課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十一)配合物與超分子1.下列過程與配合物的形成無關(guān)的是()A.除去Fe粉中的SiO2可用強(qiáng)堿溶液B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C.向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失2.下列關(guān)于超分子和配合物的敘述不正確的是()A.利用超分子的分子識(shí)別特征,可以分離C60和C70B.配合物中只含配位鍵C.[Cu(H2O)6]2+中Cu2+提供空軌道,H2O中氧原子提供孤電子對(duì),從而形成配位鍵D.配合物在半導(dǎo)體等尖端技術(shù)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用3.往CuSO4溶液中加入過量的NH3·H2O,直到生成的沉淀恰好溶解為止,得到深藍(lán)色溶液,再加入乙醇后,析出深藍(lán)色晶體。下列分析不正確的是()A.析出的深藍(lán)色晶體化學(xué)式為[Cu(NH3)4]SO4·H2OB.加乙醇的作用是減小“溶劑”的極性,降低溶質(zhì)的溶解度C.加入氨水的過程中Cu2+的濃度不斷減小D.配離子[Cu(H2O)4]2+穩(wěn)定性大于[Cu(NH3)4]2+4.綠礬(FeSO4·7H2O)結(jié)構(gòu)如圖所示,下列說法不正確的是()A.中心離子的配體是H2OB.Fe2+的價(jià)層d軌道參與了雜化C.綠礬中存在的化學(xué)鍵有:共價(jià)鍵、配位鍵、氫鍵、離子鍵D.綠礬屬于離子晶體5.某物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為PtCl4·2NH3,其水溶液不導(dǎo)電,加入AgNO3溶液不產(chǎn)生沉淀,以強(qiáng)堿處理并沒有NH3放出,則關(guān)于此化合物的說法正確的是()A.配合物中中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)均為6B.該配合物可能是平面正方形結(jié)構(gòu)C.Cl-和NH3分子均與Pt4+配位D.配合物中Cl-與Pt4+配位,而NH3分子不與Pt4+配位6.如圖所示,a為乙二胺四乙酸(EDTA),易與金屬離子形成螯合物,b為EDTA與Ca2+形成的螯合物。下列敘述正確的是()A.a和b中N原子均采取sp3雜化B.b中Ca2+的配位數(shù)為4C.a中配位原子是C原子D.b中含有離子鍵和配位鍵7.冠醚是一種超分子,它能否適配堿金屬離子與其空腔直徑和離子直徑有關(guān)。二苯并?18?冠?6與K+形成的螯合離子的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是()冠醚冠醚空腔直徑/pm適合的粒子(直徑/pm)15?冠?5170~220Na+(204)18?冠?6260~320K+(276)21?冠?7340~430Cs+(334)A.冠醚可以用來識(shí)別堿金屬離子B.二苯并?18?冠?6也能適配Li+C.該冠醚分子中碳原子雜化方式有2種D.一個(gè)螯合離子中配位鍵的數(shù)目為68.(2024·海南省直轄縣模擬)W、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期元素,W、X、Z分別位于不同周期,Z是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素。四種元素可“組合”成一種具有高效催化性能的超分子,其結(jié)構(gòu)如圖(Y與Y之間都是W、X構(gòu)成的相同結(jié)構(gòu))。下列說法錯(cuò)誤的是()A.Y位于第二周期第ⅥA族B.X單質(zhì)不存在能導(dǎo)電的晶體C.Y與Z之間可能存在配位鍵D.利用該超分子可以分離簡(jiǎn)單Z離子和鋇離子9.酞菁和鈷鈦菁可嵌接在碳納米管上,用于制取一種高效催化還原二氧化碳的催化劑。酞菁和鈷鈦菁的結(jié)構(gòu)如圖所示(酞菁分子中所有原子共平面),下列說法中不正確的是()A.酞菁分子中①②③號(hào)N原子均采取sp2雜化B.酞菁分子中,②③號(hào)N原子中的孤電子對(duì)處于不同的軌道中C.鈷鈦菁分子中N原子提供孤電子對(duì)與Co離子形成配位鍵D.鈷鈦菁分子中Co元素呈+3價(jià)10.K3Fe(CN)6是實(shí)驗(yàn)室常用于檢驗(yàn)Fe2+的試劑。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是A.Fe2+的檢驗(yàn):K++Fe2++Fe(CN)63?KFeB.第一電離能:N>C>Fe>KC.Fe2+與Fe3+的未成對(duì)電子數(shù)之比為4∶5D.K3[Fe(CN)6]中配體是CN-,該配體中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比是2∶111.一項(xiàng)科學(xué)研究成果表明,銅錳氧化物(CuMn2O4)能在常溫下催化氧化空氣中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(1)在銅錳氧化物的催化下,CO被氧化為CO2,HCHO被氧化為CO2和H2O。CO與N2的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)相似,CO分子的結(jié)構(gòu)式為。

