2.3 配位化合物和超分子（专项训练） 化学沪科版选择性必修2

2.3 配位化合物和超分子 题型01 配位键及配位化合物 题型02 配位化合物的组成和结构 题型03 生产、生活中的配位化合物 题型04 超分子和超分子化学 题型05 分子光谱分析 题型01 配位键及配位化合物 配位键的本质与形成条件： 本质：一种特殊的共价键，成键时由一方原子（或离子）单独提供 ，另一方原子（或离子）提供 ，二者通过电子对的 “给予 - 接受” 形成化学键，键能介于普通共价键与离子键之间。 形成条件：① 存在能提供孤电子对的粒子（称为 “电子对给予体”，如含 N、O、F 等原子的分子或离子）；② 存在能接受孤电子对的空轨道粒子（称为 “电子对接受体”，通常为过渡金属离子或原子，含空的价层 d、s、p 轨道）。 配位化合物的定义与特征： 定义：含有配位键，由中心粒子（电子对接受体）与配体（电子对给予体）通过配位键结合形成的具有特定空间结构和化学性质的化合物，简称 “配合物”。 特征：① 必含配位键，且配位键是维系配合物结构的核心作用力；② 具有稳定的内界（配位单元），内界与外界（若存在）通过离子键结合；③ 中心粒子的配位数、配体类型决定配合物的空间构型与化学性质。 【典例1】下列各种说法中错误的是 A．形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对 B．配位键是一种特殊的共价键 C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子 D．配位键具有饱和性，没有方向性 【变式1-1】下列关于配位化合物的叙述中不正确的是(　　) A．配位化合物中必定存在配位键 B．配位化合物中只有配位键 C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键 D．过渡金属配合物远比主族金属配合物多 【变式1-2】下列各种说法错误的是 A．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子 B．中既有离子键又有共价键和配位键 C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子 D．不属于配合物 【变式1-3】向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是(　　) A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变 B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋ C．配位化合物中只有配位键 D．在[Cu(NH3)4]2＋配离子中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道 题型02 配位化合物的组成和结构 配位化合物的组成： 中心离子（或原子）：位于配合物中心，接受孤电子对的粒子，通常为 离子（少数为金属原子或非金属离子），其 、 决定配位数和配位能力。 配体：围绕中心粒子，提供孤电子对的粒子，可分为单齿配体（仅含 1 个配位原子）和多齿配体（含 2 个及以上配位原子）；配体中直接提供孤电子对的原子称为 “配位原子”（常见为 N、O、S、P、Cl 等）。 配位数：中心离子（或原子）直接结合的配位原子总数，与中心粒子的电荷数、半径及配体的大小、电荷数相关，常见配位数为 2、4、6（少数为 3、5、8）。 内界与外界：① 内界（配位单元）：中心粒子与配体通过配位键结合形成的稳定整体，通常用方括号标注；② 外界：内界以外的离子，与内界通过离子键结合，若配合物无外界（如中性配位单元构成的配合物），则仅含内界。 配位化合物的结构： 空间构型：由配位数决定，常见构型为：配位数 （直线形）、配位数 （四面体或平面正方形）、配位数 （正八面体）；构型还受中心粒子的电子构型、配体的空间位阻影响。 化学键类型：内界中存在配位键，部分配体内部含共价键；内界与外界（若有）间存在离子键。 【典例2】配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。请指出配合物 [Cu(H2O)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数 A．Cu2＋、H2O、＋2、4 B．Cu＋、H2O、＋1、4 C．Cu2＋、OH－、＋2、2 D．Cu2＋、H2O、＋2、2 【变式2-1】配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、 配体和配位数分别为 A．Cu+ NH3 4 B．Cu2+  NH3 4 C．Cu2+ OH- 2 D．Cu2+  NH3 2 【变式2-2】M、W、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，最外层电子数之和为16。W与Y的质子数之和是X的2倍。Z元素的基态原子未成对电子数为2，且价层电子的空间运动状态有6种。由5种元素形成的一种配位化合物结构如图所示。下列说法正确的是 A．同周期中第一电离能小于X的元素有4种 B．简单氢化物的还原性：X>Y C．1mol该物质中含配位键的数目为4NA D．元素Z的化合价为0价 【变式2-3】双缩脲在碱性条件下与生成紫色的配位化合物(阴离子结构如图所示)，该原理可用于检验蛋白质。下列说法错误的是 A．的配位数为4 B．该阴离子中的键角： C．该阴离子中所含非金属元素的电负性： D．