第3章 第4节 配合物与超分子(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步练测（人教版2019）

第四节　配合物与超分子 学习目标 核心素养 1.知道配位键的特点。 2.认识简单的配位化合物的成键特征。 3.了解配位化合物的存在和应用。 4.知道超分子的存在和重要特征。 1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判断常见的配合物。 2.证据推理与模型认知：能利用配合物的性质去推断配合物的组成,从而形成结构决定性质的认知模型。 [对应学生用书第56页] 一、配合物 1.配位键 （1）含义：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键,即“电子对给予—接受键”,是一类特殊的共价键。 （2）实例：在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子,铜离子接受水分子的孤电子对形成的。 2.配合物 （1）定义：金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子或离子（称为配体或配位体）以配位键结合形成的化合物,称为配位化合物,简称配合物。 （2）配合物的形成举例 实验操作 实验现象 有关离子方程式 或原因分析 滴加氨水后,试管中首先出现蓝色沉淀,氨水过量后沉淀逐渐溶解,得到深蓝色的透明溶液,滴加乙醇后析出深蓝色晶体 Cu2＋2NH3·H2O Cu（OH）2↓＋2N Cu（OH）2＋4NH3[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－ [Cu（NH3）4]2＋＋S＋H2O [Cu（NH3）4]SO4·H2O↓ 溶液颜色变红 Fe3＋与SCN－可形成红色配离子 滴加AgNO3溶液,产生白色的沉淀,滴加氨水,白色沉淀消失,得到澄清的无色溶液 Ag＋＋Cl－AgCl↓ AgCl＋2NH3 [Ag（NH3）2]＋＋Cl－ 1.判断下列描述的正误（正确的打“√”,错误的打“×”）。 （1）配位键实质上是一种特殊的共价键。 （　　） （2）提供孤电子对的微粒既可以是分子,也可以是离子。 （　　） （3）有配位键的化合物就是配位化合物。 （　　） （4）配位化合物都很稳定。 （　　） 答案　（1）√　（2）√　（3）×　（4）× 二、超分子 1.超分子 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 2.超分子的应用 （1）分离C60和C70 将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中,“杯酚”像个碗似的把C60装起来而不能装下C70；加入甲苯溶剂,甲苯将C70溶解,过滤后分离出C70；再向不溶物中加入氯仿,氯仿溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。 （2）冠醚识别碱金属离子 冠醚分子中有大小不同的空穴适配不同大小的碱金属离子,而形成冠醚—碱金属离子超分子。 3.超分子的重要特征：分子识别和自组装。 2.下列关于超分子的说法不正确的是 （　　） A.超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体 B.超分子就是高分子化合物 C.超分子具有分子识别特性 D.超分子具有自组装特性 答案　B [对应学生用书第57页] 要点一　配位键 已知胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu（H2O）4]SO4·H2O,其中[Cu（H2O）4]2＋的结构模型如下： ◉问题探究 1.N中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相同？ 提示　相同。在NH3分子中,中心原子氮采取sp3杂化,孤电子对占据一个杂化轨道,3个未成对电子分别占据另3个杂化轨道,分别结合3个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N原子的孤电子对进入H＋的空轨道以配位键形成N时,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键完全相同,各种键参数完全相同。 2.配合物[Cu（NH3）4]SO4中含有的化学键类型有哪些？ 提示　[Cu（NH3）4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。 3.NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？ 提示　N原子提供孤电子对,B原子提供空轨道。 1.配位键的概念 配位键是一种特殊的共价键。提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键。 2.配位键的形成条件 （1）成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 （2）成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。 （3）配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说,多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的,如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。 3.配位键的表示方法 用箭头“→”来表示孤电子对的共用情况,其中箭头由提供孤电子对的配位体指向提供空轨道的中心离子。 例如H3O＋的结构式：；N的结构式：。 4.配位键的稳定性 （1）电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。 （2）接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。 （3）配位键越强,配合物越稳定。如Cu2＋←OH－＜Cu2＋←NH3＜H＋←NH3。 [例1]（漳州高二检测）下列组合不能形成配位键的是 （　　） A.Cu2＋、NH3 B.NH3、H＋ C.Cu2＋、H＋ D.Fe3＋、CO [解析]　Cu2＋有空轨道,NH3中的氮原子上的孤电子对,可以形成配位键,A错误；氨气分子中的氮原子含有孤电子对,H＋有空轨道,所以能形成配位键,B错误；Cu2＋、H＋两种离子都没有孤电子对,所以不能形成配位键,C正确；Fe3＋有空轨道,CO中的氧原子上的孤电子对,可以形成配位键,D错误。 [答案]　C 1.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3。 (1)配位键的形成条件是_____________________________________。 (2)在NH3·BF3中，________(填元素符号，后同)原子提供孤电子对，________原子接受孤电子对。 (3)写出NH3·BF3的结构式并用“→”标出配位键________________。 答案　(1)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 (2)N　B　(3) 要点二　配合物 1.含配位键的化合物一定为配位化合物吗？ 提示　不一定。