(2)①向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液生成[Cu(OH)4]2-。若不考慮空間結(jié)構(gòu),[Cu(OH)4]2-的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為。

②Na2[Cu(OH)4]中除了配位鍵外,還存在的化學(xué)鍵類型有(填字母)。

A.離子鍵 B.金屬鍵C.極性共價(jià)鍵 D.非極性共價(jià)鍵(3)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。Fe(CO)5在一定條件下發(fā)生分解反應(yīng):Fe(CO)5(s)Fe(s)+5CO(g),1molFe(CO)5中含有mol配位鍵。

12.配位鍵是一種常見的化學(xué)鍵,按要求完成下列問題:(1)含Ti3+的一種配合物的化學(xué)式為[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O,其配離子中含有的化學(xué)鍵類型有。

(2)氨硼烷(NH3BH3)是具有潛力的儲(chǔ)氫材料,分子中存在配位鍵,能體現(xiàn)配位鍵的結(jié)構(gòu)式為。

(3)鐵是生活中常用的一種金屬,其常見的離子有Fe2+、Fe3+,其中Fe2+可用K3[Fe(CN)6](赤血鹽)溶液檢驗(yàn)。①鐵單質(zhì)中化學(xué)鍵為(填名稱)。

②K3[Fe(CN)6]晶體中各種微粒的作用力有(填字母)。

a.金屬鍵b.共價(jià)鍵c.配位鍵d.離子鍵(4)FeCl3中的化學(xué)鍵具有明顯的共價(jià)性,蒸汽狀態(tài)下以雙聚分子存在的FeCl3的結(jié)構(gòu)式為,其中Fe的配位數(shù)為。

13.研究含碳化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì),對(duì)生產(chǎn)、科研等具有重要意義。(1)某同學(xué)畫出基態(tài)碳原子的核外電子排布圖:,該電子排布圖違背了;CH3+、—CH3、CH3?都是重要的有機(jī)反應(yīng)中間體。CH3+、CH(2)冠醚是由多個(gè)二元醇分子之間失水形成的環(huán)狀化合物。X、Y、Z是常見的三種冠醚,其結(jié)構(gòu)如圖所示。它們能與堿金屬離子作用,并且隨著環(huán)的大小不同而與不同金屬離子作用。①Li+與X的空腔大小相近,恰好能進(jìn)入到X的環(huán)內(nèi),且Li+與氧原子的一個(gè)孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)W(如圖)。基態(tài)鋰離子核外能量最高的電子所處能層符號(hào)為。

②冠醚Y能與K+形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),但不能與Li+形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。理由是。

③烯烴難溶于水,被KMnO4溶液氧化的效果較差。若烯烴中溶入冠醚Z,氧化效果明顯提升。ⅰ.水分子中氧的雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)是,H—O的鍵角(填“>”“<”或“=”)109°28'。

ⅱ.已知:冠醚Z與KMnO4可以發(fā)生如圖所示的變化。加入冠醚Z后,烯烴的氧化效果明顯提升的原因是。

高階思維訓(xùn)練14.(2024·湖北黃岡模擬)一種鎳磷化合物催化氨硼烷BH3NH3水解釋氫的可能機(jī)理如圖所示,其中中間體ⅡA.氨硼烷中N和B原子都是sp3雜化B.用D2O代替H2O作反應(yīng)物,有D2生成C.BH3NH3分子中含有配位鍵D.由Ⅱ→Ⅲ推斷,水解的最終產(chǎn)物為H2和NH4[B(OH)4]15.(2024·黑、吉、遼卷)如下反應(yīng)相關(guān)元素中,W、X、Y、Z為原子序數(shù)依次增大的短周期元素,基態(tài)X原子的核外電子有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),基態(tài)Y、Z原子有兩個(gè)未成對(duì)電子,Q是ds區(qū)元素,焰色試驗(yàn)呈綠色。下列說法錯(cuò)誤的是()QZY4溶液QZX4Y4W12溶液A.單質(zhì)沸點(diǎn):Z>Y>WB.簡(jiǎn)單氫化物鍵角:X>YC.反應(yīng)過程中有藍(lán)色沉淀產(chǎn)生D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y16.回答下列問題。(1)三價(jià)鉻離子能形成多種配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供電子對(duì)形成配位鍵的原子是,中心離子的配位數(shù)為。