该阴离子中含有的化学键有配位键、极性键 题型03 生产、生活中的配位化合物 医药领域： 用于疾病治疗：部分配合物可通过与生物体内的靶点（如 DNA、酶）结合，发挥抗癌、抗菌等作用；部分配合物可作为金属离子螯合剂，用于治疗重金属离子中毒（通过形成稳定配合物促进重金属排出）。 于诊断：某些配合物具有特定的光学或磁学性质，可作为医学成像试剂（如磁共振成像造影剂），辅助疾病诊断。 工业领域： 电镀工业：利用配合物稳定金属离子，控制金属离子的沉积速率，使镀层均匀、致密（避免金属离子过快沉淀）。 催化反应：部分配合物可作为催化剂（配位催化剂），通过中心粒子的 与反应物结合，降低反应活化能，调控反应方向与速率。 水质处理：利用多齿配体与水中的金属离子（如 Ca²⁺、Mg²⁺、重金属离子）形成稳定配合物，实现水质 或 。 生物体系： 生物活性配合物：生物体内多种重要物质为配合物，通过中心金属离子与配体（如卟啉、蛋白质）的配位作用，实现特定生理功能（如运输氧气、参与电子传递、催化生化反应）。 【典例3】配位化合物在生产、生活和科技等方面具有十分重要的应用。下列说法错误的是 A．配合物中，的配位数为4 B．配合物中，中心离子的化合价为+3 C．空间结构为平面四边形，其顺式结构可溶于极性溶剂，顺式结构为 D．在中加入足量溶液，可以得到3molAgCl沉淀 【变式3-1】的配位化合物较稳定且应用广泛。可与、、等配体形成使溶液呈淡紫色的、红色的、无色的配离子。某同学按如图所示步骤完成实验： 已知：a．淡紫色的容易发生水解； b．向的溶液中加入溶液生成蓝色的配离子；不能与形成配离子。 下列说法不正确的是 A．第四电离能大于其第三电离能 B．Ⅰ中溶液呈黄色可能是由水解产物的颜色造成 C．可用和溶液检验溶液中是否含有 D．可以推测、、三种微粒和的配合能力依次减小 【变式3-2】配位化合物在生产生活中有重要应用。 (1)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。 酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 (填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中甲基咪唑()中 (填“①”或“②”)号N原子更容易形成配位键。 (2)Co元素的某些化合物在电池、光电材料、催化剂等方面有广泛应用。回答下列问题：一种具有光催化作用的配合物A结构简式如图所示： ①与Co同周期，基态原子有1个未成对电子的元素有 种。 ②配离子的空间构型为 ，钴元素价态为 ，通过螯合作用形成的配位键有 个。 ③AsCl3也可与Co离子形成配合物，当氯原子被F原子取代后，配位能力减弱，其原因是 。 【变式3-3】配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题： (1)在肺部，血红素中的结合的水分子与氧分子交换，形成氧合血红蛋白，经动脉运送到组织释放出；然后血红素结合组织代谢所产生的，经静脉送回肺中与水分子交换，最后将排出体外，完成呼吸过程。血红素中与中的氧原子以配位键形式结合，这种结合是可逆的，比与N的结合力弱的原因是 。 (2)的配合物有多种。的配体所含原子中第一电离能由大到小的顺序是 (写元素符号)：中 (填“大于”、“小于”或“等于”)单个水分子中；的一种同分异构体与足量硝酸银溶液反应生成沉淀，该同分异构体的化学式为 则该物质含有键的数目为 。 (3)的球棍结构如图，的配位数是 ，N原子的杂化方式为 。 题型04 超分子和超分子化学 超分子的定义与形成基础： 定义：由两个或多个分子（或离子）通过非共价键（如氢键、范德华力、疏水作用、静电作用等）自发组装形成的具有特定结构和功能的聚集体，是 “分子之上” 的结构层次。 形成基础：分子间的非共价相互作用（弱相互作用），这些作用虽单独强度较弱，但具有 、 和 ，可驱动分子自发组装成稳定的超分子。 超分子的核心特征： 自组装：分子在非共价作用驱动下，无需外界干预即可自发形成有序结构的过程，是超分子形成的关键机制。 分子识别：超分子中不同分子间通过结构互补、作用力匹配（如氢键的特定取向、疏水基团的匹配），实现选择性结合的能力，是自组装的前提。 动态可逆性：非共价键的弱相互作用具有 ，超分子可在外界条件（如温度、pH、浓度）变化时发生结构重组或解离，体现动态可逆特征。 超分子化学的研究范畴： 研究内容：超分子的组装机制、空间结构、理化性质，以及超分子与功能的关联（如分子器件、药物递送系统、传感器等）。 核心目标：通过调控分子间相互作用，设计并构建具有特定功能的超分子体系，实现从 “分子” 到 “功能聚集体” 的跨越。 【典例4】月桂酰丙氨酸形成超分子结构的过程如下图。下列说法错误的是 A．超分子中形成的空腔能识别某些分子或离子 B．月桂酰丙氨酸中键角：∠1小于∠2 C．月桂酰丙氨酸可用作表面活性剂和发泡剂 D．图中三个过程表现了超分子的分子识别特征 【变式4-1】冠醚分子可识别Li+，实现卤水中Li+的萃取，其合成方法如下。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ增加了Li+在有机溶剂中的溶解度 B．Z属于超分子，过程Ⅱ体现了超分子“分子识别”的特征 C．R中Li+与Z通过离子键相结合 D．1 molX与足量的浓溴水反应，最多消耗3 molBr2 【变式4-2】分子结构会对物质的性质产生重要影响。请完成以下题目： (1)氟原子吸引电子能力较强，离羧基越近，对O-H键极性的影响越大，O-H键越易断裂。请比较同浓度以下物质水溶液的酸性大小： (选填“>、<、=”) (2)氢键不仅存在于分子间，也可存在于分子内。存在分子间氢键，分子间作用力增强。请比较以下两物质的熔沸点高低： (选填“高于、低于、等于”) (3)有关超分子和超分子化学的说法错误的是___________。 A．