课时跟踪检测(21) 配合物与超分子-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2配套练习word（人教版 多选版）

课时跟踪检测(二十一)　配合物与超分子 一、选择题 1.下列过程与配合物的形成无关的是 (　　) A.除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液 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.下列关于超分子和配合物的叙述不正确的是 (　　) 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)6]2+中Cu2+提供空轨道,H2O中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 3.往CuSO4溶液中加入过量的NH3·H2O,直到生成的沉淀恰好溶解为止,得到深蓝色溶液,再加入乙醇后,析出深蓝色晶体。下列分析不正确的是 (　　) A.析出的深蓝色晶体化学式为 [Cu(NH3)4]SO4·H2O B.加乙醇的作用是减小“溶剂”的极性,降低溶质的溶解度 C.加入氨水的过程中Cu2+的浓度不断减小 D.配离子[Cu(H2O)4]2+稳定性大于[Cu(NH3)4]2+ 4.绿矾(FeSO4·7H2O)结构如图所示,下列说法不正确的是 (　　) A.中心离子的配体是H2O B.Fe2+的价层d轨道参与了杂化 C.绿矾中存在的化学键有:共价键、配位键、氢键、 离子键 D.绿矾属于离子晶体 5.某物质的实验式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液不产生沉淀,以强碱处理并没有NH3放出,则关于此化合物的说法正确的是 (　　) A.配合物中中心离子的电荷数和配位数均为6 B.该配合物可能是平面正方形结构 C.Cl-和NH3分子均与Pt4+配位 D.配合物中Cl-与Pt4+配位,而NH3分子不与Pt4+配位 6.关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物,下列说法正确的是 (　　) A.配离子是[TiCl(H2O)5]2+,中心离子是Ti4+ B.配位键中提供孤电子对的是氧原子和氯离子 C.配位体是Cl-和H2O,配位数是9 D.向含有1 mol [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的溶液中加入足量AgNO3溶液,会产生3 mol AgCl沉淀 7.冠醚是一种超分子,它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并⁃18⁃冠⁃6与K+形成的螯合离子的结构如图所示。下列说法错误的是 (　　) 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm) 15⁃冠⁃5 170~220 Na+(204) 18⁃冠⁃6 260~320 K+(276) 21⁃冠⁃7 340~430 Cs+(334) A.冠醚可以用来识别碱金属离子 B.二苯并⁃18⁃冠⁃6也能适配Li+ C.该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种 D.一个螯合离子中配位键的数目为6 8.W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,W、X、Z分别位于不同周期,Z是同周期中金属性最强的元素。四种元素可“组合”成一种具有高效催化性能的超分子,其结构如图(Y与Y之间都是W、X构成的相同结构)。下列说法错误的是 (　　) A.Y位于第二周期第ⅥA族 B.X单质不存在能导电的晶体 C.Y与Z之间可能存在配位键 D.利用该超分子可以分离简单Z离子和钡离子 9.酞菁和钴钛菁可嵌接在碳纳米管上,用于制取一种高效催化还原二氧化碳的催化剂。酞菁和钴钛菁的结构如图所示(酞菁分子中所有原子共平面),下列说法中不正确的是 (　　) A.酞菁分子中①②③号N原子均采取sp2杂化 B.酞菁分子中,②③号N原子中的孤电子对处于不同的轨道中 C.钴钛菁分子中N原子提供孤电子对与Co离子形成配位键 D.