(2)含有多個(gè)配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2+配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示,1mol該配合物中通過螯合作用形成的配位鍵有mol,該螯合物中N的雜化方式有種。

(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機(jī)化合物,分子中氮、碳的雜化類型分別是、。乙二胺能與Mg2+、Cu2+等金屬離子形成穩(wěn)定環(huán)狀離子,其原因是,其中與乙二胺形成的化合物穩(wěn)定性相對(duì)較高的是(填“Mg2+”或“Cu2+”)。

(4)已知:3個(gè)及以上原子若處于同一平面,如有彼此平行的p軌道,則可“肩并肩”重疊形成大π鍵。南開大學(xué)某課題組合成無機(jī)二茂鐵的配離子[FeP8]2-,其中環(huán)狀配體P42?以π電子參與配位,結(jié)構(gòu)如圖,1個(gè)該配離子中與Fe2+形成配位鍵的電子共有(5)胍為平面形分子,所有原子共平面,結(jié)構(gòu)如圖所示。胍屬于分子(填“極性”或“非極性”),①號(hào)N的堿性②號(hào)N的堿性(填“>”“<”或“=”),請(qǐng)說明理由。

課時(shí)跟蹤檢測(cè)(二十一)1.選AA項(xiàng),除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可與強(qiáng)堿反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì),與配合物的形成無關(guān);B項(xiàng),AgNO3與氨水反應(yīng)首先生成AgOH沉淀,繼續(xù)滴加氨水,反應(yīng)生成了配離子[Ag(NH3)2]+;C項(xiàng),Fe3+與KSCN反應(yīng)生成了硫氰化鐵配離子;D項(xiàng),CuSO2.選B配位化合物中不一定只含有配位鍵,可能含有共價(jià)鍵、離子鍵,如[Cu(H2O)4]SO4,B錯(cuò)誤。3.選D由題意可知,藍(lán)色沉淀為Cu(OH)2,加入氨水后,Cu(OH)2溶解,生成了深藍(lán)色的[Cu(NH3)4]SO4溶液,離子方程式為Cu(OH)2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,溶質(zhì)在乙醇中溶解度小,加入乙醇,析出深藍(lán)色的晶體為[Cu(NH3)4]SO4·H2O,A正確;深藍(lán)色溶液,再加入乙醇后,析出深藍(lán)色晶體,說明藍(lán)色晶體在乙醇中的溶解度較小,則加乙醇的作用是減小“溶劑”的極性,降低溶質(zhì)的溶解度,B正確;加入氨水過程中,銅離子先生成氫氧化銅沉淀,后氫氧化銅沉淀轉(zhuǎn)化為配合物,則加入氨水的過程中Cu2+的濃度不斷減小,C正確;穩(wěn)定性小的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性大的物質(zhì),配離子[Cu(H2O)4]2+轉(zhuǎn)化為[Cu(NH3)4]2+,說明配離子[Cu(H2O)4]2+穩(wěn)定性小于[Cu(NH3)4]2+,D4.選C由圖可知,中心離子亞鐵離子的配體是H2O分子,A正確;由圖可知,中心離子亞鐵離子的配位數(shù)為6,則Fe2+的價(jià)層d軌道參與了雜化,B正確;水分子中存在氫氧共價(jià)鍵,亞鐵離子和水分子間存在配位鍵,亞鐵離子和硫酸根離子間存在離子鍵,但是氫鍵不屬于化學(xué)鍵,C錯(cuò)誤;綠礬有亞鐵離子和硫酸根離子,形成離子晶體,D正確。5.選C由化合價(jià)規(guī)則知PtCl4·2NH3中鉑為+4價(jià),A項(xiàng)錯(cuò)誤;加入AgNO3溶液無沉淀生成,加入強(qiáng)堿無NH3放出,表明PtCl4·2NH3溶液中不存在Cl-、NH3,又因?yàn)镻t4+有空軌道,故Pt4+是中心離子,NH3、Cl-是配體,C項(xiàng)正確、D項(xiàng)錯(cuò)誤;因配位數(shù)是6,故配合物不可能是平面正方形結(jié)構(gòu),B項(xiàng)錯(cuò)誤。