化学选择性必修2第三章 晶体结构与性质第四节 配合物与超分子综合训练题

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基础巩固
1.配位化合物[Cu(NH3)4]SO4中,不含有的化学键是( )。
A.离子键B.极性键
C.非极性键D.配位键
答案C
解析配位化合物[Cu(NH3)4]SO4中含有配离子
[Cu(NH3)4]2+和SO42-之间的离子键,NH3和SO42-中都有极性键,Cu2+和NH3之间以配位键结合,不含非极性键。
2.许多过渡金属离子对多种配位体有很强的结合力,能形成种类繁多的配合物。下列说法不正确的是( )。
A.向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液,所有的Cl-均被完全沉淀
B.配合物Ni(CO)4常温下呈液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,则固态Ni(CO)4属于分子晶体
C.配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配位体为NH3,配位数为4
D.配合物[Ag(NH3)2]OH在水溶液中电离出的
[Ag(NH3)2]+具有氧化性
答案A
解析A项,加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应形成AgCl沉淀,内界配体Cl-与Ag+不能反应,错误;B项,配合物Ni(CO)4常温下呈液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂,根据“相似相溶”规律可知,固态Ni(CO)4属于分子晶体,正确;C项,配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3,配位数为4,正确;D项,配合物[Ag(NH3)2]OH在水溶液中电离出的[Ag(NH3)2]+能氧化—CHO,具有氧化性,正确。
3.冠醚是皇冠状的分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。18-冠-6与钾离子形成的超分子结构如图所示。下列说法正确的是( )。
A.含该超分子的物质其晶体类型属于分子晶体
B.冠醚可用于识别不同的碱金属离子
C.中心碱金属离子的配位数是不变的
D.冠醚与碱金属离子之间形成离子键超分子
答案B
解析冠醚与碱金属离子形成的配合物中还含有阴离子,该物质是离子晶体,不是分子晶体,故A项错误;有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子,可用于识别不同的碱金属离子,故B项正确;中心碱金属离子的配位数是随着空穴大小不同而改变的,故C项错误;冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键,不是离子键,故D项错误。
4.下列配合物中,中心原子(或离子)的配位数不是6的是( )。
A.K3[Fe(SCN)6]B.Na2[SiF6]
C.Na3[AlF6]D.[Cu(NH3)4]Cl2
答案D
解析 [Cu(NH3)4]Cl2中配合物的配位数为4,配体为NH3。
5.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。
(1)由M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 E.范德华力
②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碳原子的杂化方式有 。
(2)利用超分子可以对一些物质进行分离,例如利用杯酚(结构如图1所示,用“”表示)分离C60和C70的过程如图2所示。
图1
图2
①杯酚与C60分子之间的作用为 ;
②杯酚 (填“难”或“易”,下同)溶于氯仿, 溶于甲苯;C60 溶于氯仿, 溶于甲苯。
答案(1)①AB ②C sp3、sp2
(2)①范德华力 ②易 难 难 易
解析(1)①该分子中只存在共价键,共价单键为σ键、共价双键中含有σ键和π键。氢键和范德华力不属于化学键。②CO提供孤电子对的是碳原子,M提供空轨道;p-甲酸丁酯吡啶配体中碳原子上的价层电子对数有4和3两种,根据价层电子对互斥模型判断C原子分别采取sp3、sp2杂化。(2)①C60分子和杯酚均为分子晶体,其分子之间的作用为范德华力。②根据相似相溶规律,结合图2分析可知,杯酚易溶于氯仿,难溶于甲苯;C60难溶于氯仿,易溶于甲苯。
能力提升
1.配合物[MA2L2]的分子结构以及分子在晶胞中的位置如图所示,下列说法错误的是( )。
A.中心原子的配位数是4
B.晶胞中配合物分子的数目为2
C.晶体中相邻分子间不存在范德华力
D.该晶体属于分子晶体
答案C
解析根据图知,与中心原子距离最近且距离相等的分子有4个,所以其配位数是4,故A项正确;晶胞中配合物分子个数为8×18+2×12=2,故B项正确;该物质是由分子构成的晶体,属于分子晶体,晶体中存在范德华力,故C项错误,D项正确。
