人教版 (2019)第三章 晶体结构与性质第四节 配合物与超分子同步训练题

第四节　配合物与超分子

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.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　③F-　④CN-　⑤CO

A.只有①② B.只有①②③

C.只有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。

2.在N中存在4个N—H共价键,则下列说法正确的是(　　)

A.4个共价键的键长完全相同

B.4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不同

D.4个N—H键长相同,但键能不同

答案A

解析N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N,这样N原子就不再存在孤电子对,键角恢复至109°28',故N为正四面体形,4个N—H完全一致,N中的配位键与普通共价键形成过程不同,但性质相同。

3.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

B.Cu(OH)2

C.[Cu(NH3)4](OH)2

D.[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,则应为[Cu(NH3)4]SO4。

4.配位数为6的Co3+的配合物CoClm·nNH3,若1 mol配合物与足量AgNO3溶液反应只生成1 mol AgCl沉淀,则m、n的值是(　　)

A.m=1,n=5 B.m=3,n=4

C.m=5,n=1 D.m=4,n=5

答案B

解析与AgNO3溶液反应的Cl-(1mol)不是来自配体,而是来自配合物外界。由于中心离子为Co3+,根据电荷守恒,1mol配合物中共有3molCl-,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。

5.下列关于配位化合物的叙述不正确的是(　　)

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.配位化合物在医学科学、化学催化剂、新型分子材料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。

6.(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6

B.该配合物可能是平面正方形结构

C.Cl-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。

7.(1)现有下列物质:

A.NaOH　B.Na2O　C.NH4Cl　D.Na2O2

E.Ni(CO)4　F.CH4

①只含离子键的化合物是　　　　　(填字母,下同); 

②含有极性键的离子化合物是　　　　; 

③含有非极性键的离子化合物是　　　　; 

④存在配位键的化合物是　　　　; 

⑤含键的类型最多的是　　　　。 

(2)在配离子[Fe(CN)6]3-中,中心离子的配位数为　　　,提供空轨道的是　　　　　。 

答案(1)①B　②AC　③D　④CE　⑤C

(2)6　Fe3+

解析(1)离子键是阴、阳离子间的相互作用,存在于离子化合物中。一般共价键的成键微粒是原子,主要存在于非金属单质、共价化合物、某些离子化合物中;配位键是一种特殊的共价键,是由具有空轨道的原子或离子与具有孤电子对的分子或离子组成的,主要存在于配合物中。同种非金属元素的原子之间形成非极性共价键,不同种非金属元素的原子之间形成极性键。

(2)[Fe(CN)6]3-中,中心离子的配位数为6,Fe3+提供空轨道。

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8.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,但能溶于氨水,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]Cl

D.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NaCl与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,加入氨水后,AgCl与NH3发生反应AgCl+2NH3[Ag(NH3)2]Cl,B项错误。

9.下列关于配合物[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是(　　)

A.配体为水分子,配位原子为O,外界为Br-

B.中心离子的配位数为6

C.中心离子Cr3+采取sp3杂化

D.中心离子的化合价为+2价

答案B

解析[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的内界为[Cr(H2O)4Br2]+,Cr3+为中心离子,配体为H2O、Br-,配位数为6,外界为Br-、H2O,Cr3+提供的空轨道数为6,中心离子不是采取sp3杂化。

10.(双选)下列关于配位化合物的叙述不正确的是(　　)

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

D.CuSO4·5H2O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阴离子,也可以是分子,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。

11.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(　　)

A.Zn2+、NH3、2+、6

B.Zn2+、NH3、1+、6

C.Zn2+、Cl-、2+、2

D.Zn2+、NH3、2+、2

答案A

解析在[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+。

12.用过量硝酸银溶液处理含0.01 mol某氯化铬的水溶液,产生0.02 mol AgCl 沉淀,则此氯化铬最可能是              (　　)

A.[Cr(H2O)6]Cl3

B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O

C.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O

D.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O

答案B

解析0.01mol某氯化铬完全反应能生成0.02molAgCl沉淀,说明1mol配合物的外界中有2molCl-,B项符合题意。

13.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸铜可用作杀菌剂。

(1)往硫酸铜溶液中加入氨水,先形成蓝色沉淀,继续加氨水,得到深蓝色透明溶液,再加入乙醇,得到的深蓝色晶体为　　　　　　　　　　　。 

(2)[Cu(H2O)4]2+中存在的化学键类型有　　　　　　　　。[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间结构,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为　　　　　。其结构可用示意图表示为　　　　　　　　　　　。 

(3)科学家通过X射线测得胆矾结构示意图可简单表示如下:

图中虚线表示的作用力为　　　　　　　　　。 

答案(1)[Cu(NH3)4]SO4·H2O

(2)共价键(或极性键)、配位键　正方形　

(3)配位键、氢键

解析(1)CuSO4与NH3·H2O反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2,继续加入氨水,得到深蓝色溶液,即Cu(OH)2与NH3·H2O形成[Cu(NH3)4]2+,加入乙醇得到深蓝色晶体,该晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O。

(2)Cu2+和H2O之间存在配位键,H2O中存在极性共价键;[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间结构,可能为正四面体,也可能为平面正方形,[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl-取代,能得到两种不同结构的产物,如果是正四面体,则两个Cl-取代NH3只有一种结构,则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为正方形,其结构为。

(3)O和Cu2+之间构成配位键,H和O之间构成氢键。

14.配位键是一种特殊的共价键,即共用电子对由某离子或分子单方面提供和另一提供空轨道的粒子结合。如N就是由NH3(氮原子提供电子对)分子和H+(提供空轨道)通过配位键形成的。据此回答下列问题:

(1)下列粒子中可能存在配位键的是　　　　。 

A.CO2 B.H3O+

C.CH4 D.H2SO4

(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遇到还原剂时易断裂。化学家为研究H2O2的分子结构,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作还原剂)。

①如果H2O2的结构如甲所示,实验c中发生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)BD

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

(3)①+H2C2H5OC2H5+H2O　②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+与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)硼原子可提供空轨道,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。

学科素养拔高练

15.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,基态Mo原子的价电子排布式是　　　　;核外未成对电子数是　　　　　　。 

(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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(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()。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ρ g·cm-3,Mo的摩尔质量是M g·mol-1,阿伏加德罗常数的值是NA,晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为　　　　　　pm。 

答案(1)4d55s1　6　(2)AB　(3)C　sp2和sp3

(4)F的电负性大,对电子的吸引能力强,使共用电子对偏向F,进而使O—H极性增强,更易断裂,故CF3COOH的酸性强于CH3COOH

(5)C60是分子晶体,金刚石是共价晶体,共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所消耗的能量

(6)体心立方堆积　×1010

解析(1)基态Cr原子的价电子排布式为3d54s1,而Mo与Cr同主族,但位于Cr的下一周期,因而基态Mo原子的价电子排布式为4d55s1,其轨道表示式为,因而核外未成对的电子数为6。

(2)该超分子结构中有双键,说明有σ键和π键,分子中不存在离子键,根据信息可知Mo与配体分子形成配位键,因而答案选AB。

(3)由该超分子结构图可知,CO做配体时是C提供孤电子对;p-甲酸丁酯吡啶中形成双键的碳原子的杂化方式为sp2,丁基中的C原子形成四个单键,为sp3杂化。

(4)F的电负性大,对电子的吸引能力强,使共用电子对偏向F,进而使O—H极性增强,更易断裂,导致CF3COOH酸性强于CH3COOH。

(5)根据不同晶体类型的性质不同来解释。C60是分子晶体,金刚石是共价晶体,共价晶体熔化时破坏共价键所需的能量远高于分子晶体熔化时破坏分子间作用力所消耗的能量。

(6)Mo的一种立方晶系的晶体结构中,根据每个晶胞有2个Mo原子,可知其堆积方式为体心立方堆积;以Mo(0,0,0)原子为中心,那么与之最近的Mo原子有8个且其原子坐标分别是(),晶胞体积V=cm3,立方体边长a=cm,由最近的两个原子坐标为(0,0,0)和(),可知该立方体边长为1,用距离公式算出两原子相距,根据比例关系,最近的两个Mo原子核之间的距离为×1010pm。