人教版 (2019)选择性必修2第四节 配合物与超分子巩固练习

第四节　配合物与超分子

必备知识基础练

1.下列分子或离子中,能提供孤对电子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.全部

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

3.(2021·陕西宝鸡高二检测)下列关于配合物的说法中不正确的是(　　)

A.许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多

B.配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键结合

C.配合物中中心离子提供空轨道,配体提供孤对电子

D.中心离子所结合配体的个数称为配位数,不同离子的配位数可能不同

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

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O原子提供孤对电子形成配位键

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

6.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

7.(2021·陕西西安高二检测)配位化合物广泛应用于物质分离、定量测定、医药、催化等方面。利用氧化法可制备某些配位化合物。2CoCl2+2NH4Cl+8NH3+H2O22[Co(NH3)5Cl]Cl2+2H2O。下列说法正确的是(　　)

A.该配位化合物的配位数为5

B.提供孤对电子的成键原子是N和Cl

C.[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位键、共价键和离子键

D.氧化剂H2O2是非极性分子

8.(2021·湖北荆州高二检测)Fe4[Fe(CN)6]3是较早发现的CN-配合物,其中铁元素呈现两种不同的价态。回答下列问题:

(1)写出外界离子基态核外电子排布式:　　　　　　　　　。 

[Fe(CN)6]4-中与Fe2+配位的原子是　　　(填元素符号)。Fe4[Fe(CN)6]3中存在的化学键有　　　　　　(填字母)。 

A.离子键 B.共价键

C.配位键 D.氢键

(2)CN-中碳原子的杂化轨道类型是　　　　　　　　　。 

关键能力提升练

以下选择题中有1~2个选项符合题意。

9.(2021·福建厦门高二检测)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

10.(2022·山东青岛莱西高二期末)我国科学家发现“杯酚”能与C60形成超分子,从而识别C60和C70。下列说法正确的是(　　)

A.“杯酚”中的羟基之间能形成氢键

B.“杯酚”与C60之间通过共价键形成超分子

C.溶剂氯仿和甲苯均为极性分子

D.“杯酚”不能与C70形成包合物是由于C70是非极性分子

11.(2022·山东威海高二期末)钴可形成多种配合物,其中①[CoBr(NH3)5]SO4、②[Co(SO4)(NH3)5]Br化学式相同,下列说法错误的是(　　)

A.Co和Br位于元素周期表的同一周期

B.两种物质中基态钴离子的轨道表示式均为

C.①中钴离子的配位数为6,配体为NH3、Br-

D.可用AgNO3溶液鉴别①和②

12.(2021·江苏南京高二检测)已知氯化铬的水合物为CrCl3·6H2O,其中铬元素的配位数是6,将含0.1 mol氯化铬的水溶液用过量稀硝酸银溶液处理时,只得到0.2 mol AgCl沉淀,则氯化铬溶于水中的含铬阳离子为(　　)

A.Cr3+ B.[CrCl2(H2O)4]+

C.[CrCl(H2O)5]2+ D.[Cr(H2O)6]3+

13.(2021·河南郑州高二检测)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)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　　　　　　　　　。 

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)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　　　(填字母)。 

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:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

学科素养拔高练

15.(2021·山东济南高二检测)超分子化学不仅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,核外电子排布与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)该超分子中配体CO提供孤对电子的原子是　　　　　　(填元素符号),p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有　　　　　。(已知吡啶可看作苯分子中的一个CH原子团被N取代的化合物) 

(3)已知:C60分子中存在碳碳单、双键;C60分子中每个碳原子只跟相邻的3个碳原子形成化学键;C60分子中只含有五边形和六边形;多面体的顶点数V、面数F及棱边数E遵循欧拉定理:V+F-E=2。则一个C60分子的结构是由　　　　　　个五边形和　　　　　个六边形组成的球体。用文字简述C60跟F2在一定条件下反应所得的物质的组成:　    　。 

(4)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()。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。 

参考答案

第四节　配合物与超分子

1.D　配体是含有孤对电子的阴离子或分子,这几种微粒的结构中都含有孤对电子,都能提供孤对电子与某些金属离子形成配合物。

2.A　N可看成NH3分子结合1个H+后形成的,在NH3分子中,中心原子氮原子采取sp3杂化,孤电子对占据1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.B　许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多,A项正确;配合物中中心离子与配体间是以配位键结合,配离子与酸根离子间是以离子键结合,B项错误;配合物中中心离子提供空轨道,配体提供孤对电子,C项正确;配位数指形成配离子时配体的个数,不同离子的配位数可能相同也可能不同,D项正确。

4.B　与AgNO3溶液反应的Cl-(1 mol)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,1 mol 配合物中共有3 mol Cl-,其中作为外界的Cl-为1 mol,作为配体的Cl-为2 mol;根据Co3+配位数为6,可知作为配体的NH3为4 mol。