范德华力、共价键、氢键等强相互作用是构筑超分子体系的基本作用力 B．超分子化学的研究主要包括分子识别、分子自组装、超分子催化和超分子器件等 C．超分子具有明确的微观结构和宏观特性，其框架结构可通过光谱和晶体射线衍射等7法进行分析测定 D．由两种或两种以上的化学物质，通过分子间非共价键相互作用所形成的复杂有序且具特定功能的分子集合体系，称为超分子 【变式4-3】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.由将2个分子、2个甲酸丁酯吡啶及2个分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示. (1)该超分子中存在的化学键类型有 . A．键B．键C．离子键D．氢键 (2)该超分子中配体提供孤电子对的原子是 (填元素符号)，甲酸丁酯吡啶配体中原子的杂化方式有 . 题型05 分子光谱分析 分子光谱的本质与产生： 本质：分子内部能级（电子能级、振动能级、转动能级）跃迁时， 或 特定频率的电磁波，形成的光谱，是研究分子 、 及 的重要手段。 产生条件：分子吸收的电磁波能量需与能级差相等（ΔE = hν，h 为普朗克常数，ν 为电磁波频率），不同能级跃迁对应不同类型的分子光谱。 分子光谱的分类与原理： 红外光谱（IR）：对应分子的振动 - 转动能级跃迁，光谱特征与分子的 类型、 结构相关，可用于识别分子中的官能团、解析分子的空间构型。 紫外 - 可见光谱（UV-Vis）：对应分子的电子能级跃迁（主要是价电子跃迁），光谱强度与分子的共轭体系、生色团结构相关，可用于分子的定性鉴别、定量分析及共轭体系判断。 核磁共振光谱（NMR）：对应分子中原子核的自旋能级跃迁（在外磁场作用下），光谱峰的化学位移、峰面积与核周围的电子环境、核的数目相关，可用于解析分子的 结构、确定核的连接方式。 分子光谱的应用： 结构解析：通过光谱特征推断分子的化学键类型、官能团组成、空间构型（如配位化合物的配位数、超分子的组装结构）。 成分检测：利用光谱的特征峰（“指纹区”）识别物质成分，区分同分异构体或不同结构的分子。 定量分析：基于 “朗伯 - 比尔定律”，通过光谱的吸光度与物质浓度的线性关系，测定样品中目标物质的含量。 【典例5】下列叙述正确的是 A．配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对 B．价电子排布式为ns2的原子一定属于IA或IIA族元素，也一定属于S区 C．在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析 D．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的 【变式5-1】关于光谱，下列说法错误的是 A．各种原子的发射光谱都是线光谱 B．焰色反应产生的光谱属于发射光谱 C．玻尔原子结构模型成功解释了氢原子光谱 D．进行光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱 【变式5-2】原子光谱 (1)不同元素的原子发生跃迁时会 或 不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 (2)原子光谱的成因与分类 光谱分析 在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。光谱分析的依据是每一种元素都有自己的特征谱线。 【变式5-3】第二代半导体材料——(III—V)A族化合物的特殊性能使之成为科学家的研究热点之一、 (1)在现代化学中，常利用 (填“原子光谱”或“分子光谱”)上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 (2)基态镓原子的价电子排布式为 。 (3)在水中的溶解度BBr3 PBr3(填“>”或“<”)，原因是 。 (4)NF3的键角小于NH3键角的原因为 。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 2.3 配位化合物和超分子 题型01 配位键及配位化合物 题型02 配位化合物的组成和结构 题型03 生产、生活中的配位化合物 题型04 超分子和超分子化学 题型05 分子光谱分析 题型01 配位键及配位化合物 配位键的本质与形成条件： 本质：一种特殊的共价键，成键时由一方原子（或离子）单独提供孤电子对，另一方原子（或离子）提供空轨道，二者通过电子对的 “给予 - 接受” 形成化学键，键能介于普通共价键与离子键之间。 形成条件：① 存在能提供孤电子对的粒子（称为 “电子对给予体”，如含 N、O、F 等原子的分子或离子）；② 存在能接受孤电子对的空轨道粒子（称为 “电子对接受体”，通常为过渡金属离子或原子，含空的价层 d、s、p 轨道）。 配位化合物的定义与特征： 定义：含有配位键，由中心粒子（电子对接受体）与配体（电子对给予体）通过配位键结合形成的具有特定空间结构和化学性质的化合物，简称 “配合物”。 特征：① 必含配位键，且配位键是维系配合物结构的核心作用力；② 具有稳定的内界（配位单元），内界与外界（若存在）通过离子键结合；③ 中心粒子的配位数、配体类型决定配合物的空间构型与化学性质。 【典例1】下列各种说法中错误的是 A．形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对 B．配位键是一种特殊的共价键 C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子 D．配位键具有饱和性，没有方向性 【答案】D 【详解】A．