钴钛菁分子中Co元素呈+3价 10.K3是实验室常用于检验Fe2+的试剂。下列有关说法错误的是 (　　) A.Fe2+的检验:K++Fe2++==KFe↓(蓝色) B.第一电离能:N>C>Fe>K C.Fe2+与Fe3+的未成对电子数之比为4∶5 D.K3[Fe(CN)6]中配体是CN-,该配体中σ键与π键的数目之比是2∶1 11. [双选]光催化剂的研究是材料领域的热点方向。一种Ru配合物(如图所示)复合光催化剂可将CO2转化为HCOOH。下列说法错误的是 (　　) A.Ru配合物中所涉及第2周期元素的电负性由大到小的顺序为N>O>C B.如图结构的吡啶环()中,C、N的杂化方式分别为sp2、sp3 C.该配合物中Ru的配位数是6 D.HCOOH的沸点比CH3CHO高,主要原因是HCOOH分子间存在范德华力和氢键,而CH3CHO分子间只有范德华力 12.(2024·黑吉辽卷)如下反应相关元素中,W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素,基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,基态Y、Z原子有两个未成对电子,Q是ds区元素,焰色试验呈绿色。下列说法错误的是 (　　) QZY4溶液QZX4Y4W12溶液 A.单质沸点:Z>Y>W B.简单氢化物键角:X>Y C.反应过程中有蓝色沉淀产生 D.QZX4Y4W12是配合物,配位原子是Y 二、非选择题 13.(10分)配合物在许多尖端领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制、自组装超分子等方面有广泛的应用。回答下列问题: (1)Ni与CO形成的配合物Ni(CO)4为无色液体,易溶于CCl4、CS2等有机溶剂。Ni(CO)4为　　　　(填“极性”或“非极性”)分子,分子中σ键与π键个数之比为　　　,该配合物中配位原子为　　　。  (2)《诗经》言“缟衣茹藘(茜草)”,茜草中的茜素与矾土中的Al3+、Ca2+生成的红色配合物X是最早的媒染染料。 基态Ca2+的核外电子的运动状态有　　　　种,配合物X中Al3+的配体除外还有　　　　　　,茜素水溶性较好的主要原因是　　　　　　　　　　　　　　　,　　　　　　　　　　　　　　　。  14.(12分)配位键是一种常见的化学键,按要求完成下列问题: (1)含Ti3+的一种配合物的化学式为[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O,其配离子中含有的化学键类型有　　　　　　　　　　。  (2)氨硼烷(NH3BH3)是具有潜力的储氢材料,分子中存在配位键,能体现配位键的结构式为　　　　　　　　　　　。  (3)铁是生活中常用的一种金属,其常见的离子有Fe2+、Fe3+,其中Fe2+可用K3[Fe(CN)6](赤血盐)溶液检验。 ①铁单质中化学键为　　　　(填名称)。  ②K3[Fe(CN)6]晶体中各种微粒的作用力有　　　　(填字母)。  a.金属键　b.共价键　c.配位键　d.离子键 (4)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为　　　　　　　　　　　,其中Fe的配位数为　　　　。  15.(12分)研究含碳化合物的结构与性质,对生产、科研等具有重要意义。 (1)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图: ,该电子排布图违背了　　　　　　　　;C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体。C、C的空间结构分别为　　　、　　　　。  (2)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚,其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用,并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。 ①Li+与X的空腔大小相近,恰好能进入到X的环内,且Li+与氧原子的一个孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为　　　　。  ②冠醚Y能与K+形成稳定结构,但不能与Li+形成稳定结构。理由是 　。  ③烯烃难溶于水,被KMnO4溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z,氧化效果明显提升。 ⅰ.水分子中氧的杂化轨道的空间结构是　　　　　　,H—O的键角　　　　(填“>”“<”或“=”)109°28'。  ⅱ.已知:冠醚Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。 加入冠醚Z后,烯烃的氧化效果明显提升的原因是 　。  16.(14分)回答下列问题。 (1)三价铬离子能形成多种配位化合物。 [Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是　　　　　　,中心离子的配位数为　　　　　　。  (2)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示,1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有　　　　 mol,该螯合物中N的杂化方式有　　　　种。  (3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是　　　　　　、　　　　　　。乙二胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是　　　　(填“Mg2+”或“Cu2+”)。  (4)已知:3个及以上原子若处于同一平面,如有彼此平行的p轨道,则可“肩并肩”重叠形成大π键。南开大学某课题组合成无机二茂铁的配离子[FeP8]2-,其中环状配体以π电子参与配位,结构如图,1个该配离子中与Fe2+形成配位键的电子共有　　　　个。  (5)胍为平面形分子,所有原子共平面,结构如图所示。胍属于　　　　分子(填“极性”或“非极性”),①号N的碱性　　　　②号N的碱性(填“>”“<”或“=”),请说明理由 　　。  课时跟踪检测(二十一) 1.选A　A项,除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质,与配合物的形成无关;B项,AgNO3与氨水反应首先生成AgOH沉淀,继续滴加氨水,反应生成了配离子;C项,Fe3+与KSCN反应生成了硫氰化铁配离子;D项,CuSO4与氨水反应生成了配离子[Cu(NH3)4]2+。 2.选B　配位化合物中不一定只含有配位键,可能含有共价键、离子键,如[Cu(H2O)4]SO4,B错误。 3.选D　由题意可知,蓝色沉淀为Cu(OH)2,加入氨水后,Cu(OH)2溶解,生成了深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4溶液,离子方程式为Cu(OH)2+4NH3·H2O==[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O,溶质在乙醇中溶解度小,加入乙醇,析出深蓝色的晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,A正确;深蓝色溶液,再加入乙醇后,析出深蓝色晶体,说明蓝色晶体在乙醇中的溶解度较小,则加乙醇的作用是减小“溶剂”的极性,降低溶质的溶解度,B正确;加入氨水过程中,铜离子先生成氢氧化铜沉淀,后氢氧化铜沉淀转化为配合物,则加入氨水的过程中C的浓度不断减小,C正确;稳定性小的物质转化为稳定性大的物质,配离子[Cu(H2O)4]2+转化为[Cu(NH3)4]2+,说明配离子[Cu(H2O)4]2+稳定性小于[Cu(NH3)4]2+,D错误。 4.选C　由图可知,中心离子亚铁离子的配体是H2O分子,A正确;由图可知,中心离子亚铁离子的配位数为6,则Fe2+的价层d轨道参与了杂化,B正确;水分子中存在氢氧共价键,亚铁离子和水分子间存在配位键,亚铁离子和硫酸根离子间存在离子键,但是氢键不属于化学键,C错误;绿矾有亚铁离子和硫酸根离子,形成离子晶体,D正确。 5.选C　由化合价规则知PtCl4·2NH3中铂为+4价,A项错误;加入AgNO3溶液无沉淀生成,加入强碱无NH3放出,表明PtCl4·2NH3溶液中不存在Cl-、NH3,又因为Pt4+有空轨道,故Pt4+是中心离子,NH3、Cl-是配体,C项正确、D项错误;因配位数是6,故配合物不可能是平面正方形结构,B项错误。 6.选B　配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的中心离子是Ti3+,配位体是Cl-和H2O,配位数是6,外界的Cl-数为2,故A、C错误;配位键中配体提供孤电子对,则提供孤电子对的是水中的氧原子和氯离子,故B正确;该配合物中外界的Cl-数为2,且只有外界的Cl-与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,则1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液,可以得到2 mol AgCl沉淀,故D错误。 7.选B　由表知,碱金属离子的粒子在冠醚空腔直径范围内,可以识别碱金属离子,A正确。一般而言,电子层数越多半径越大;电子层数相同时,核电荷数越大,半径越小;Li+半径小于钠离子;由表可知,二苯并⁃18⁃冠⁃6不能适配Li+,B错误。该冠醚分子中苯环碳原子为sp2杂化,其他碳链上的碳原子为sp3杂化,碳原子杂化方式有2种,C正确。由结构简式可知,一个螯合离子中配位键的数目为6,D正确。 8.选B　W、X、Y、Z是原子序数依次增大的短周期元素,W、X、Z分别位于不同周期,由化合物的结构可知,X能形成4个共价键,则X为C元素;Y能形成2个共价键,则Y为O元素;Z是同周期中金属性最强的元素,则Z为Na元素;W只形成了1个共价键,则W为H元素。由分析可知,Y为O,故Y位于第二周期第ⅥA族,A正确。X为C,X单质中的石墨是能导电的晶体,B错误。Y与Z之间可能存在配位键,因为Y形成两条共价键,含有2个孤电子对,钠有空轨道,C正确。利用该超分子可以分离简单Z离子和钡离子,简单钠离子会与该超分子形成配合物,而钡离子不会,D正确。 9.选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杂化方式均为sp2杂化,故A正确;由图可知,酞菁分子中,②号氮原子提供1个未参与杂化的p电子参与形成大π键、③号氮原子可以提供2个未参与杂化的p电子参与形成大π键,所以②③号氮原子中的孤电子对处于不同的轨道中,故B正确;由图可知,钴钛菁分子中氮原子提供孤电子对与具有空轨道的亚钴离子形成配位键,故C正确;对比酞菁到钴钛菁的结构可知,钴钛菁分子中钴元素呈+2价,故D错误。 10.选D　K3[Fe(CN)6]遇Fe2+生成深蓝色沉淀,A正确;同一周期元素中,第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势,但第ⅡA族、第ⅤA族第一电离能大于其相邻元素,同一主族,随着能层数的增加,第一电离能依次减小,则第一电离能: N>C>Fe>K,B正确;基态Fe2+与Fe3+的核外电子排布式分别为[Ar]3d6、[Ar]3d5,前者有4个未成对电子、后者有5个未成对电子,物质的量相等的Fe2+与Fe3+,二者未成对电子数之比为4∶5,C正确;CN-的结构式为N≡C-,三键中含1个σ键和2个π键,σ键与π键的数目之比是1∶2, D错误。 11.选AB　第二周期主族元素从左向右元素电负性逐渐增大,因此电负性由大到小的顺序为O>N>C,A错误;吡啶环中C、N的价层电子对数均为3,故杂化方式均为sp2,B错误;由题图结构可知,该配合物中Ru的配位数是6,C正确;HCOOH还存在分子间氢键,因此HCOOH的沸点比CH3CHO的高,D正确。 12.选D　根据基态X原子的核外电子有5种空间运动状态,且X能和原子序数小的W形成化合物XW3,可知X是N元素、W是H元素;由Q是ds区元素且焰色试验呈绿色,可知Q为Cu元素;结合基态Y、Z原子有两个未成对电子,与Cu可形成CuZY4,根据原子序数关系可确定Y为O元素,Z为S元素。常温下,单质S呈固态,O2、H2均呈气态,且相对分子质量O2>H2,则分子间作用力:O2>H2,故单质的沸点:S>O2>H2,A正确。NH3、H2O的中心原子N、O均采取sp3杂化,且N、O上分别有1、2个孤电子对,因孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,故简单氢化物的键角:NH3>H2O,B正确。