6.選Aa中氮原子形成3個(gè)σ鍵,還有一個(gè)孤電子對(duì),b中氮原子形成4個(gè)σ鍵(其中有一個(gè)配位鍵),N原子均采取sp3雜化,故A正確;由圖可知,b中Ca2+的配位數(shù)為6,故B錯(cuò)誤;a中不存在配位鍵,故C錯(cuò)誤;b中不含有離子鍵,故D錯(cuò)誤。7.選B由表知,堿金屬離子的粒子在冠醚空腔直徑范圍內(nèi),可以識(shí)別堿金屬離子,A正確。一般而言,電子層數(shù)越多半徑越大;電子層數(shù)相同時(shí),核電荷數(shù)越大,半徑越小;Li+半徑小于鈉離子;由表可知,二苯并?18?冠?6不能適配Li+,B錯(cuò)誤。該冠醚分子中苯環(huán)碳原子為sp2雜化,其他碳鏈上的碳原子為sp3雜化,碳原子雜化方式有2種,C正確。由結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知,一個(gè)螯合離子中配位鍵的數(shù)目為6,D正確。8.選BW、X、Y、Z是原子序數(shù)依次增大的短周期元素,W、X、Z分別位于不同周期,由化合物的結(jié)構(gòu)可知,X能形成4個(gè)共價(jià)鍵,則X為C元素;Y能形成2個(gè)共價(jià)鍵,則Y為O元素;Z是同周期中金屬性最強(qiáng)的元素,則Z為Na元素;W只形成了1個(gè)共價(jià)鍵,則W為H元素。由分析可知,Y為O,故Y位于第二周期第ⅥA族,A正確。X為C,X單質(zhì)中的石墨是能導(dǎo)電的晶體,B錯(cuò)誤。Y與Z之間可能存在配位鍵,因?yàn)閅形成兩條共價(jià)鍵,含有2個(gè)孤電子對(duì),鈉有空軌道,C正確。利用該超分子可以分離簡(jiǎn)單Z離子和鋇離子,簡(jiǎn)單鈉離子會(huì)與該超分子形成配合物,而鋇離子不會(huì),D正確。9.選D由酞菁分子中所有原子共平面可知,分子中碳原子和氮原子的雜化方式均為sp2雜化,故A正確;由圖可知,酞菁分子中,②號(hào)氮原子提供1個(gè)未參與雜化的p電子參與形成大π鍵、③號(hào)氮原子可以提供2個(gè)未參與雜化的p電子參與形成大π鍵,所以②③號(hào)氮原子中的孤電子對(duì)處于不同的軌道中,故B正確;由圖可知,鈷鈦菁分子中氮原子提供孤電子對(duì)與具有空軌道的亞鈷離子形成配位鍵,故C正確;對(duì)比酞菁到鈷鈦菁的結(jié)構(gòu)可知,鈷鈦菁分子中鈷元素呈+2價(jià),故D錯(cuò)誤。10.選DK3[Fe(CN)6]遇Fe2+生成深藍(lán)色沉淀,A正確;同一周期元素中,第一電離能隨著原子序數(shù)的增大而呈增大趨勢(shì),但第ⅡA族、第ⅤA族第一電離能大于其相鄰元素,同一主族,隨著能層數(shù)的增加,第一電離能依次減小,則第一電離能:N>C>Fe>K,B正確;基態(tài)Fe2+與Fe3+的核外電子排布式分別為[Ar]3d6、[Ar]3d5,前者有4個(gè)未成對(duì)電子、后者有5個(gè)未成對(duì)電子,物質(zhì)的量相等的Fe2+與Fe3+,二者未成對(duì)電子數(shù)之比為4∶5,C正確;CN-的結(jié)構(gòu)式為N≡C-,三鍵中含1個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵,σ鍵與π鍵的數(shù)目之比是1∶2,D錯(cuò)誤。11.解析:(1)CO和N2的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)相似,根據(jù)N2的結(jié)構(gòu)可知CO的結(jié)構(gòu)式為C≡O(shè)。(2)①[Cu(OH)4]2-中Cu2+提供空軌道,OH-中O原子提供孤電子對(duì),從而形成4個(gè)配位鍵,所以其結(jié)構(gòu)示意圖為或。②Na2[Cu(OH)4]為離子化合物,含有離子鍵,并且O—H為極性共價(jià)鍵。(3)Fe(CO)5分子中Fe與5個(gè)CO分子中的C原子形成配位鍵,而CO分子內(nèi)部還有一個(gè)C原子和O原子形成的配位π鍵,所以1molFe(CO)5中含有10mol配位鍵。