微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是能够接受孤电子对的空轨道的原子或离子，故A正确； B．配位键又称配位共价键，是一方提供孤电子对，一方提供空轨道形成的，是一种特殊的共价键，故B正确； C．配位化合物中，配体可以是H2O、NH3、CO等含有孤电子对的分子，也可以是F-、Cl-、CN-等含有孤电子对的阴离子，故C正确； D．配位键是一种特殊的共价键，既有饱和性又有方向性，故D错误； 答案选D。 【变式1-1】下列关于配位化合物的叙述中不正确的是(　　) A．配位化合物中必定存在配位键 B．配位化合物中只有配位键 C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键 D．过渡金属配合物远比主族金属配合物多 【答案】B 【详解】A．配合物由中心原子(或离子，统称中心原子)和围绕它的分子或离子(称为配位体/配体)完全或部分通过配位键结合而形成，所以配合物中必定存在配位键，故A正确； B．配合物中除配位键外，还可能含有共价键，离子键，例如[Cu(H2O)4]2＋中除配位键外还有σ键，故B错误； C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋作为中心离子提供空轨道，水分子作为配体，其中氧原子有孤电子对，形成配合物时H2O中的O原子提供孤电子对，结合形成配位键，故C正确； D．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，故D正确； 故答案为B。 【变式1-2】下列各种说法错误的是 A．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子 B．中既有离子键又有共价键和配位键 C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子 D．不属于配合物 【答案】A 【详解】A．配位键是一种特殊的共价键，即共用电子对由某原子单方面提供和另一提供空轨道的粒子结合，属于特殊的共价键，可以不存在未成对电子，故A错误； B．硝酸铵中铵根离子和硝酸根离子之间存在离子键，氮原子和氢原子之间存在共价键，铵根离子中还存在配位键；故B正确； C．配位化合物中的配体提供孤对电子，可以是分子也可以是阴离子，故C正确； D．K(AlSO4)2•12H2O属于一般化合物，不含配体，所以Kal(SO4)2•12H2O不属于配合物，故D正确； 答案选A。 【变式1-3】向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水，先生成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是(　　) A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变 B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋ C．配位化合物中只有配位键 D．在[Cu(NH3)4]2＋配离子中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道 【答案】B 【详解】A项、向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，硫酸铜和氨水先反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，继续加氨水时，氢氧化铜和氨水继续反应生成络合物而使溶液澄清，铜离子转化到配合物离子中，所以溶液中铜离子浓度减小，故A错误； B项、氢氧化铜沉淀溶于氨水生成深蓝色的配离子[Cu（NH3）4]2+，故B正确； C项、配位化合物 [Cu(NH3)4]SO4中含有离子键、配位键、极性共价键，故C错误； D项、[Cu(NH3)4]2＋离子中Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对，NH3与Cu2＋形成配位键，故D错误； 故选B。 【点睛】配位化合物 [Cu(NH3)4]SO4中硫酸根与铵根离子间形成离子键，硫酸根离子中含有极性共价键，铵根离子中含有配位键和极性键，铜离子和氨分子间形成配位键。 题型02 配位化合物的组成和结构 配位化合物的组成： 中心离子（或原子）：位于配合物中心，接受孤电子对的粒子，通常为过渡金属离子（少数为金属原子或非金属离子），其电荷数、空轨道类型决定配位数和配位能力。 配体：围绕中心粒子，提供孤电子对的粒子，可分为单齿配体（仅含 1 个配位原子）和多齿配体（含 2 个及以上配位原子）；配体中直接提供孤电子对的原子称为 “配位原子”（常见为 N、O、S、P、Cl 等）。 配位数：中心离子（或原子）直接结合的配位原子总数，与中心粒子的电荷数、半径及配体的大小、电荷数相关，常见配位数为 2、4、6（少数为 3、5、8）。 内界与外界：① 内界（配位单元）：中心粒子与配体通过配位键结合形成的稳定整体，通常用方括号标注；② 外界：内界以外的离子，与内界通过离子键结合，若配合物无外界（如中性配位单元构成的配合物），则仅含内界。 配位化合物的结构： 空间构型：由配位数决定，常见构型为：配位数 2（直线形）、配位数 4（四面体或平面正方形）、配位数 6（正八面体）；构型还受中心粒子的电子构型、配体的空间位阻影响。 化学键类型：内界中存在配位键，部分配体内部含共价键；内界与外界（若有）间存在离子键。 【典例2】配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。请指出配合物 [Cu(H2O)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数 A．