向CuSO4溶液中逐渐通入NH3,先生成蓝色Cu(OH)2沉淀,当NH3过量时,Cu(OH)2沉淀溶解生成深蓝色的Cu(NH3)4SO4溶液,C正确。配合物Cu(NH3)4SO4中Cu2+提供空轨道,N原子提供孤电子对形成配位键,即其中配位原子是N,D错误。 13.解析:(1)Ni(CO)4易溶于CCl4、CS2等有机溶剂,根据相似相溶规则可知,Ni(CO)4为非极性分子;单键均为σ键,1个CO分子含有1个σ键、2个π键,分子中σ键与π键个数之比为8∶8=1∶1,该配合物中碳原子和镍原子形成配位键,配位原子为碳原子。(2)钙为20号元素,钙原子失去2个电子形成基态Ca2+,则核外电子数为18,运动状态有18种。 答案:(1)非极性　1∶1　碳原子　(2)18　H2O、OH-　分子中含有亲水性的羟基、酮羰基　能和水分子形成氢键 14.解析:(1)题给物质的配离子为[Ti(H2O)5Cl]2+,含有配位键与极性共价键(或共价键)。(2)N原子的孤电子对与B原子的空轨道形成配位键。(3)①铁单质中含金属键。②K3[Fe(CN)6]属于配位化合物又属于离子化合物,含配位键、离子键,CN-中含有共价键。(4)在蒸汽状态下FeCl3以双聚分子存在,即分子式为Fe2Cl6;每个Fe原子与3个Cl原子形成共价键,还可以提供空轨道与另一个Cl原子提供的孤电子对形成配位键,结构式可表示为或。 答案:(1)配位键、极性共价键(或共价键) (2)　(3)①金属键　②bcd (4)或　4 15.解析:(1)2p轨道上的2个电子没有分占不同轨道,该电子排布图违背了洪特规则;C中心碳原子的价层电子对数=3+=3,采用sp2杂化,为平面三角形结构,而C中心碳原子的价层电子对数=3+=4,采用sp3杂化,为三角锥形。(2)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子,为K层上的电子,所以其能层符号为K;③ⅰ.水分子中氧原子的价层电子对数是4,采用sp3杂化,含有2个孤电子对,氧的杂化轨道的空间结构为四面体;水分子中氧原子含有2个孤电子对,孤电子对之间的排斥力大于成键电子对和孤电子对之间的排斥力,导致水分子中键角小于甲烷分子的键角,小于109°28'。 答案:(1)洪特规则　平面三角形　三角锥形　(2)①K　②Li+半径比Y的空腔小得多,不易与空腔内氧原子的孤电子对作用形成稳定结构　③ⅰ.四面体　<　ⅱ.冠醚可溶于烯烃并与K+形成稳定结构,进入冠醚中的K+因静电作用将Mn带入烯烃中,增大烯烃与Mn接触机会,提升氧化效果 16.解析:(1)金属铬离子提供空轨道,Cr3+与3个NH3、2个H2O、1个Cl-形成配位键,则提供电子对形成配位键的原子是N、O、Cl,配位数为6。(2)由题图可知,只有成环的配位键才能具有螯合作用,通过螯合作用形成了3个环,每个环中Cd2+均可与2个N原子或2个氧原子形成配位键,故1 mol该配合物中通过螯合作用形成6 mol配位键。该螯合物中无论是硝基中的N原子,还是N中的N原子,还是六元环中的N原子,N均为sp2杂化,即N只有1种杂化方式。(3)乙二胺中N、C原子价层电子对数均为4,均采用sp3杂化方式。乙二胺中氮原子有孤电子对,Mg2+、Cu2+存在空轨道,两者易形成配位键。由于离子半径:Cu2+>Mg2+,Cu2+含有的空轨道多于Mg2+,故乙二胺与Cu2+形成的配合物更稳定。(4)环状配体以π电子参与配位,则应为平面结构的离子,P采取sp2杂化,价层电子对数为3,2个σ键电子对,1个孤电子对,则每个P原子参与形成π 键的有1个电子,外界提供2个电子,则的大π键为,则1个该配离子中与Fe2+形成配位键的电子共有6×2=12个。(5)胍虽然具有一定的对称性,但是只有一条对称轴,不是完全对称,从整个分子看,电荷的分布不均匀,正负电荷中心不重合,故为极性分子;该分子为平面结构,则N原子均采取sp2杂化,因为①号N上有孤电子对,而②号N上没有,则①号N的碱性>②号N的碱性。 答案:(1)N、O、Cl　6　(2)6　1　(3)sp3　sp3　乙二胺的两个N提供孤电子对给金属离子形成配位键　Cu2+　(4)12　(5)极性　>　①号N上有孤电子对,而②号N上没有 4 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $