高中第3节 离子键、配位键与金属键第2课时测试题

第2课时　配位键、金属键

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.在[Fe(CN)6]3-配离子中,中心离子的配位数为(　　)

A.3 B.4 C.5 D.6

答案D

解析配位数是指直接与中心原子(离子)配位的配位原子的数目,配离子[Fe(CN)6]3-中中心离子的配位数为6。

2.(2020山东临朐实验中学高二检测)下面有关金属的叙述正确的是(　　)

A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,是由于金属离子之间有较强的作用

B.通常情况下,金属中的自由电子会发生定向移动,而形成电流

C.金属是借助金属离子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分

D.金属的导电性随温度的升高而降低

答案D

解析金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动,但不会改变原来的排列方式,故A项不正确;自由电子要在外电场作用下才能发生定向移动产生电流,B项不正确;金属的导热性是由于自由电子碰撞金属离子将能量进行传递,故C项不正确。

3.[Co(NH3)5Cl]Cl2是一种紫红色的晶体,下列说法中正确的是(　　)

A.配体是Cl-和NH3,配位数是8

B.中心离子是Co2+,配离子是Cl-

C.内界和外界中Cl-的数目比是1∶2

D.加入足量AgNO3溶液,所有Cl-一定被完全沉淀

答案C

解析计算配位数时不包括外界离子,故[Co(NH3)5Cl]Cl2中配体是Cl-和NH3,配位数是6,A错误;Co3+为中心离子,配离子是[Co(NH3)5Cl]2+,B错误;[Co(NH3)5Cl]Cl2的内界是[Co(NH3)5Cl]2+,外界是Cl-,内界和外界中Cl-的数目比是1∶2,C正确;加入足量的AgNO3溶液,内界Cl-不沉淀,D错误。

4.根据物质结构理论判断下列说法错误的是(　　)

A.镁的硬度大于铝 B.钠的熔、沸点低于镁

C.镁的硬度大于钾 D.钙的熔、沸点高于钾

答案A

解析镁和铝的自由电子数Al>Mg,离子半径Al3+<Mg2+,所以应该是铝的硬度大于镁,A错误;离子半径Na+>Mg2+,金属键Mg>Na,钠的熔、沸点低于镁,B正确;电荷数Mg2+>K+,离子半径Mg2+<Na+<K+,所以金属键Mg>K,硬度Mg>K,C正确;钙和钾的价电子数Ca>K,离子电荷数Ca2+>K+,离子半径K+>Ca2+,金属键Ca>K,熔、沸点Ca>K,D正确。

5.下列物质不是配合物的是(　　)

A.NaCl B.[Fe(SCN)2]Cl

C.[Cu(NH3)4]Cl2 D.[Ag(NH3)2]OH

答案A

解析NaCl中只含有离子键,故不是配合物。

6.下列微粒:①H3O+、②[B(OH)4]-、③CH3COO-、④NH3、⑤CH4。其中含有配位键的是(　　)

A.①② B.①③ C.④⑤ D.②④

答案A

解析水分子中的氧原子有未成键电子对,H+有空轨道,可以形成H3O+,由此可以判断该离子有配位键;[B(OH)4]-中B原子只有3个电子可以成键,故还有一个空轨道,故其中一个OH-是通过配位键与B结合的。其他微粒中均不含有配位键。

7.已知NH3分子可与Cu2+以配位键形成[Cu(NH3)4]2+,则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是(　　)

A.NaOH B.NH3

C.BaCl2 D.Cu(OH)2

答案D

解析加入NaOH会生成Cu(OH)2沉淀,A项错误;通入NH3会形成[Cu(NH3)4]2+,B项错误;加入BaCl2会消耗S,C项错误;Cu(OH)2能与硫酸反应生成硫酸铜,且过量的Cu(OH)2可以通过过滤除去,D项正确。

8.配位化学创始人维尔纳发现,取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol,分别溶于水后,加入足量AgNO3溶液,产生AgCl沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。

(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。

CoCl3·6NH3(黄色)　　　　　　　　　　,CoCl3·4NH3(紫色)　　　　　　。 

(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)组成相同而颜色不同的原因是　　　　　　　　　。 

(3)上述配合物中,中心离子的配位数都是　　　,写出基态中心离子的电子排布式:　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)4Cl2]Cl　(2)空间结构不同　(3)6　1s22s22p63s23p63d6