5.A　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.B　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。

7.B　由配位化合物[Co(NH3)5Cl]Cl2可知,内界为[Co(NH3)5Cl]2+,Co3+为中心离子,5个NH3和1个Cl-是配体,该配位化合物的配位数为5+1=6,故A错误;在[Co(NH3)5Cl]2+配合物离子中,中心离子Co3+提供空轨道,配体NH3中的N原子和配体Cl-中的Cl原子提供孤对电子,故B正确;[Co(NH3)5Cl]2+中NH3分子内存在N—H共价键,Co3+与NH3之间形成配位键,Co3+与Cl-之间也形成配位键,则[Co(NH3)5Cl]2+中有配位键、共价键,故C错误;H2O2的分子结构为,分子结构不对称,正负电荷中心不重合,为极性分子,故D错误。

8.答案 (1)[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5　C　ABC　(2)sp

解析 (1)外界离子是Fe3+,核外有23个电子,所以Fe3+的核外电子排布式为[Ar]3d5或1s22s22p63s23p63d5;Fe2+具有空轨道,在CN-中,N原子与C原子形成3个共价键,C原子上还有一对电子,该对电子与Fe2+配位,故与Fe2+形成配位键的原子是C原子;Fe4[Fe(CN)6]3是离子化合物,Fe3+与[Fe(CN)6]4-以离子键结合,阴离子[Fe(CN)6]4-中的中心离子Fe2+与配位体CN-以配位键结合,CN-中C、N原子之间以共价键结合,所以Fe4[Fe(CN)6]3中含有的化学键类型有离子键、共价键、配位键。(2)CN-中C、N原子之间形成碳氮三键,所以C原子的杂化轨道类型是sp杂化。

9.AC　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。

10.AC　在“杯酚”中存在8个羟基,由于氧原子的半径小、元素的电负性大,因此羟基之间能形成氢键,A正确;“杯酚”与C60之间没有形成共价键而是通过分子间作用力结合形成超分子,B错误;氯仿属于极性分子,苯属于非极性分子,甲苯相当于甲基取代了苯上的一个氢原子,不再完全对称,属于极性分子,C正确;“杯酚”不能与C70形成包合物是由于C70不能与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子,并非是由于C70是非极性分子,D错误。

11.B　Co和Br原子核外有4个电子层,因此二者都是位于元素周期表的同一周期的元素,A正确;在上述两种化合物中Co元素化合价为+3价,是Co原子失去最外层的2个4s电子和失去1个3d电子后得到的离子,根据构造原理可知两种物质中基态钴离子的轨道表示式均为,B错误;根据物质化学式可知①中钴离子的配位数为6,其中含有5个配体NH3、1个配体Br-,C正确;络合物中内界配离子不容易电离出来,而外界离子容易发生电离。根据两种钴的络合物化学式可知:①中Br-为内界配离子,向其中加入AgNO3溶液,无明显现象;②中Br-为外界离子,在溶液中容易电离,向其中加入AgNO3溶液,会产生浅黄色沉淀,实验现象不同,因此可用AgNO3溶液鉴别①和②,D正确。

12.C　中心配离子中的配体在溶液中很难电离,已知0.1 mol氯化铬的水溶液用过量稀硝酸银溶液处理时,只得到0.2 mol AgCl沉淀,说明该配合物的外界有2个氯离子,则其内界只有1个氯离子。

13.答案 (1)[Cu(NH3)4]SO4·H2O

(2)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)O和Cu2+之间构成配位键,H和O之间构成氢键。

14.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。

15.答案 (1)4d55s1　6　(2)C　sp2和sp3

(3)12　20　由C60的结构和碳原子的4个价键理论,可知1个碳原子需连接1个双键,1个双键被2个碳原子共用,故含有60÷2=30个双键,易与活泼的F2发生加成反应生成C60F60

(4)×1010

解析 (1)Mo处于第五周期第ⅥB族,基态价电子排布式为4d55s1;核外未成对电子是4d、5s能级上的电子,共有6个未成对电子;

(2)由题给超分子的结构图可知,CO为配体时,C原子提供孤对电子,p-甲酸丁酯吡啶中形成双键的碳原子杂化方式为sp2,丁基中的C原子形成四个单键,为sp3杂化;

(3)多面体的顶点数V、面数F和棱边数E,遵循欧拉定理:V+F-E=2,即顶点数+面数-棱边数=2;设C60分子中五边形数为x,六边形数为y。依题意可得方程组:解得:x=12,y=20,即C60分子中有12个五边形和20个六边形,由C60的结构和碳原子的4个价键理论,可知1个碳原子需连接1个双键,1个双键被2个碳原子共用,故含有60÷2=30个双键,与活泼的F2发生加成反应即可生成C60F60;

(4)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,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×1010 pm。