答案:(1)C≡O(shè)(2)①或②AC(3)1012.解析:(1)題給物質(zhì)的配離子為[Ti(H2O)5Cl]2+,含有配位鍵與極性共價(jià)鍵(或共價(jià)鍵)。(2)N原子的孤電子對(duì)與B原子的空軌道形成配位鍵。(3)①鐵單質(zhì)中含金屬鍵。②K3[Fe(CN)6]屬于配位化合物又屬于離子化合物,含配位鍵、離子鍵,CN-中含有共價(jià)鍵。(4)在蒸汽狀態(tài)下FeCl3以雙聚分子存在,即分子式為Fe2Cl6;每個(gè)Fe原子與3個(gè)Cl原子形成共價(jià)鍵,還可以提供空軌道與另一個(gè)Cl原子提供的孤電子對(duì)形成配位鍵,結(jié)構(gòu)式可表示為或。答案:(1)配位鍵、極性共價(jià)鍵(或共價(jià)鍵)(2)(3)①金屬鍵②bcd(4)或413.解析:(1)2p軌道上的2個(gè)電子沒有分占不同軌道,該電子排布圖違背了洪特規(guī)則;CH3+中心碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+4?1?1×32=3,采用sp2雜化,為平面三角形結(jié)構(gòu),而CH3?中心碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+4+1?1×32=4,采用sp3雜化,為三角錐形。(2)①基態(tài)鋰離子核外只有1s能級(jí)上有電子,為K層上的電子,所以其能層符號(hào)為K;③ⅰ.水分子中氧原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4,采用sp3雜化,含有2個(gè)孤電子對(duì)答案:(1)洪特規(guī)則平面三角形三角錐形(2)①K②Li+半徑比Y的空腔小得多,不易與空腔內(nèi)氧原子的孤電子對(duì)作用形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)③ⅰ.四面體<ⅱ.冠醚可溶于烯烴并與K+形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),進(jìn)入冠醚中的K+因靜電作用將MnO4?帶入烯烴中,增大烯烴與MnO414.選B氨硼烷中N和B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都是4,都是sp3雜化,故A正確;由反應(yīng)原理可知,水解過程中B原子所連的H原子被—OH取代,用D2O代替H2O作反應(yīng)物,有HD生成,故B錯(cuò)誤;B元素的電子排布式為1s22s22p1,B原子可以形成3個(gè)共價(jià)鍵,但根據(jù)分析可知該B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都是4,因此存在配位鍵,N原子提供孤電子對(duì),B原子提供空軌道,故C正確;由反應(yīng)原理可知,水解過程中B原子所連的H原子被—OH取代,最終得到H2和NH4[B(OH)4],故D正確。15.選D根據(jù)基態(tài)X原子的核外電子有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),且X能和原子序數(shù)小的W形成化合物XW3,可知X是N元素、W是H元素;由Q是ds區(qū)元素且焰色試驗(yàn)呈綠色,可知Q為Cu元素;結(jié)合基態(tài)Y、Z原子有兩個(gè)未成對(duì)電子,與Cu可形成CuZY4,根據(jù)原子序數(shù)關(guān)系可確定Y為O元素,Z為S元素。常溫下,單質(zhì)S呈固態(tài),O2、H2均呈氣態(tài),且相對(duì)分子質(zhì)量O2>H2,則分子間作用力:O2>H2,故單質(zhì)的沸點(diǎn):S>O2>H2,A正確。NH3、H2O的中心原子N、O均采取sp3雜化,且N、O上分別有1、2個(gè)孤電子對(duì),因孤電子對(duì)數(shù)越多,對(duì)成鍵電子對(duì)的斥力越大,鍵角越小,故簡(jiǎn)單氫化物的鍵角:NH3>H2O,B正確。向CuSO4溶液中逐漸通入NH3,先生成藍(lán)