Cu2＋、H2O、＋2、4 B．Cu＋、H2O、＋1、4 C．Cu2＋、OH－、＋2、2 D．Cu2＋、H2O、＋2、2 【答案】A 【详解】考查配位键的形成与有关判断。根据化学式可知，水分子提供孤对电子，所以水是配体，配位数是4；铜离子接受孤对电子，属于中心离子，因此正确的答案选A。 【变式2-1】配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、 配体和配位数分别为 A．Cu+ NH3 4 B．Cu2+  NH3 4 C．Cu2+ OH- 2 D．Cu2+  NH3 2 【答案】B 【详解】配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子为Cu2+，配体为NH3，配位数为4，故B正确； 故选B。 【变式2-2】M、W、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，最外层电子数之和为16。W与Y的质子数之和是X的2倍。Z元素的基态原子未成对电子数为2，且价层电子的空间运动状态有6种。由5种元素形成的一种配位化合物结构如图所示。下列说法正确的是 A．同周期中第一电离能小于X的元素有4种 B．简单氢化物的还原性：X>Y C．1mol该物质中含配位键的数目为4NA D．元素Z的化合价为0价 【答案】C 【分析】Z元素的基态原子未成对电子数为2，且价层电子的空间运动状态有6种，则其价电子为3d84s2，Z为Ni；M、W、X、Y为原子序数依次增大的短周期主族元素，最外层电子数之和为16，M只形成一个单键，原子序数最小，M为H；W周围形成了4个化学键、Y形成2个化学键，W为C、Y为O；W与Y的质子数之和是X的2倍，X为N；N和Ni形成配位键。 【详解】A．同一周期随着原子序数变大，第一电离能变大，N的2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能大于同周期相邻元素，同周期中第一电离能小于N的元素有Li、Be、B、C、O，共5种，A错误； B．X为N，Y为O，非金属性N<O，简单氢化物的还原性：NH3>H2O，B错误； C．N和Ni形成配位键，由图可知，1mol该物质中含4mol配位键，配位键的数目为4NA，C正确； D．配体中有2个氧原子（Y）只连一根键，配体是阴离子，带两个单位负电荷，所以Ni为+2价，D错误； 故选C。 【变式2-3】双缩脲在碱性条件下与生成紫色的配位化合物(阴离子结构如图所示)，该原理可用于检验蛋白质。下列说法错误的是 A．的配位数为4 B．该阴离子中的键角： C．该阴离子中所含非金属元素的电负性： D．该阴离子中含有的化学键有配位键、极性键 【答案】B 【详解】A．由所给结构可知1个Cu形成4个配位键，则该-2价的配位阴离子中Cu的配位数为4，A正确； B．缩二脲分子中C以C=O形式存在，价层电子对数为3，所以为sp2杂化；N均为单键形式存在，价层电子对数为4，所以N为sp3杂化，故，B错误； C．该离子中的非金属元素有H、C、N、O元素，元素吸引键合电子的能力：O＞N＞C＞H，则电负性：O＞N＞C＞H，C正确； D．该阴离子中含有的化学键有配位键、极性键（C-H、N-C、N-H键），D正确； 故选B。 题型03 生产、生活中的配位化合物 医药领域： 用于疾病治疗：部分配合物可通过与生物体内的靶点（如 DNA、酶）结合，发挥抗癌、抗菌等作用；部分配合物可作为金属离子螯合剂，用于治疗重金属离子中毒（通过形成稳定配合物促进重金属排出）。 于诊断：某些配合物具有特定的光学或磁学性质，可作为医学成像试剂（如磁共振成像造影剂），辅助疾病诊断。 工业领域： 电镀工业：利用配合物稳定金属离子，控制金属离子的沉积速率，使镀层均匀、致密（避免金属离子过快沉淀）。 催化反应：部分配合物可作为催化剂（配位催化剂），通过中心粒子的空轨道与反应物结合，降低反应活化能，调控反应方向与速率。 水质处理：利用多齿配体与水中的金属离子（如 Ca²⁺、Mg²⁺、重金属离子）形成稳定配合物，实现水质软化或重金属离子去除。 生物体系： 生物活性配合物：生物体内多种重要物质为配合物，通过中心金属离子与配体（如卟啉、蛋白质）的配位作用，实现特定生理功能（如运输氧气、参与电子传递、催化生化反应）。 【典例3】配位化合物在生产、生活和科技等方面具有十分重要的应用。下列说法错误的是 A．配合物中，的配位数为4 B．配合物中，中心离子的化合价为+3 C．空间结构为平面四边形，其顺式结构可溶于极性溶剂，顺式结构为 D．在中加入足量溶液，可以得到3molAgCl沉淀 【答案】D 【详解】A．配合物中，Zn2+为中心离子， NH3是配体，与4个NH3形成配位键，则的配位数为4，故A正确； B．配合物中，带一个单位负电荷，带一个单位负电荷，NH3不带电荷，则中心离子带三个单位正电荷，为Co3+，其化合价为+3价，故B正确； C．空间结构为平面四边形，其顺式结构可溶于极性溶剂，根据相似相溶原理，极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，则其顺式结构为极性分子，顺式结构为，故C正确； ​​​​​​​D．内界为1，外界为2，内界不与反应，外界与反应生成AgCl沉淀，则在中加入足量溶液，可以得到2molAgCl沉淀，故D错误； 故选D。 【变式3-1】的配位化合物较稳定且应用广泛。可与、、等配体形成使溶液呈淡紫色的、红色的、无色的配离子。某同学按如图所示步骤完成实验： 已知：a．淡紫色的容易发生水解； b．向的溶液中加入溶液生成蓝色的配离子；不能与形成配离子。 下列说法不正确的是 A．第四电离能大于其第三电离能 B．Ⅰ中溶液呈黄色可能是由水解产物的颜色造成 C．可用和溶液检验溶液中是否含有 D．可以推测、、三种微粒和的配合能力依次减小 【答案】D 【分析】溶于水后产生的呈无色，Fe3+发生水解产生使溶液变为黄色，加入KSCN产生红色的，继续向含的溶液中加入NaF转化成无色的。 【详解】A．溶于水后产生的呈淡紫色，发生水解产生使溶液变为黄色，加入产生红色的，继续向含的溶液中加入转化成无色的。的电离能逐级增大，故第四电离能大于其第三电离能，A正确； B．Ⅰ中溶液呈黄色可能是由发生水解的产物的颜色造成，B正确； C．若需检验溶液中是否含有，先加入，再加入过量的，若溶液中残余蓝色，说明含有，C正确； D．溶于水后产生的呈淡紫色，加入产生红色的，说明转化为，继续向含的溶液中加入转化成无色的，说明转化为，即、、三种微粒和的配合能力依次增强，D错误； 故选D。 【变式3-2】配位化合物在生产生活中有重要应用。 (1)酞菁和钴酞菁的分子结构如图所示。 酞菁分子中所有原子共平面，其中p轨道能提供一对电子的N原子是 (填图2酞菁中N原子的标号)。钴酞菁分子中甲基咪唑()中 (填“①”或“②”)号N原子更容易形成配位键。 (2)Co元素的某些化合物在电池、光电材料、催化剂等方面有广泛应用。回答下列问题：一种具有光催化作用的配合物A结构简式如图所示： ①与Co同周期，基态原子有1个未成对电子的元素有 种。 ②配离子的空间构型为 ，钴元素价态为 ，通过螯合作用形成的配位键有 个。 ③AsCl3也可与Co离子形成配合物，当氯原子被F原子取代后，配位能力减弱，其原因是 。 【答案】(1) ③ ② (2) 5 三角锥形 +3 5个 F原子的电负性大于Cl，使As原子上的电子云密度减小，不易给孤电子对 【详解】（1）酞菁分子中所有原子共平面，即N原子均为sp2杂化，其中①号N形成2个σ键和1个π键，②号N形成2个σ键和1个π键，③号N形成3个σ键，即①号和②号N的sp2杂化轨道中存在孤电子对，③号N 中sp2杂化轨道中不存在孤电子对，孤电子对处于p轨道，故能提供一对电子的N原子是③号N； 由结构简式可知，N −甲基咪唑分子中①号氮原子孤电子对参与形成大键，使电子云密度降低，不易形成配位键，所以②氮原子更容易形成配位键，故答案为：②； （2）①Co位于第四周期，第四周期元素中，原子基态时具有1个未成对电子，外围电排布为4s1或4s24p1或4s24p5、3dl04s1、3d14s2，共有5种元素； ②配离子中心原子价层电子对数为3+ =4，且含有1个孤电子对，空间构型为三角锥形，由配合物A结构简式可知Co原子和N原子形成4个配位键，和O原子形成2个共价键，带1个单位负电荷，则钴元素价态为+3价，螯合是指具有两个或多个配位原子的多齿配体与同一金属进行离子相互之间没有形成螯合环，通过螯合作用形成的配位键有5个； ③AsCl3当氯原子被F原子取代后，均是As提供孤电子对，配位原子电子云密度越高配位能力越强，反之则越弱，则当氯原子被F原子取代后配位能力减弱的原因是：F原子的电负性大于Cl，使As原子上的电子云密度减小，不易给孤电子对。 【变式3-3】配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题： (1)在肺部，血红素中的结合的水分子与氧分子交换，形成氧合血红蛋白，经动脉运送到组织释放出；然后血红素结合组织代谢所产生的，经静脉送回肺中与水分子交换，最后将排出体外，完成呼吸过程。血红素中与中的氧原子以配位键形式结合，这种结合是可逆的，比与N的结合力弱的原因是 。 (2)的配合物有多种。的配体所含原子中第一电离能由大到小的顺序是 (写元素符号)：中 (填“大于”、“小于”或“等于”)单个水分子中；的一种同分异构体与足量硝酸银溶液反应生成沉淀，该同分异构体的化学式为 则该物质含有键的数目为 。 (3)的球棍结构如图，的配位数是 ，N原子的杂化方式为 。 【答案】(1)氮原子的电负性小，原子半径大，供给电子能力比氧强，易形成配位键 (2) 大于 (3) 8 sp2 【解析】(1) Fe2+有空轨道，O原子有孤对电子，血红素中Fe2+与CO2中O原子以配位键形式结合；氮原子的电负性小，原子半径大，供给电子能力比氧强，易形成配位键； (2) 同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势，N元素原子2p轨道为半充满稳定状态，第一电离能高于同周期相邻元素，元素中H元素第一电离能仅比N、O、F的小，故第一电离能：N＞O＞H＞C；[Ti(H2O)6]2+中O原子形成3个共价键还有1个孤电子对，水分子中O原子含有2个共价键且含有2个孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以∠H-O-H大于单个水分子中∠H-O-H；与足量硝酸银溶液反应生成沉淀，说明有2molCl-，外围有2个氯离子，则该同分异构体的化学式为，单键和配位键属于σ键，含有O-H单键12个，配位键6个，故σ键共有18个，则1mol该物质含有σ键的数目为， (3) 由球棍结构可知，每个配体NO中有两个O原子，与Ti4+形成环状结构，NO作为双齿配体，Ti的配位数是2×4=8，N原子周围形成3个σ键，杂化方式为sp2。 题型04 超分子和超分子化学 超分子的定义与形成基础： 定义：由两个或多个分子（或离子）通过非共价键（如氢键、范德华力、疏水作用、静电作用等）自发组装形成的具有特定结构和功能的聚集体，是 “分子之上” 的结构层次。 形成基础：分子间的非共价相互作用（弱相互作用），这些作用虽单独强度较弱，但具有协同性、方向性和饱和性，可驱动分子自发组装成稳定的超分子。 超分子的核心特征： 自组装：分子在非共价作用驱动下，无需外界干预即可自发形成有序结构的过程，是超分子形成的关键机制。 