内容正文:
专题强化练3 与配合物相关的实验
1.(2025湖南长沙雅礼中学月考)向CuSO4溶液中逐滴加入氨水至过量,得到深蓝色的溶液,将溶液均分后装入2支试管内并编号为①②,分别进行下列实验操作。
序号
实验操作
实验现象或结论
①
加入95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁
析出深蓝色晶体
②
向深蓝色溶液中插入打磨至光亮的铁丝
一段时间后,铁丝表面析出有金属光泽的红色固体
下列说法不正确的是( )
A.实验①中用玻璃棒摩擦试管壁是为了引入晶核
B.实验①析出的深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O
C.实验②说明[Cu(H2O)4]2+与NH3的反应是可逆反应
D.由上述实验可得配离子的稳定性:[Cu(NH3)4]2+<[Cu(H2O)4]2+
2.(不定项)(2025山东临沂一中阶段考)Cu(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)的性质,实验步骤及观察到的现象如下:
该过程中可能涉及的反应有:
①CuCl+2NH3·H2O [Cu(NH3)2]++Cl-+2H2O
②2[Cu(NH3)2]+ [Cu(NH3)4]2++Cu↓
③[Cu(NH3)4]2++Cu 2[Cu(NH3)2]+
④4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O 4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O
下列说法错误的是( )
A.与Cu2+的配位能力:NH3<OH-
B.[Cu(NH3)2]+(aq)无色
C.氧化性:[Cu(NH3)2]+<[Cu(NH3)4]2+
D.探究过程反应①②③④均发生
3.(2025山东菏泽阶段测试)过渡元素的配合物在物质制备、尖端技术、医药科学、催化反应、材料化学等领域有广泛的应用。请回答下列问题:
Ⅰ.Cu2+能与NH3、H2O、OH-、Cl-等形成配位数为4的配合物。
(1)Na2[Cu(OH)4]中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 E.配位键
(2)CuCl2溶液中存在平衡:[CuCl4]2-(aq)(黄色)+4H2O(l) [Cu(H2O)4]2+(aq)(蓝色)+4Cl-(aq),设计简单实验证明溶液中存在上述平衡 。
Ⅱ.某同学设计实验探究Fe(NO3)3溶液和FeCl3溶液呈黄色的原因,查阅资料可知,在溶液中Fe3+与OH-、H2O、Cl-配位形成配离子[Fe(H2O)n]3+、[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n、[FeCl4(H2O)2]-等,且形成配离子的反应均是可逆反应。
可供选择的试剂有:Fe(NO3)3溶液、FeCl3溶液、2 mol·L-1硝酸、2 mol·L-1盐酸、1 mol·L-1 NaCl溶液、蒸馏水。
实验1:取2 mL Fe(NO3)3溶液,加入3滴试剂X,黄色的Fe(NO3)3溶液褪色。
实验2:取2 mL FeCl3溶液,加入3滴试剂X,溶液仍然为黄色。
实验3:向实验1的Fe(NO3)3(无色)溶液中加入3滴1 mol·L-1的NaCl溶液,溶液变为黄色。
(3)试剂X为 。
(4)根据实验1的现象可知,Fe(NO3)3溶液呈现黄色的主要原因是 (填配体的化学式)。
(5)由实验1和实验2的现象对比分析可知,FeCl3溶液显黄色的主要原因是 (填配体的化学式)。
(6)请用平衡移动原理,结合化学用语,对实验3的现象进行解释: 。
答案与分层梯度式解析
专题强化练3 与配合物相关的实验
1.D 向题述深蓝色的溶液中加入95%乙醇,会降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度,用玻璃棒摩擦试管壁引入晶核,有利于[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体析出,A项正确;实验①析出的深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,B项正确;深蓝色的溶液中含有[Cu(NH3)4]2+,插入打磨至光亮的铁丝析出的有金属光泽的红色固体为Cu,则说明溶液中存在[Cu(H2O)4]2+,结合题干可知[Cu(H2O)4]2+中逐滴加入氨水至过量,生成[Cu(NH3)4]2+,则说明[Cu(H2O)4]2+与NH3的反应是可逆反应,C项正确;向含有[Cu(H2O)4]2+的溶液中逐滴加入氨水至过量,生成[Cu(NH3)4]2+,说明配离子的稳定性:[Cu(H2O)4]2+<[Cu(NH3)4]2+,D项错误。
2.AD CuCl中加入过量氨水形成无色溶液,该过程中发生反应CuCl+2NH3·H2O [Cu(NH3)2]++Cl-+2H2O,其中[Cu(NH3)2]+(aq)无色;无色溶液在空气中被氧气氧化为蓝色溶液,发生反应4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O 4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O,其中[Cu(NH3)4]2+(aq)为蓝色;加入铜粉发生反应[Cu(NH3)4]2++Cu 2[Cu(NH3)2]+,放置在空气中又发生反应4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O 4[Cu(NH3)4]2++4OH-+6H2O,溶液又变为蓝色。NH3中由N原子提供孤电子对用于形成配位键,OH-中由O原子提供孤电子对用于形成配位键,电负性O>N,O给电子能力较N弱,与Cu2+的配位能力:,A错误;由分析可知,[Cu(NH3)2]+(aq)无色,B正确;同一氧化还原反应中,氧化剂的氧化性大于氧化产物,由[Cu(NH3)4]2++Cu 2[Cu(NH3)2]+可知,氧化性:[Cu(NH3)2]+<[Cu(NH3)4]2+,C正确;由分析可知,探究过程未发生反应②,D错误。
3.答案 (1)ACE (2)取CuCl2溶液(黄绿色)少许,加蒸馏水稀释后,溶液若呈蓝色,可证明溶液中存在题述平衡 (3)2 mol·L-1硝酸 (4)OH- (5)Cl- (6)Fe3+和H2O、Cl-均可以形成配合物,氯离子浓度增大,平衡[Fe(H2O)6]3++4Cl- [FeCl4(H2O)2]-(黄色)+4H2O右移,溶液由无色变为黄色
解析 (1)Na2[Cu(OH)4]中存在的化学键类型有离子键、极性共价键、配位键,故选ACE。
(2)CuCl2溶液中存在平衡:[CuCl4]2-(aq)(黄色)+4H2O(l) [Cu(H2O)4]2+(aq)(蓝色)+4Cl-(aq),可取CuCl2溶液(黄绿色)少许,加蒸馏水稀释后,溶液若呈蓝色,即可证明溶液中存在上述平衡。
(3)Fe(NO3)3溶液呈黄色的原因是[Fe(H2O)n]3+水解产生了[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n,加入2 mol·L-1硝酸可以增大氢离子浓度,使水解平衡逆向移动,溶液褪色。
(4)实验1和实验2中都加入了2 mol·L-1硝酸,实验1中溶液褪色,所以Fe(NO3)3溶液呈现黄色的主要原因是OH-。
(5)实验2中取2 mL FeCl3溶液,加入3滴2 mol·L-1硝酸,溶液仍然为黄色,说明硝酸不影响生成配离子的反应,所以FeCl3溶液显黄色的主要原因是Cl-。
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