如NH4Cl中N含有配位键,属于离子化合物。 2.配位数和配体数有什么区别？ 提示　配位数是直接与中心离子结合的配位原子数目,而配体数是配合物中配体的数目。例如一水合甘氨酸锌中配位数为5,配体数为3。 3.配合物在溶液中怎样电离？ 提示　配合物中外界离子能电离出来,而内界离子不能电离出来,通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数,从而可以确定其配离子、中心离子和配位体。 1.配合物的形成原理 形成配合物的中心原子（或离子）必须存在空轨道,配体一般都存在着孤电子对。当配体接近中心原子（或离子）时,为了增加成键能力,中心原子（或离子）用能量相近的空轨道杂化,配体的孤电子对填充到中心原子（或离子）已杂化的空轨道中形成配离子。 2.配合物的组成 （1）图示 配合物由中心原子或离子（提供空轨道）和配体（提供孤电子对）组成,分为内界和外界,以[Cu（NH3）4]SO4为例表示为 　　　。 （2）解读 ①中心原子（或离子）：提供空轨道接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子,如Cu2＋、Zn2＋、Fe等。 ②配体：提供孤电子对的分子或离子。配体可以是阴离子,如X－（卤素离子）、OH－、SCN－等,也可以是中性分子,如H2O、NH3、CO等。配位原子必须是含有孤电子对的原子,常是第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族元素的原子。 ③配位数：直接同中心原子（或离子）配位的原子数目叫中心原子（或离子）的配位数,如[Fe（CN）6]4－中Fe2＋的配位数是6。 3.配合物的稳定性 配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强,配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时,配合物的稳定性与配体的性质有关。 4.配合物形成时性质的改变 （1）颜色的改变,如Fe（SCN）3的形成； （2）溶解度的改变,如AgCl沉淀可溶于氨水得到[Ag（NH3）2]＋ 　　（1）配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分,如[Co（NH3）5Cl]Cl2[Co（NH3）5Cl]2＋＋2Cl－,而内界微粒很难电离（电离程度很小）,因此,配合物[Co（NH3）5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀,只有外界的Cl－才能与硝酸银溶液反应产生沉淀。 （2）含有配位键的化合物不一定是配合物,如NH4Cl等。 （3）有些配合物没有外界,如Ni（CO）4就无外界。 [例2]　下列关于配合物的说法不正确的是(　　) A.许多过渡金属元素的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相结合 C.配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对 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 [解析]　配合物中中心离子与配体间是以配位键相结合，配离子与酸根离子间是以离子键相结合，B项错误。 [答案]　B 2.（海口高二检测）[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.加入足量的AgNO3溶液,所有Cl－一定被完全沉淀 解析　配位数不包括外界离子,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。 答案　C [对应学生用书第59页] 1.下列关于超分子和配合物的叙述中不正确的是(　　) A.利用超分子的分子识别特征，可以分离C60和C70 B.配合物中只含配位键 C.[Cu(H2O)4]2＋中Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对，从而形成配位键 D.配合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛应用 解析　配合物中不一定只含配位键，也可能含有其他化学键，B项错误。 答案　B 2.下列关于配合物的说法不正确的是 （　　） A.硫酸铜的水溶液中,铜离子实际上主要以四水合铜离子的形式存在 B.氯化银沉淀能溶于氨水,说明有的配合物很稳定 C.金属离子都能作为中心离子,含有孤电子对的分子或离子都可作配体 D.硫氰化铁呈血红色,由此可用KSCN溶液检验Fe3＋ 解析　铜离子在水溶液中主要以四水合铜离子的形式存在,A正确；因Ag＋能与NH3形成更稳定的配离子[Ag（NH3）2]＋,导致氯化银沉淀能溶于氨水,B正确；不是所有金属离子都能作为中心离子,只有含有空轨道的金属离子才能作为中心离子,C错误；常用KSCN溶液检验Fe3＋,现象是溶液呈血红色,D正确。 答案　C 3.(山东青岛二中月考)DACP是我国科研工作者合成的一种新型配合物，结构如图所示，下列关于该配合物的说法正确的是(　　) A.DACP中Co3＋的配位体有2种，配位数为6 B.1 mol DACP中含有28 mol σ键 C.NH3和ClO的中心原子的杂化方式不同 D.NH3中的键角比N中的键角大 解析　DACP中Co3＋的配位体为NH3和N，配位数为6，A项正确；1 mol NH3中含有3 mol σ键，1 mol N中含有2 mol σ键，配位键也是σ键，则1 mol DACP的配离子中含有22 mol σ键，ClO中含有4 mol σ键，故1 mol DACP中含有26 mol σ键，B项错误；NH3的中心原子N的价层电子对数为3＋×(5－3×1)＝4，则NH3的中心原子的杂化方式为sp3，ClO的中心原子Cl的价层电子对数为4＋×(7＋1－4×2)＝4，则ClO的中心原子的杂化方式为sp3，C项错误；N的中心原子N的价层电子对数为2＋×(5＋1－2×3)＝2，中心原子上的孤电子对数为0，则N的空间结构是直线形，N中的键角为180°，NH3的空间结构为三角锥形，NH3中的键角为107°，故N中的键角比NH3中的键角大，D项错误。 答案　A 4.向黄色的氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色。该反应在有的教材中用化学方程式FeCl3＋3KSCNFe（SCN）3＋3KCl表示。经研究表明,Fe（SCN）3是配合物,Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合。请按要求填空： （1）Fe3＋与SCN－反应时,Fe3＋提供　　　　,SCN－提供　　　　,二者通过配位键结合。  （2）Fe3＋与SCN－形成的配合物中,主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是　　　　　　。  （3）若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为　 。  解析　Fe3＋与SCN－形成配合物时,Fe3＋提供空轨道,SCN－提供孤电子对,Fe3＋和SCN－以个数比为1∶1和1∶5形成配离子时,要用Cl－和K＋分别平衡配离子的电荷,使配合物呈电中性。 答案　（1）空轨道　孤电子对　（2）[Fe（SCN）]Cl2 （3）FeCl3＋5KSCNK2[Fe（SCN）5]＋3KCl 学科网（北京）股份有限公司 $$