2)乙二胺分子中,氮原子核外孤电子对数为1,σ键数目为3,则杂化轨道数目为4,故氮原子采取sp3杂化;碳原子核外孤电子对数为0,σ键数目为4,则杂化轨道数目为4,故碳原子采取sp3杂化。乙二胺的两个N提供孤对电子给Mg2+、Cu2+等金属离子,以配位键结合成稳定环状离子。

3.答案　(2)　4

解析　(2)双聚FeCl3分子中两分子FeCl3以配位键形式结合在一起,结构式为,Fe的配位数为4。

4.答案　(3)6　1

解析　(3)由题意可知,只有成环的配位键才能起到螯合作用,再结合题给结构可知N中的2个O原子和C、N杂环上的4个N原子通过螯合作用与Cd2+形成配位键,故1 mol该配合物中通过螯合作用形成6 mol配位键;N中N原子价层电子对数为3+0=3,N中N原子价层电子对数为2+1=3,C、N杂环上的4个N原子价层电子对数为3+0=3,故该配合物中N原子均采取sp2杂化。

5.答案　(2)配位　N　sp3　sp2

解析　(2)NH3BH3分子中,N原子核外有1对孤电子对,B原子含有空轨道,故N原子提供孤电子对与B原子形成N→B配位键,NH3BH3分子的结构式为。由NH3BH3的结构式可知B原子的价层电子对数=σ键数=4(孤电子对数为0),故NH3BH3中B原子采取sp3杂化;由B3的结构式可知B原子的价层电子对数=σ键数=3(孤电子对数为0),故B3中B原子采取sp2杂化。

三年模拟练

1.A　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键,不存在非极性键,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,B正确;1 mol配合物Na3[Fe(CN)6]中σ键数目为(6×2)×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配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA,D正确。

名师点睛　配离子由中心原子(或离子)和围绕它的分子或离子(称为配位体或配体)通过配位键结合而形成。

2.答案　(1)3d　4

(2)①N>C>Fe>K　②DE

(3)+1　sp2、sp3

(4)①5　②294　上、下两层Ca与Ca之间的最短距离或上、下两层Ca与Cu之间的最短距离

解析　(1)基态铁原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2,3d能级的能量高于4s能级,则电子先填充4s能级,后填充3d能级,根据泡利原理和洪特规则,3d能级上有4个未成对电子。

(2)①铁氰化钾中,所涉及的元素有Fe、K、C、N,同周期的C和N,第一电离能N>C,同周期的K、Fe,第一电离能Fe>K,所以所涉及的元素的第一电离能由大到小的顺序为N>C>Fe>K。

②铁氰化钾属于配合物,由K+、Fe3+和CN-构成,是离子化合物,存在离子键,含有CN-,CN-中存在键,一个键由1个σ键和2个π键组成,配合物中不存在氢键和金属键。

(3)由题给结构示意图可知,Cu与氮原子形成配位键,配离子带一个单位正电荷,其中Cu的化合价为+1价;与铜相结合的氮原子与碳原子形成碳氮双键和碳氮单键,N原子采取sp2杂化,与氢和碳结合的氮原子,成键电子对数为3,孤电子对数为1,氮原子采取sp3杂化。

(4)①该晶胞中Ca原子个数=12×+2×=3、Cu原子个数=12×+6×+6=15,则该晶胞中Ca原子与Cu原子个数比为3∶15=1∶5,x=5。

②同一层中,六边形中心的Ca原子和边上的两个Ca原子形成正三角形,所以Ca原子之间的最短距离是六边形边长=2××(同一层相邻Ca与Cu距离)=2××294 pm=294 pm;计算晶胞的密度要先计算晶胞的体积,已知晶胞层内六边形边长(Ca原子之间距离),还需要知道晶胞层与层之间的距离,即上、下两层Ca与Ca之间的最短距离或知道上、下两层Ca与Cu之间的最短距离。