分子识别：超分子中不同分子间通过结构互补、作用力匹配（如氢键的特定取向、疏水基团的匹配），实现选择性结合的能力，是自组装的前提。 动态可逆性：非共价键的弱相互作用具有动态性，超分子可在外界条件（如温度、pH、浓度）变化时发生结构重组或解离，体现动态可逆特征。 超分子化学的研究范畴： 研究内容：超分子的组装机制、空间结构、理化性质，以及超分子与功能的关联（如分子器件、药物递送系统、传感器等）。 核心目标：通过调控分子间相互作用，设计并构建具有特定功能的超分子体系，实现从 “分子” 到 “功能聚集体” 的跨越。 【典例4】月桂酰丙氨酸形成超分子结构的过程如下图。下列说法错误的是 A．超分子中形成的空腔能识别某些分子或离子 B．月桂酰丙氨酸中键角：∠1小于∠2 C．月桂酰丙氨酸可用作表面活性剂和发泡剂 D．图中三个过程表现了超分子的分子识别特征 【答案】D 【详解】A．超分子通常通过自组装形成具有特定空腔的结构，这些空腔能依据大小、形状、极性等识别特定分子或离子，A正确； B．月桂酰丙氨酸中，∠1对应的碳原子为饱和碳原子（如连接氨基、甲基、羧基和酰基链的α碳），为sp³杂化，键角约109.5°；∠2对应的碳原子为羧基中的羰基碳，为sp²杂化，键角约120°，故∠1小于∠2，B正确； C．月桂酰丙氨酸分子中含长链烷基（疏水基）和羧基（亲水基），具有双亲结构，可作为表面活性剂，且表面活性剂常兼具发泡作用，C正确； D．超分子的分子识别特征指主体对客体的选择性结合，图中三个过程是月桂酰丙氨酸分子通过氢键自组装形成超分子的过程，未涉及识别其他分子或离子，表现的是自组装特征而非分子识别，D错误； 故选D。 【变式4-1】冠醚分子可识别Li+，实现卤水中Li+的萃取，其合成方法如下。下列说法正确的是 A．过程Ⅱ增加了Li+在有机溶剂中的溶解度 B．Z属于超分子，过程Ⅱ体现了超分子“分子识别”的特征 C．R中Li+与Z通过离子键相结合 D．1 molX与足量的浓溴水反应，最多消耗3 molBr2 【答案】A 【详解】A．过程II中Z（冠醚）与Li⁺结合形成R（冠醚-Li⁺配合物），由于冠醚具有疏水的有机基团（苯环和碳链），使得R在有机溶剂中的溶解度增大，从而将Li⁺从水相萃取到有机相，即增加了Li⁺在有机溶剂中的溶解度，A正确； B．超分子是由两种或两种以上分子通过分子间相互作用形成的聚集体，Z是单个冠醚分子，不属于超分子；过程II体现“分子识别”特征，但Z本身不是超分子，B错误； C．Z为中性冠醚分子，Li⁺与Z通过氧原子的孤对电子形成配位键，而非离子键，C错误； D．X为含两个羟基的苯环（如邻苯二酚），酚羟基活化苯环邻对位，可取代位置为3、4、5、6位（共4个H），1 mol X与浓溴水反应最多消耗4 mol Br2，D错误； 答案选A。 【变式4-2】分子结构会对物质的性质产生重要影响。请完成以下题目： (1)氟原子吸引电子能力较强，离羧基越近，对O-H键极性的影响越大，O-H键越易断裂。请比较同浓度以下物质水溶液的酸性大小： (选填“>、<、=”) (2)氢键不仅存在于分子间，也可存在于分子内。存在分子间氢键，分子间作用力增强。请比较以下两物质的熔沸点高低： (选填“高于、低于、等于”) (3)有关超分子和超分子化学的说法错误的是___________。 A．范德华力、共价键、氢键等强相互作用是构筑超分子体系的基本作用力 B．超分子化学的研究主要包括分子识别、分子自组装、超分子催化和超分子器件等 C．超分子具有明确的微观结构和宏观特性，其框架结构可通过光谱和晶体射线衍射等7法进行分析测定 D．由两种或两种以上的化学物质，通过分子间非共价键相互作用所形成的复杂有序且具特定功能的分子集合体系，称为超分子 【答案】(1) (2)高于 (3)A 【详解】（1）题中比中更靠近羧基，因此前者酸性更强。 （2）第一种(对硝基酚)主要以分子间氢键为主，分子彼此之间作用力更强；第二种(邻硝基酚)因有分子内氢键，削弱了分子间氢键作用，故熔点、沸点均比对位异构体低。 （3）A．超分子所指的超分子体系是依赖分子间“非共价键”作用(如氢键、范德华力、离子作用等)而形成的有序聚集体。共价键不是构筑超分子体系的基本作用力，A错误； B．超分子化学是一门研究分子间相互作用的学科，其研究内容主要包括分子识别、分子自组装、超分子催化和超分子器件等。分子识别是指分子之间通过非共价键相互作用而特异性结合的过程；分子自组装是指分子在适当条件下自发地组装成有序结构的过程；超分子催化是指利用超分子体系的特殊结构和性质来催化化学反应；超分子器件则是将超分子体系应用于电子、光学等器件的制造，B正确； C．分析超分子的结构分析方法是利用超分子具有明确的微观结构和宏观特性，其框架结构可以通过光谱(如红外光谱、核磁共振光谱等)和晶体射线衍射等方法进行分析测定，C正确； D．由两种或两种以上的化学物质，通过分子间非共价键相互作用(如范德华力、氢键等)所形成的复杂有序且具特定功能的分子集合体系，称为超分子，这是超分子的准确定义，D正确； 故选A。 【变式4-3】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.由将2个分子、2个甲酸丁酯吡啶及2个分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示. (1)该超分子中存在的化学键类型有 . A．键B．键C．离子键D．氢键 (2)该超分子中配体提供孤电子对的原子是 (填元素符号)，甲酸丁酯吡啶配体中原子的杂化方式有 . 【答案】 AB C 和 【详解】(1)该超分子结构有双键，说明有键和键，分子中不存在离子键，根据信息形成配位键，因而答案选AB； (2)作配体时作配位原子，甲酸丁酯吡啶中有碳原子形成双键，说明其杂化方式为，在丁基中原子形成四个单键，为杂化。 