2.如图是一种卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)。下列有关叙述不正确的是( )。
A.示意图中的两个氧原子均采取sp3杂化
B.该叶绿素配合物中,中心离子是镁离子,配位数是4
C.该叶绿素是配合物,N提供孤电子对
D.该叶绿素配合物属于有机高分子
答案D
解析由示意图知,两个氧原子均形成了两个共价单键,均为sp3杂化,A项正确。Mg的最高化合价为+2价,而化合物中Mg与4个氮原子形成化学键,由此可以判断该化合物中Mg与N间存在配位键,N提供孤电子对,配位数为4,该物质为配合物,B、C项正确。高分子的相对分子质量通常很大,叶绿素不属于高分子,D项错误。
3.已知某紫色配合物的组成为CCl3·5NH3·H2O,其水溶液显弱酸性,加入强碱加热至沸腾有NH3放出,同时产生C2O3沉淀;向一定量该配合物溶液中加过量AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成,待沉淀完全后过滤,再向滤液中加过量AgNO3溶液,无明显变化,但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成,且第二次沉淀量为第一次沉淀量的12。则该配合物的化学式最可能为( )。
A.[CCl2(NH3)4]Cl·NH3·H2O
B.[C(NH3)5(H2O)]Cl3
C.[CCl(NH3)3(H2O)]Cl2·2NH3
D.[CCl(NH3)5]Cl2·H2O
答案D
解析CCl3·5NH3·H2O的水溶液显弱酸性,加入强碱加热至沸腾有NH3放出,说明NH3均在内界,向该配合物溶液中加过量AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成,说明该配合物外界有Cl-,过滤后再向滤液中加入过量AgNO3溶液,无明显变化,但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成,且第二次沉淀量为第一次沉淀量的12,说明该配合物内界也含有Cl-,且外界的Cl-与内界的Cl-个数之比为2∶1。综上分析,D项最有可能。
4.冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚,其结构如图1所示。它们能与碱金属离子作用,并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
图1
(1)Li+与X的空腔大小相近,恰好能进入X的环内,且Li+与氧原子的一个孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为 。
(2)冠醚Y能与K+形成稳定结构,但不能与Li+形成稳定结构。理由是 。
(3)烯烃难溶于水,被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z,氧化效果明显提升。
已知:冠醚Z与KMnO4可以发生如图2所示的变化。
图2
加入冠醚Z后,烯烃的氧化效果明显提升的原因是 。
答案(1)K
(2)Li+半径比Y的空腔小很多,不易与空腔内氧原子上的孤电子对作用形成稳定结构
(3)冠醚可溶入烯烃中,进入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中,增大烯烃与MnO4-的接触机会,提高氧化效果
解析(1)基态锂离子核外只有1s能级上有电子,为K层上的电子,所以其能层符号为K。(2)冠醚Y空腔较大,Li+半径较小,Li+半径远远小于Y空腔,导致该离子不易与氧原子上的孤电子对形成配位键,所以得不到稳定结构。(3)根据“相似相溶”规律知,冠醚可溶入烯烃中,进入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中,增大反应物间的接触面积,增大烯烃与MnO4-的接触机会,提高氧化效果。
5.目前新能源汽车使用的电池主要是磷酸铁锂(LiFePO4)和三元锂电池(正极含有Ni、C、Mn三种元素)。回答下列问题:
(1)LiFePO4中阴离子的空间结构名称是 。
(2)检验Ni2+的方法:加入丁二酮肟试剂立即生成鲜红色的二丁二酮肟合镍螯合物,方程式如下:
①丁二酮肟熔点比丁二酮()高很多的原因是 。
②二丁二酮肟合镍螯合物中N原子的杂化类型是 ,该物质中存在的作用力有 (填字母)。
A.离子键
B.配位键
C.极性共价键
D.非极性共价键
E.氢键
答案(1)正四面体形
(2)①丁二酮肟分子间存在氢键 ②sp2 BCDE
解析(1)PO43-的中心P原子的价层电子对数为4+5+3-2×42=4,无孤电子对,其空间结构为正四面体形。
(2)①由丁二酮肟分子结构图可知,丁二酮肟分子中有—OH,分子间可以形成氢键,分子间氢键可使物质的熔点升高,所以丁二酮肟的熔点比丁二酮的高。
②由二丁二酮肟合镍(Ⅱ)螯合物结构可知,N原子的价层电子对数均为3,所以中心N原子的杂化类型是sp2,该物质中不存在离子键,存在的作用力有配位键、极性键、非极性键和氢键。