解析(1)1molCoCl3·6NH3与足量AgNO3溶液反应生成3molAgCl,说明1molCoCl3·6NH3中有3molCl-为外界离子,其配体为NH3,所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3;1molCoCl3·4NH3(紫色)与足量AgNO3溶液反应生成1molAgCl,说明1molCoCl3·4NH3中有1molCl-为外界离子,其配体为NH3和Cl-,所以其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl。(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的化学式都是[Co(NH3)4Cl2]Cl,但因其空间结构不同,故颜色不同。(3)这四种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6;中心离子为Co3+,Co3+核外有24个电子,则基态Co3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。

9.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并与另一缺电子的微粒结合。如N就是由NH3(氮原子提供电子对)和H+(缺电子)通过配位键形成的。据此,回答下列问题:

(1)下列微粒中可能存在配位键的是　　　　。 

A.CO2 B.H3O+ C.CH4 D.NH3

(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,试写出其电离方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)科学家对H2O2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,其中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的结构,设计并完成了下列实验:

a.将C2H5OH与浓硫酸反应生成(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做还原剂)。

①如果H2O2的结构如甲所示,实验c中反应的化学方程式为(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)B

(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-

(3)①C2H5OOC2H5+H2C2H5OC2H5+H2O

②用无水硫酸铜检验实验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)

解析(1)配位键形成的条件是一方提供电子对,另一方具有可接受孤电子对的空轨道,在H3O+中,H2O分子中O原子提供孤电子对,H+具有空轨道,两者通过配位键形成配离子[]+。

(2)硼原子为缺电子原子,H3BO3的电离是B原子和水电离的OH-形成配位键,水电离的H+表现出酸性。

(3)由题中所含配位键的物质的反应特点进行分析。

关键能力提升练

10.金属键的强弱与金属的价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子半径越大,金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是(　　)

A.Li、Na、K B.Na、Mg、Al

C.Li、Be、Mg D.Li、Na、Mg

答案B

解析金属键越强,金属的熔点越高。A项中,阳离子半径顺序为Li+<Na+<K+,金属键的强弱为Li>Na>K,熔点依次降低;B项,价电子数的关系为Na<Mg<Al,离子半径大小关系为Na+>Mg2+>Al3+,故金属键依次增强,熔、沸点依次升高;C项中Be的熔点高于Mg;D项中Li的熔点高于Na。

11.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(　　)

①H2O　②NH3　③Cl-　④SCN-

A.①② B.①②③

C.①②④ D.①②③④

答案D

解析根据电子式分析能否提供孤对电子。H2O:

H,NH3:H,Cl-:]-,SCN-:C︙︙]-,则D项符合题意。

12.Co3+的八面体配合物

CoClm·nNH3的结构如图所示,其中数字处的小圆圈表示NH3分子或Cl-,Co3+位于八面体的中心。若1 mol配合物与AgNO3作用生成2 mol AgCl沉淀,则n的值是(　　)

A.2 B.3

C.4 D.5

答案D

解析由1mol配合物生成2molAgCl可知1mol配合物电离出2molCl-,即配离子显+2价,外界有2个Cl-。因为Co显+3价,所以[CoClm-2·nNH3]2+中有1个Cl-,又因为该配合物的空间结构是八面体,所以n=6-1=5。

13.以下微粒中不含配位键的是(　　)

①N　②CH4　③OH-　④NH3　⑤N2

⑥Fe(SCN)3　⑦H3O+　⑧[Ag(NH3)2]OH

A.①②④⑦⑧ B.①④⑥⑦⑧

C.③④⑤⑥⑦ D.②③④

答案D

解析①氨气分子中氮原子含有孤电子对,氢离子含有接受孤电子对的空轨道,可以形成配位键,N中含有配位键;②甲烷的电子式为HH,无孤电子对,CH4中不含配位键;③OH-的电子式为[]-,OH-中不含配位键;④氨气分子中氮原子含有孤电子对,但没有形成配位键;⑤氢离子含有接受孤电子对的空轨道,N2H4中的氮原子提供孤电子对,能够形成配位键,故N2中含有配位键;⑥SCN-的电子式是C︙︙]-,铁离子含有接受孤电子对的空轨道,硫原子提供孤电子对,Fe(SCN)3中含有配位键;⑦H3O+中氧原子提供孤电子对,H+含有接受孤电子对的空轨道,二者形成配位键,H3O+中含有配位键;⑧Ag+有空轨道,NH3中的氮原子有孤电子对,可以形成配位键,[Ag(NH3)2]OH中含有配位键。

14.下列现象与形成配合物无关的是(　　)

A.Fe3+与SCN-不能大量共存

B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,呈绿色,再加水,呈蓝色

C.Cu与浓硝酸反应后,溶液呈绿色,Cu与稀硝酸反应后,溶液呈蓝色

D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失

答案C

解析A项涉及[Fe(SCN)]2+的形成;B项涉及[CuCl4]2-与[Cu(H2O)4]2+的转化;D项涉及[Al(OH)4]-的形成;C项Cu与浓硝酸反应后溶液显绿色,是因为反应后生成的NO2溶于Cu(NO3)2溶液中造成的。

15.回答下列问题:

(1)将白色CuSO4粉末溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合离子,请写出生成此配合离子的离子方程式　　　　　　　　　　　　,蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有　　　　　　。 

(2)向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,在滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。下列说法不正确的是　　　　(填字母序号)。 

a.[Cu(NH3)4]SO4组成元素中电负性最大的是N元素

b.CuSO4晶体及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中硫原子的杂化方式均为sp3

c.[Cu(NH3)4]SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键

d.NH3分子内的H—N键之间的键角大于H2O分子内的H—O键之间的键角

e.S的空间结构为正四面体形

f.[Cu(NH3)4]2+中,NH3是配体

g.NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化

(3)配离子[Cu(NH3)2(H2O)2]2+的中心离子是　　　　,配体是　　　　,配位数为　　　　,其含有的微粒间的作用力类型有　　　　　　。 

答案(1)Cu2++4H2O[Cu(H2O)4]2+　共价键、配位键

(2)ag　(3)Cu2+　NH3、H2O　4　配位键、极性共价键

解析(1)Cu2+具有接受孤电子对的空轨道,H2O分子中的O原子提供孤电子对形成配合物[Cu(H2O)4]2+。

(2)电负性O>N,a不正确;S原子与4个O原子形成共价键,所以S原子采取sp3杂化,b正确;[Cu(NH3)4]SO4中S与[Cu(NH3)4]2+以离子键结合,NH3、S中含有极性共价键,[Cu(NH3)4]2+中含有配位键,c正确;NH3分子内N原子有1对孤电子对,H2O分子中O原子有2对孤电子对,H2O分子中孤电子对对共用电子对排斥作用大,所以H2O分子中H—O键的键角小于NH3分子中H—N键的键角,d正确;S中S原子以4个σ键与4个O原子结合,S发生sp3杂化,故S为正四面体形,e正确;[Cu(NH3)4]2+中NH3是配体,f正确;NH3中N发生sp3杂化,g不正确。

(3)由书写形式可以看出其中心离子是Cu2+,配体是H2O和NH3,配位数为4。[Cu(NH3)2(H2O)2]2+中含有的微粒间作用力有配位键和极性共价键。

16.回答下列问题:

(1)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　　　　　　　　。 

(2)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,　　　　原子提供孤电子对,　　　　原子具有接受孤电子对的空轨道。写出NH3·BF3的结构式,并用“→”表示出配位键　　　　　　　。 

(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体中的化学键类型与硫酸铵中的相同,则N2H6SO4的晶体内存在　　 　(填字母序号)。 

a.离子键 b.配位键

c.共价键 d.σ键

(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。不考虑空间结构,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　　　　。Na2[Cu(OH)4]中除配位键外,还存在的化学键类型是　　　　(填字母)。 

a.离子键 b.金属键

c.极性键 d.非极性键

(5)向氯化铜溶液中加入过量浓氨水,然后加入适量乙醇,溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]Cl2晶体,上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有　　　　和　　　　　　。 

答案(1)X　(2)N　B　

(3)abcd　(4)　ac

(5)离子键　配位键

解析(1)BCl3分子中B原子发生sp2杂化,形成3个sp2杂化轨道。B原子未杂化的1个2p轨道为空轨道,所以与X形成配位键时,X应提供孤电子对。

(2)NH3中N原子发生sp3杂化,N原子上有一对孤电子对,BF3中B原子发生sp2杂化,杂化轨道与F原子形成3个共价键,故有一个2p空轨道,可与NH3形成配位键。

(3)N2H6SO4晶体中的化学键类型与硫酸铵相同,则该晶体内存在离子键、共价键、配位键、σ键。

(4)Cu2+中存在空轨道,而OH-中O原子上有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。Na2[Cu(OH)4]为离子化合物,Na+与[Cu(OH)4]-之间以离子键结合,O—H键为极性键。

(5)Cu2+具有可接受孤电子对的空轨道,N原子提供孤电子对,Cu2+与NH3分子之间形成配位键,NH3分子中N、H原子之间以共价键结合,内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子Cl-以离子键结合。

学科素养拔高练

17.回答下列问题:

(1)下列金属的金属键最强的是　　(填字母序号)。 

a.Na b.Mg c.K d.Ca

(2)下列分子或离子中不存在着配位键的是　。 

①H3O+　②[Al(OH)4]-　③NH3　④N

⑤[Cu(H2O)4]2+　⑥Ni(CO)4　⑦Fe(SCN)3

⑧B　⑨CH4

(3)在配离子[Fe(CN)6]3-中,中心离子的配位数为　　　　　　,具有可接受孤电子对的空轨道的是　　　　　　　　,与其配体互为等电子体的一种微粒是　　　　。 

(4)钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,与钛同周期的所有元素的基态原子中,未成对电子数与钛相同的元素有　　　　　　　　(填元素符号)。现有含Ti3+的配合物,化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,配离子[TiCl(H2O)5]2+中的化学键类型是　　　　　　,该配合物的配体是　　　　　　　　。 

(5)B和Al均为ⅢA族元素。

①AlCl3·NH3和AlC中均含有配位键。在AlCl3·NH3中,配体是　　　　　　,提供孤电子对的原子是　　　　　　,AlC中铝原子采用　　　　　　杂化。 

②气态氯化铝(Al2Cl6)是具有配位键的化合物,分子中原子间成键关系为。请将图中你认为是配位键的斜线上加上箭头　　　　　　　　。 

③NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有　　　　 mol配位键。 

答案(1)b　(2)③⑨

(3)6　Fe3+　CO(或N2、,写出一种即可)

(4)Ni、Ge、Se　极性键(或共价键)、配位键　H2O、Cl-

(5)①NH3　N　sp3　②

③2

解析(1)金属阳离子半径越小,金属价电子数越多,则金属键越强,题给四种金属中阳离子电荷数最多且半径最小的是Mg2+,故金属镁的金属键最强。

(2)配位键的形成条件是一方能够提供孤电子对,另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。H3O+含有H+与H2O形成的配位键,H+提供空轨道,H2O中的O原子提供孤电子对。[Al(OH)4]-是Al(OH)3与OH-通过配位键形成的,Al具有接受孤电子对的空轨道,OH-提供孤电子对;N中NH3与H+形成配位键;[Cu(H2O)4]2+中Cu2+与H2O形成配位键;Ni(CO)4中Ni与CO形成配位键;Fe(SCN)3中Fe3+与SCN-形成配位键;B中BF3与F-形成配位键。CH4、NH3分子中不存在配位键,故选③⑨。

(3)[Fe(CN)6]3-中的配位数为6,Fe3+提供空轨道,配体为CN-,CN-的等电子体有N2、CO、等。

(4)Ti的价电子排布式为3d24s2,未成对电子数为2,与Ti同周期的基态原子未成对电子数为2的价电子排布式为3d84s2、4s24p2、4s24p4,即分别为Ni、Ge、Se。[TiCl(H2O)5]2+中的化学键有极性键(或共价键)、配位键,配体为H2O和Cl-。

(5)①AlCl3·NH3中,Al3+具有接受孤电子对的空轨道,配体为NH3,NH3中的N原子提供孤电子对。AlC中Al的价电子对数为×(3+1+4)=4,孤电子对数为0,Al原子杂化类型为sp3杂化。②配位键的箭头指向具有可接受孤电子对的空轨道的一方。氯原子最外层有7个电子,通过一个共用电子对就可以形成一个单键,另有三对孤电子对。所以Al2Cl6中与两个铝原子形成的共价键中,有两个是配位键,氯原子提供孤电子对,铝原子提供空轨道。③N含有一个配位键,B含有一个配位键,故1molNH4BF4中含有2mol配位键。