题型05 分子光谱分析 分子光谱的本质与产生： 本质：分子内部能级（电子能级、振动能级、转动能级）跃迁时，吸收或辐射特定频率的电磁波，形成的光谱，是研究分子结构、组成及性质的重要手段。 产生条件：分子吸收的电磁波能量需与能级差相等（ΔE = hν，h 为普朗克常数，ν 为电磁波频率），不同能级跃迁对应不同类型的分子光谱。 分子光谱的分类与原理： 红外光谱（IR）：对应分子的振动 - 转动能级跃迁，光谱特征与分子的化学键类型、官能团结构相关，可用于识别分子中的官能团、解析分子的空间构型。 紫外 - 可见光谱（UV-Vis）：对应分子的电子能级跃迁（主要是价电子跃迁），光谱强度与分子的共轭体系、生色团结构相关，可用于分子的定性鉴别、定量分析及共轭体系判断。 核磁共振光谱（NMR）：对应分子中原子核的自旋能级跃迁（在外磁场作用下），光谱峰的化学位移、峰面积与核周围的电子环境、核的数目相关，可用于解析分子的骨架结构、确定核的连接方式。 分子光谱的应用： 结构解析：通过光谱特征推断分子的化学键类型、官能团组成、空间构型（如配位化合物的配位数、超分子的组装结构）。 成分检测：利用光谱的特征峰（“指纹区”）识别物质成分，区分同分异构体或不同结构的分子。 定量分析：基于 “朗伯 - 比尔定律”，通过光谱的吸光度与物质浓度的线性关系，测定样品中目标物质的含量。 【典例5】下列叙述正确的是 A．配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对 B．价电子排布式为ns2的原子一定属于IA或IIA族元素，也一定属于S区 C．在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析 D．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的 【答案】C 【详解】A．配位键在形成时，中心原子提供空轨道，配体提供孤对电子，所以共用电子对是由配体提供的，A错误； B．价电子排布式为ns2的原子，属于IA或IIA族元素，还可能属于0族，如He，B错误； C．不同元素的原子吸收光谱和发射光谱不同，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析，C正确； D．CH4分子中的sp3杂化轨道是由C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的，D错误； 答案选C。 【变式5-1】关于光谱，下列说法错误的是 A．各种原子的发射光谱都是线光谱 B．焰色反应产生的光谱属于发射光谱 C．玻尔原子结构模型成功解释了氢原子光谱 D．进行光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱 【答案】D 【详解】A．各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征,也称特征谱线，故A正确； B．发生焰色反应时，物质的能量升高，电子向能量高的轨道跃迁，然后电子再向能量低的轨道跃迁，形成发射光谱，故B正确； C．玻尔提出了著名的玻尔模型，成功解释了氢原子光谱线的发现，故C正确； D．吸收光谱和发射光谱都是元素的特征光谱，光谱分析时，既可以用吸收光谱，也可以用发射光谱，故D错误； 故选D。 【变式5-2】原子光谱 (1)不同元素的原子发生跃迁时会 或 不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱。 (2)原子光谱的成因与分类 光谱分析 在现代化学中，常利用原子光谱上的 来鉴定元素，称为光谱分析。光谱分析的依据是每一种元素都有自己的特征谱线。 【答案】(1) 吸收 释放 (2)特征谱线 【详解】（1）不同元素的原子发生跃迁时会吸收或释放不同的光，可以用光谱仪摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱，总称原子光谱； （2）在现代化学中，常利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。光谱分析的依据是每一种元素都有自己的特征谱线，根据物质的光谱来鉴别物质及确定它的化学组成和相对含量。 【变式5-3】第二代半导体材料——(III—V)A族化合物的特殊性能使之成为科学家的研究热点之一、 (1)在现代化学中，常利用 (填“原子光谱”或“分子光谱”)上的特征谱线来鉴定元素，称为光谱分析。 (2)基态镓原子的价电子排布式为 。 (3)在水中的溶解度BBr3 PBr3(填“>”或“<”)，原因是 。 (4)NF3的键角小于NH3键角的原因为 。 【答案】(1)原子光谱 (2)4s24p1 (3) < BBr3分子是非极性分子而PBr3分子是极性分子 (4)F的电负性比H强，对成键电子对的吸引能力更强，成键电子对离中心原子远，成键电子对之间的排斥力更小，键角更小 【详解】（1）用光谱仪器摄取各种元素的电子的吸收光谱或发射光谱总称原子光谱，不同元素原子的吸收光谱或发射光谱不同，所以可以利用原子光谱上的特征谱线来鉴定元素，故答案为：原子光谱； （2）镓是31号元素，其原子核外有31个电子，根据构造原理知其核外电子排布式1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1，价电子排布式为4s24p1； 故答案为：4s24p1； （3）在水中的溶解度BBr3<PBr3，原因是BBr3为非极性分子而PBr3为极性分子； （4）F的电负性比H强，对成键电子对的吸引能力更强，成键电子对离中心原子远，成键电子对之间的排斥力更小，键角更小，故NF3的键角小于NH3键角。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $