内容正文:
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第三章 晶体结构与性质
第四节 配合物与超分子
综合训练
(建议用时:40分钟)
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2.[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间结构,[Cu(NH3)4]2+中的2个NH3被2个Cl-取代,能得到2种不同结构的产物,则[Cu(NH3)4]2+的空间结构为( )
A.正四面体形 B.正方形
C.三角锥形 D.无法确定
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3.由配位键形成的离子[Pt(NH3)6]2+和[PtCl4]2-中,铂离子的化合价( )
A.都是+8价 B.都是+6价
C.都是+4价 D.都是+2价
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4.下列说法中一定错误的是( )
A.过渡金属的原子或离子一般都有接受孤电子对的空轨道,易形成配合物
B.有4个配体的配合物中心离子采取sp3杂化轨道形成的配离子均呈正四面体结构
C.当中心离子的配位数为6时,配离子常呈八面体结构
D.含有两种配体且配位数为4的配离子可能存在异构体
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解析:过渡金属原子或离子的价电子层一般都没排满,存在空轨道,所以能接受孤电子对形成配位键,A正确;中心离子采取sp3杂化轨道形成的配离子,只有当4个配体完全等同时,其配离子的空间结构才是正四面体,否则为变形的四面体,B错误;按价层电子对互斥模型,配位数为6的配离子,空间结构呈八面体时最稳定,C正确;含有两种配体且配位数为4的配离子,若每种配体的数目为2,当其空间结构呈平面四边形时存在异构体,若其空间结构呈四面体形,则不存在异构体,D正确。
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5.下列现象与形成配合物无关的是( )
A.Fe3+与SCN-不能大量共存
B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,呈绿色,再加水,呈蓝色
C.Cu与浓HNO3反应后,溶液呈绿色;Cu与稀HNO3反应后,溶液呈蓝色
D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失
解析:A项涉及Fe(SCN)3的形成;B项涉及[CuCl4]2-与[Cu(H2O)4]2+的转化;D项涉及[Al(OH)4]-的形成;C项Cu与浓HNO3反应后溶液呈绿色,是反应后生成的NO2溶于Cu(NO3)2溶液中造成的。
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[重难点拨] 配位键的形成对物质性质的影响
(1)对溶解性的影响
一些难溶于水的金属氢氧化物、卤化物、氰化物等,可以通过形成配位键转化为可溶性的配合物,如AgCl+2NH3===[Ag(NH3)2]++Cl-。
(2)对酸碱性的影响
一些难溶性的弱碱[如Cu(OH)2、AgOH等]通过形成配位键可以转化为具有强碱性的物质,如Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-。
(3)对颜色的影响
一些金属离子形成配合物后会呈现一定的特征颜色,如Fe3+与酚类物质可形成紫色的配合物,与SCN-可形成红色的配合物,利用这些颜色的改变可以进行一些离子的鉴别。
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能力作业
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6.把CoCl2溶于水后加氨水先生成Co(OH)2沉淀后溶解,再加氨水,生成了[Co(NH3)6]Cl2,此时向溶液中通入空气,得到的产物中有一种其组成可以用CoCl3·5NH3表示,Co的配位数是6,把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,则析出氯化银沉淀。经测定,每1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl。下列说法错误的是( )
A.产物中CoCl3·5NH3的配体为氨分子和氯离子
B.通入空气后得到的溶液中含有[Co(NH3)5Cl]2+
C.[Co(NH3)6]Cl2中中心离子的价层电子排布式为3d54s2
D.[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键
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7.茜草中的茜素与Al3+、Ca2+生成的红色配合物X是最早使用的媒染染料之一。下列说法错误的是( )
A.Al3+与O形成配位键时,O提供孤电子对
B.配合物X中Al3+的配位数为6
C.配合物X所含的元素中,第一电离能最
大的是Ca
D.茜素分子间存在范德华力、氢键
解析:Al3+与O形成配位键时,O提供孤电子对给Al3+,故A正确;由图可知,有6个O与Al3+配位,配位数为6,故B正确;配合物X中含有H、C、O、Al和Ca,第一电离能最大的是O,故C错误;茜素分子间存在范德华力,分子中含有羟基,可形成氢键,故D正确。
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8.向2 mL 0.5 mol·L-1 FeCl3溶液中加入3 mL 5 mol·L-1 KF溶液,发现FeCl3溶液的浅黄色变为无色,再加入KI溶液和CCl4振荡、静置,不见CCl4层有紫红色。下列有关说法正确的是( )
A.Fe3+与I-不发生反应
B.Fe3+与F-结合成配离子,不与I-发生反应
C.F-使I-的还原性减弱
D.Fe3+被F-还原为Fe2+,使溶液中不再存在Fe3+
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解析:把KF溶液加入FeCl3溶液时,发现FeCl3溶液的浅黄色变为无色,这说明此时Fe3+已经反应了。再加入KI溶液和CCl4,不见CCl4层有紫红色,说明没有Fe3+与I-发生反应,也证明在此之前溶液中已经没有Fe3+了。由于F2的氧化性比Fe3+强,F-不可能被Fe3+氧化为F2。但是根据加入KI溶液后没有I2生成,说明Fe3+与F-确实发生了反应,其二者又不能发生氧化还原反应,因此推测是形成了配离子[FeF6]3-。
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9.冠醚能与阳离子作用,12冠4能与Li+作用而不与K+作用,18冠6能与K+作用,但不与Li+或Na+作用。下列说法错误的是( )
A.冠醚与阳离子作用跟环的大小有关
B.超分子中O原子与K+间存在离子键
C.12冠4中C和O的杂化方式相同
D.18冠6可将KCN带入溴乙烷中
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10.如图所示,a为乙二胺四乙酸(EDTA),易与金属离子形成螯合物,b为EDTA与Ca2+形成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A.a中N原子采取sp2杂化,b中N原子采取sp3杂化
B.b中Ca2+的配位数为6
C.a中配位原子是C原子
D.b中含有共价键、离子键和配位键
解析:A项,a中N原子上有3个σ键电子对,含有1个孤电子对,b中N原子上有4个σ键电子对,没有孤电子对,则a、b中N原子均采取sp3杂化,错误;C项,a不是配合物,错误;D项,钙离子与N、O之间形成配位键,其他原子之间形成共价键,不含离子键,错误。
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二、非选择题
11.Cu2+能与NH3、H2O、OH-、Cl-等形成配位数为4的配合物。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。
①画出配离子[Cu(OH)4]2-中的配位键:_________________。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外,还存在的化学键类型有________(填字母)。
A.离子键 B.金属键
C.极性共价键 D.非极性共价键
AC
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(2)金属铜与氨水或过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生反应:Cu+H2O2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-。其原因是______________
________________________________________________。
过氧化氢为氧化剂,将Cu氧化为Cu2+,氨分子与Cu2+形成配位键
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12.大环配位体可用于金属蛋白质化学模拟,合成离子载体等;如图为冠醚
(大环配位体)和某金属离子(M)形成的一种大环配合物。回答下列问题:
(1)该大环配合物中含有的化学键为______(填字母)。
a.极性键 b.非极性键
c.配位键 d.金属键
(2)该物质中非金属元素的电负性由小到大的顺序为_________。
(3)在冠醚中,C原子的杂化类型为_____,O原子的杂化类型为_____。
(4)冠醚中的O原子能和M形成配位键的原因:____________________________
__________________________________________。
abc
H<C<O
sp3
sp3
O原子成键后,含2个孤电子对,金属离子M有空轨道,所以两者能形成配位键
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13.碳、氮、氧、氟、硫是中学常见的非金属元素,铁离子可与由它们组成的SCN-、CN-、F-等形成很多的配合物。
(1)已知(CN)2是直线形分子,并有对称性,则(CN)2中π键和σ键的个数比为________,在Fe(SCN)2+中,提供空轨道接受孤电子对的微粒是______。
(2)配合物K4[Fe (CN)6]中不存在的作用力为_____(填字母)。
A.极性键 B.离子键
C.非极性键 D.配位键
4∶3
Fe3+
C
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c
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R
一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物,P:[Co(NH3)5Br]SO4,Q:[Co(SO4)(NH3)5]Br。向P、Q的溶液中分别加入BaCl2溶液。下列有关说法错误的是( )
A.Q溶液中会产生白色沉淀
B.P溶液中会产生白色沉淀
C.Q中SOeq \o\al(2-,4)是配体
D.P、Q的配位数均是6
解析:根据题意知,环的大小不同,冠醚能与不同的阳离子作用,A正确;超分子中O原子与K+间存在配位键,B错误;12冠4中的C均为饱和碳原子,C的价层电子对数=4+eq \f(4-4,2)=4,O的价层电子对数=2+eq \f(6-2,2)=4,故C和O均为sp3杂化,C正确;18冠6能与K+作用,因此18冠6可将KCN带入溴乙烷中,D正确。
(3)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2),分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是_____(填字母)。
a.CF4
b.CH4 c.NHeq \o\al(+,4)
d.H2O
解析:(2)钾离子和六氰合亚铁离子之间是离子键,六氰合亚铁离子[Fe(CN)6]4-中Fe2+与CN-形成配位键,CN-中存在C≡N键,为极性共价键。不存在非极性共价键。
(3)F、O、N电负性很大,与H元素形成的微粒之间可以形成氢键,正四面体顶点N原子与嵌入空腔的微粒形成4个氢键,该微粒应含有4个H原子,选项中只有NHeq \o\al(+,4)符合。
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