主题5 第3讲 分子的性质 配合物与超分子(课件PPT)-【新高考方案】2027年高考化学一轮总复习
2026-09-13
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教辅
摘要:
该高中化学高考复习课件聚焦“分子的性质与超分子”专题,依据高考评价体系梳理了键的极性与分子极性判断、分子间作用力对性质影响、配合物组成与超分子特征等核心考点,通过近五年真题分析明确分子极性判断、氢键应用、配合物结构等高频考点,归纳出ABn型分子极性判断、氢键解释性质差异等常考题型。
课件亮点在于“真题精讲+思维建模+易错警示”,如以2023山东卷NF₃极性判断为例,运用价层电子对互斥模型培养科学思维,通过氢键影响熔沸点的答题范式训练证据推理能力。特设易错点辨析(如非极性分子与非极性键关系)和配位数判断方法,助力学生高效突破考点,教师可据此精准复习,提升备考效率。
内容正文:
第三讲
分子的性质 配合物与超分子
Di San Jiang
|内|容|与|目|标|
1.了解共价键、分子的极性,会判断极性分子和非极性分子。
2.了解氢键和范德华力及其二者对物质性质(溶解性、熔沸点等)的影响。
3.了解配合物的形成、组成、性质及应用。
4.了解常见的超分子及其特征和应用。
1
逐点清(一) 键的极性与分子的极性
2
逐点清(二) 分子间的作用力
分子的手性
3
逐点清(三) 配合物与超分子
4
作业验收评价
目
录
键的极性与分子的极性
逐点清(一)
(一)键的极性
1.极性键与非极性键的比较
比较项目 极性键 非极性键
成键原子 _____种元素的原子间 _____元素的原子间
电子对 ______偏移(电荷分布不均匀) _______偏移(电荷分布均匀)
成键原子的电性 — 呈电中性
不同
同种
发生
不发生
2.键的极性对化学性质的影响
键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的_____而实现的,羧基中羟基的极性越大,越容易电离出____,则羧酸的酸性越强。
(1)与羧基相邻的共价键的极性越大,羧基中羟基的极性______,则羧酸的酸性越强。
(2)烷基是推电子基团,从而减小羧基中羟基的_____,导致羧酸的酸性减小。一般地,烷基越长推电子效应______,羧酸的酸性_____。
极性
H+
越大
极性
越大
越弱
(二)极性分子和非极性分子
1.极性分子与非极性分子的比较
类型 非极性分子 极性分子
形成原因 分子的正电中心和负电中心______ 分子的正电中心和负电中心________
存在的共价键 非极性键或极性键 非极性键或极性键
分子内原子排列 _______ ________
重合
不重合
对称
不对称
2.分子的极性判断方法
(1)An型(单质):非极性分子(O3除外)。
(2)AB型:极性分子。
(3)ABn型:
非极性
分子 空间
对称 直线对称(O==C==O);正三角形(BF3);正四面体(CH4);正八面体(SF6);三角双锥形(PCl5)
极性
分子 空间
不对称 直线不对称(O==C==S);非正三角形(HCHO);非正四面体(CHCl3);三角锥形(PCl3)
|基|础|落|实|小|练|
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)非极性分子中一定含非极性键 ( )
(2)极性分子中一定含极性键不含非极性键 ( )
(3)CH3Cl为四面体形分子,为非极性分子 ( )
(4)OF2是由极性键构成的极性分子 ( )
(5)CF4和SF4均为非极性分子 ( )
(6)(2024·江西卷)分子的极性:SiH4>NH3 ( )
(7)(2024·北京卷)NH3和ND3均为极性分子 ( )
(8)(2025·安徽卷)H2O2为非极性分子 ( )
×
×
×
√
×
×
√
×
2.乙炔(C2H2)、氰气(N≡C—C≡N)是有机合成工业的重要原料。回答下列问题:
(1)C2HCl的空间结构为________。它____ (填标号),属于______ (填“极性”或“非极性”)分子。
A.只含极性键
B.只含非极性键
C.既有极性键又有非极性键
(2)已知氰气的化学性质与卤素单质相似。氰气分子属于________ (填“极性”或“非极性”)分子;室温下,(CN)2和氢氧化钠溶液反应的化学方程式是
____________________________________。
直线形
C
极性
非极性
(CN)2+2NaOH==NaCN+NaCNO+H2O
√
题点、考法讲评
一、键的极性与分子极性的判断
1.(2023·山东卷)下列分子属于极性分子的是( )
A.CS2 B.NF3
C.SO3 D.SiF4
解析:根据价层电子对互斥模型可知,CS2的中心原子C的价层电子对数=2+×(4-2×2)=2,无孤电子对,CS2的空间结构为直线形,正负电荷中心重合,为非极性分子;NF3的中心原子N的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4,有一个孤电子对,NF3的空间结构为三角锥形,正负电荷中心不重合,为极性分子;SO3的中心原子S的价层电子对数=3+×(6-3×2)=3,无孤电子对,SO3的空间结构为平面正三角形,正负电荷中心重合,为非极性分子;SiF4的中心原子Si的价层电子对数=4+×(4-4×1)=4,无孤电子对,SiF4的空间结构为正四面体形,正负电荷中心重合,为非极性分子。
√
2.(2026·湖北省名校联考)O和S为同主族相邻元素。下列说法正确的是 ( )
A.羰基硫(COS)与CO2的结构相似,都是非极性分子
B.OF2和SF6中,O与S的杂化方式不同
C.氧和硫的单质中没有极性键
D.H2S与H2O2相对分子质量相等,由于电负性S<O,故沸点:H2S<H2O2
解析:羰基硫(COS)与CO2的结构相似,也为直线形结构,但COS结构不对称,为极性分子,A错误。OF2中,O原子形成2个σ键,O的孤电子对数为=2,价层电子对数为4;SF6中,中心S原子形成6个σ键,S的孤电子对数为=0,价层电子对数为6,则O和S杂化方式不同,B正确。S的单质都为非极性分子,单质中键均为非极性键,但O3为极性分子,含有极性键,C错误。H2S与H2O2相对分子质量都是34,而H2O2分子间能形成氢键,H2S分子间不能形成氢键,所以沸点:H2S<H2O2,不是电负性的差异直接引起的,D错误。
二、键的极性对物质性质的影响
3.已知下列5种羧酸:①CF3COOH ②CH3COOH ③CH2FCOOH
④CH2ClCOOH ⑤CH3CH2COOH,其酸性由强到弱的顺序为
_________________(填序号)。
解析:F原子的吸电子能力大于Cl,烷基是推电子基团,烷基中碳原子数越多,其推电子能力越强,故5种羧酸酸性由强到弱的顺序为①>③>④>②>⑤。
①>③>④>②>⑤
4.(2026·东北育才学校期中)化学家鲍林在研究含氧酸的酸性强弱时,提出了一个定性规则:含氧酸分子中的非羟基(注:羟基是—OH)氧原子数与酸性强弱有关。设含氧酸化学式为HnROm,则非羟基氧原子数为m-n,其数值越大,该含氧酸的酸性越强。鲍林认为含氧酸的酸性强弱与非羟基氧原子数(m-n)有如下关系:
(1)根据规则判断H2CrO4、HMnO4酸性由强到弱的顺序为_______________。
m-n 0 1 2 3
含氧酸强度 弱 中强 强 很强
实例 HClO H3PO4 HNO3 HClO4
解析:H2CrO4的非羟基氧原子有2个,HMnO4的非羟基氧原子有3个,所以酸性由强到弱的顺序为HMnO4>H2CrO4。
HMnO4>H2CrO4
(2)As为第ⅤA族元素,H3AsO3为弱酸,H3PO3为中强酸,试推断H3AsO3分子
的结构简式为___________,H3PO3分子的结构简式为_________。
解析:因为H3AsO3为弱酸,所以其分子中不存在非羟基氧原子,故其分子的结构简式应为 ;由于H3PO3为中强酸,由题表可知其非羟基氧原子有一个,而分子中却有三个氢原子,说明必有一个氢原子是直接与P原子结合,该分子的结构简式为 。
5. 、 、 的碱性随N原子电子云密度的增大而增强,
其中碱性最强的是_________,简述判断的理由:____________________________
已知—CH3为推电子基团,
。
—Cl为吸电子基团,则导致N原子电子云密度 最大,结合题干信息可知,其中碱性最强的为
分子间的作用力 分子的手性
逐点清(二)
1.分子间的作用力
(1)概念:分子之间普遍存在的一种相互作用力,称之为分子间的作用力,主要分为范德华力和氢键。
(2)范德华力
实质 电性作用,无饱和性和方向性
影响因素 ①一般来说,组成和结构相似的物质,随着______________的增大,范德华力逐渐增强;②相对分子质量相近的分子,分子的极性越大,范德华力______
对物质性质的影响 范德华力主要影响物质的熔点、沸点、硬度等物理性质,范德华力越强,物质的熔、沸点越高,硬度越大
相对分子质量
越强
(3)氢键
形成 由已经与____________的原子形成共价键的________与另一个电负性很大的原子之间形成的作用力
表示方法 X—H…Y—
①X、Y为电负性很大的原子,一般为N、O、F;
②X、Y可以相同,也可以不同;
③“—”表示共价键,“…”表示形成的氢键
特征 具有一定的方向性和饱和性
分类 分子内氢键和分子间氢键
对物质性质的影响 分子内氢键使物质的熔、沸点______,而分子间氢键使物质的熔、沸点______;氢键对物质的电离和溶解度等也有影响
电负性很大
氢原子
降低
升高
2.分子的溶解性
(1)“相似相溶”规律
①非极性溶质一般能溶于________溶剂,极性溶质一般能溶于______溶剂。
②分子结构相似的物质易互溶。
(2)氢键对分子溶解性的影响
若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度增大。
非极性
极性
3.分子的手性
(1)手性异构:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里__________的现象。
(2)手性分子:具有手性异构体的分子。
(3)手性碳原子:在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子。含有
手性碳原子的分子是手性分子,如 (*标注的为手性碳原子)。
不能叠合
题点、考法讲评
一、范德华力、氢键、分子手性等概念理解
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高 ( )
(2)氢键的存在,使水凝结为冰时密度减小,体积增大 ( )
(3)干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性 ( )
(4)“X—H…Y”三原子不在一条直线上时,也能形成氢键 ( )
(5)HCl易溶于水是因为HCl与H2O分子间形成氢键 ( )
(6)H2O分子间形成氢键,故H2O比H2S稳定 ( )
×
√
×
√
×
×
2.下列说法错误的是 ( )
A. 存在对映异构现象
B. 分子与 分子中均含有手性碳原子
C. 分子中含有2个手性碳原子
D. 与足量H2反应后的有机产物分子中含有3个手性碳原子
√
解析: 分子中,与羧基相连的碳原子为手性碳原子,故该分子存在对映异构现象,A正确;由 、 知,从左边数第2个碳
原子均为手性碳原子,B正确; 分子中,连接—Br和—COOCH3的碳原子均为手性碳原子,C正确; 与足量H2反应后的有机产物分子如图所示: (标“ ”碳原子为手性碳原子),产物分子中含有4个手性碳原子,D错误。
二、范德华力、氢键对物质性质的影响
3.(1)已知对氨基苯磺酰胺( )易溶于盐酸,不溶于苯。分析其易溶
于盐酸的主要原因:______________________________________________________
_________________________________ (至少两条)。
(2) H3BO3晶体的片层结构如图所示,硼酸在热水中比在冷水中溶解度更大的主要原因是__________________________________________________________
______________________。
—NH2显碱性,与HCl反应生成可溶性离子化合物;
—NH2能与水分子形成分子间氢键
热水破坏了硼酸晶体中的氢键,而使硼酸分子与水分子形成分子
间氢键,溶解度增大
(3)已知邻羟基苯甲酸( )与对羟基苯甲酸( )的沸点相差很大,其中沸点较高的是______________,其原因是________________
____________________________________________________________________。
(4)已知,苯酚( )具有弱酸性,其Ka=1.1×1;水杨酸第一步电离形成的离子( )能形成分子内氢键,相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)___ (填“>”或“<”)Ka(苯酚),其原因是 __________________________
___________________。
对羟基苯甲酸
邻羟基苯甲酸形
成分子内氢键使其沸点降低,而对羟基苯甲酸形成分子间氢键使其沸点升高
<
能形成分子内氢键,
使其更难电离出H+
|思维建模|用氢键解释原因的答题范式
(1)氢键影响物质的熔、沸点类
①同为分子晶体,×××存在氢键,而×××仅存在较弱的范德华力。
②同为分子晶体,×××存在分子间氢键,而×××存在分子内氢键。
(2)氢键影响物质的溶解性类
×××与H2O(或×××)分子间形成氢键,使溶解度增大。
配合物与超分子
逐点清(三)
(一)配合物
1.配位键
(1)概念:由一个原子提供__________,而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键,即“电子对给予—接受”键被称为配位键。
(2)表示方法:配位键可以用A→B来表示,其中A是提供孤电子对的原子,B是接受孤电子对的原子。
(3)实例:
[Cu(NH3)4中的配位键为 。
孤电子对
2.配合物
(1)概念:_________或______ (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________结合形成的化合物,简称配合物。
(2)形成条件:①配体有__________;②中心原子有________。
(3)组成(实例):[Cu(NH3)4]SO4的组成为
金属离子
原子
配位键
孤电子对
空轨道
3.常见配合物的形成实验
(1)实验1
实验操作
实验现象 滴加氨水后,试管中首先出现______沉淀,氨水过量后沉淀逐渐溶解,得到______色的透明溶液,滴加乙醇后析出________晶体
有关离子
方程式 __________________________________,
___________________________________,
[Cu(NH3)4]2++S+H2O [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
蓝色
深蓝
深蓝色
C+2NH3·H2O==Cu(OH)2↓+2N
Cu(OH)2+4NH3==[Cu(NH3)4]2++2OH-
(2)实验2
实验操作
实验现象 溶液变为______
有关离子方程式 __________________________
红色
F+nSCN-==[Fe(SCN)n]3-n
(n=1,2,3,4,5,6)
(3)实验3
实验操作
实验现象 滴加AgNO3溶液后,试管中出现白色沉淀,再滴加氨水后沉淀溶解,溶液呈无色
有关离子方程式 _______________________________________________
Ag++Cl-==AgCl↓,AgCl+2NH3==[Ag(NH3)2]++Cl-
[分析]
(1)[实验1]中加入乙醇的目的是_______________,便于析出晶体。
(2)F与SCN-形成的配离子有[Fe(SCN)、[Fe(SCN)2]+、Fe(SCN)3、[Fe(SCN)4]-、[Fe(SCN)5、[Fe(SCN)6,这些粒子均为_____色。
降低水的极性
红
①Fe3+与SCN-生成[Fe(SCN)n] 3-n(n≤6)配合物,该配合物在水溶液中显红色。
②利用硫氰化铁配离子的颜色,可鉴定溶液中存在Fe3+;又由于该离子的颜色极似血液,常被用于电影特技和魔术表演。
(二)超分子
定义 由两种或两种以上的分子通过________________形成的分子聚集体。这里的分子也包括离子
特点 超分子这种分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的
应用 示例一:分离C60和C70
示例二:冠醚识别碱金属离子
冠醚与合适的碱金属离子形成超分子
特征 超分子的两特征分别为分子识别和自组装
分子间相互作用
(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)冠醚(18⁃冠⁃6)的空穴与K+尺寸适配,两者能通过弱相互作用形成超分子 ( )
√
√
√
题点、考法讲评
√
一、配位键与配合物
1.(2026·雅安市期末考试)硫酸镍溶于氨水形成SO4蓝色溶液。下列关于SO4的说法正确的是( )
A.取少量该物质于洁净试管中加水溶解后,滴加少量BaCl2溶液观察到有白色沉淀生成
B.该物质中配离子是,与外界之间形成的是配位键
C.该物质中Ni2+是中心离子,提供孤电子对
D.该物质的配体是NH3,配位数是3
解析:配合物SO4,在溶液中会电离出外界离子S,与Ba2+反应生成BaSO4白色沉淀,A正确;配离子与S之间通过离子键结合,而非配位键,B错误;Ni2+作为中心离子,提供空轨道接受NH3中N的孤电子对,C错误;该物质的配体是NH3,配位数为6,D错误。
√
2.(2025·河南卷)自旋交叉化合物在分子开关、信息存储等方面具有潜在的应用价值。某自旋交叉化合物的结构及在氮气气氛下的热重曲线分别如图1和图2所示。该化合物的相对分子质量Mr=870+32x(x为整数)。
下列说法正确的是( )
A.x=1
B.第一电离能:C<N<O
C.该化合物中不存在离子键
D.该化合物中配位数与配体个数相等
解析:该化合物在氮气的气氛中加热,先失去CH3OH,若x=1,CH3OH的质量分数为×100%≈3.5%,结合图像可知,该化合物中x=1,故A项说法正确;同周期元素从左到右,第一电离能呈增大趋势,但N原子2p轨道为半充满稳定结构,第一电离能:N>O>C,故B项说法错误;该化合物中,配离子与N之间为离子键,故C项说法错误;配位数为与中心原子或离子键合的原子总数,因此配位数为6,配体为与中心原子或离子形成配位键的分子或离子个数,因此配体个数为2,故D项说法错误。
3.(2023·海南卷·节选)我国科学家发现一种钒配合物Ⅰ可以充当固氮反应的催化剂,反应过程中经历的中间体包括Ⅱ和Ⅲ。
( 代表单键、双键或三键)
回答问题:
(1)配合物Ⅰ中钒的配位原子有4种,它们是________________。
解析:根据题干配合物Ⅰ的结构图,中心原子钒的配位原子有C、O、P、Cl。
C、O、P、Cl
(2)配合物Ⅰ中,R'代表芳基,V—O—R'空间结构呈角形,原因是________
______________________________________________________________________
_____________。
(3)配合物Ⅱ中,第一电离能最大的配位原子是_____。
(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中,钒的化合价分别为+4和+3,配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中,两个氮原子间键长最长的是___________。
解析: (2)根据VSEPR模型,中心原子氧原子的价层电子对数为4,其中孤电子对数为2,空间结构呈角形。(3)配合物Ⅱ中,第一电离能最大的配位原子是N。(4)结合题干所给配合物Ⅱ和Ⅲ的结构,钒的化合价分别为+4和+3,配合物Ⅱ中氮原子间是氮氮单键,配合物Ⅲ中为氮氮双键,N2中为氮氮三键,故配合物Ⅱ中两个氮原子间键长最长。
根据
VSEPR模型,氧原子的价层电子对数为4,其中孤电子对数为2,成键电子对
之间呈角形
N
配合物Ⅱ
|思维建模|配合物中配位数的判断
(1)配位数可以等同于中心离子(或原子)与配位原子形成配位键的数目。如[Cu(NH3)4中C的配位数为4,[Cr(H2O)5Cl]Cl2中C的配位数为6。
(2)当中心离子(或原子)与多基配体配合时,配位数可以等同于配位原子的数目,但不是配体的数目。如 中的配体属于双基配体,C的配位数是4而不是2。
√
二、超分子
4.(2026·荆州市月考)葫芦脲(CB)是一类由甘脲单元通过亚甲基桥连形成的大环化合物,它就像一个内部刷了油、外部刷了糖浆、杯口镶了一圈磁铁的奇特杯子。根据甘脲单元数的不同,可将其命名为CB[n](n=5~8,10,13~15)。某研究团队将抗癌药物阿霉素(其结构如下图)包合在CB[7]的空腔中。已知CB[7]的空腔直径为7.3(1=10-10 m),阿霉素组分的
最大截面直径为7.2。
下列说法正确的是( )
A.葫芦脲CB[7]是一种端口直径较小、中间空腔较大的超分子
B.阿霉素进入CB[7]内腔是通过共价键作用形成的
C.CB[n]外壁和内部空腔的化学微环境完全相同
D.CB[n]能与水之间形成氢键,因此CB[n]主客体组装主要在水相中进行
解析:葫芦脲CB[7]是大环化合物,属于超分子主体,其结构类似“杯子”,通常中间空腔较大,端口(杯口)直径较小以稳定包合客体;但“超分子”是指由两个或多个独立的分子(如大环主体分子与客体分子)通过非共价键形成的聚集体,CB[7]本身是单个大环分子,不属于超分子,A错误。阿霉素进入CB[7]内腔的包合作用属于超分子相互作用,如疏水作用、范德华力等,而非共价键,B错误。题干描述CB[n]“内部刷了油(疏水)、外部刷了糖浆(亲水)”,说明内部空腔为疏水环境,外部为亲水环境,化学微环境不同,C错误。CB[n]“外部刷了糖浆”说明具有亲水基团,能与水形成氢键,使其在水相中稳定存在,故主客体组装主要在水相中进行,D正确。
5.(2025·甘肃卷)我国化学家合成了一种带有空腔的杯状主体分子(结构式如图a),该分子和客体分子(CH3)4NCl可形成主客体包合物:(CH3)4N+被固定在空腔内部(结构示意图见图b)。下列说法错误的是 ( )
A.主体分子存在分子内氢键
B.主客体分子之间存在共价键
C.磺酸基中的S—O键能比S==O小
D.(CH3)4N+和(CH3)3N中N均采用sp3杂化
√
解析:主体分子内羟基与磺酸基相邻较近,磺酸基中含有羟基的结构,可以形成分子内氢键,A正确;主体与客体间通过非共价键形成超分子,B错误;已知单键的键能小于双键,则S—O的键能比S==O键能小,C正确;N原子价电子数为5,(CH3)4N+中N有4个σ键,失去1个电子形成阳离子,无孤电子对,采用sp3杂化,(CH3)3N中N有3个σ键,1个孤电子对,价层电子对数为4,采用sp3杂化,D正确。
作业验收评价
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
√
12
一、选择题
1.下列事实与氢键无关的是( )
A.冰中1个水分子周围只有4个紧邻分子
B.常温下,互为同分异构体的乙醇与甲醚的状态不同
C.NH3的稳定性比CH4的强
D.HF、HCl、HBr、HI各自的水溶液中,只有HF的水溶液为弱酸
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
解析:冰中的水分子间主要以氢键结合,而氢键具有方向性和饱和性,故1个水分子周围只有4个紧邻分子,A不符合题意;互为同分异构体的乙醇与甲醚的状态不同,前者为液态,后者为气态,因为乙醇分子间形成了氢键而甲醚分子间没有形成氢键,B不符合题意;氨气和甲烷的稳定性分别与N—H和C—H的键能有关,跟氢键无关,C符合题意;由于HF分子间能形成氢键,使得其在水中不能完全电离,其为弱酸,D不符合题意。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
12
2.(2024·重庆卷)下列各分子既含有sp2杂化的原子又能与H2O形成氢键的是 ( )
A.CH3CH3 B.CH2==CHBr
C.CH3COOH D.CH3CH2NH2
解析:CH3CH3中两个碳原子的价层电子对数均为4,都是sp3杂化,且不能和H2O形成氢键,A项错误;CH2==CHBr中两个碳原子的价层电子对数均为3,都是sp2杂化,但不能和H2O形成氢键,B项错误;CH3COOH中的—COOH中碳原子价层电子对数为3,为sp2杂化,且能和H2O形成氢键,C项正确;CH3CH2NH2中C、N原子的价层电子对数均为4,都是sp3杂化,D项错误。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
3
3.(2026·河南师范大学附属中学月考)在水溶液中甲醛能与[Zn(CN)4]2-发生反应:[Zn(CN)4]2-+ 4H++4HCHO+4H2O= =4HOCH2CN+[Zn(H2O)4]2+。下列说法错误的是 ( )
A.K2[Zn(CN)4]中所含的化学键有离子键、共价键和配位键
B.HCHO和BF3的中心原子的价层电子对数相同,H—C—H的键角小于
F—B—F
C.与Zn2+形成配位键的能力:CN-<H2O
D.不考虑空间结构,[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为
12
1
2
4
5
6
7
8
9
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解析:K2[Zn(CN)4]中所含的化学键有钾离子与配离子间的离子键、CN-内C、N之间的共价键,Zn与CN-间的配位键,A正确;HCHO和BF3中心原子的价层电子对数相同:均为3,甲醛中氧原子上的孤电子对和两个碳氢键排斥作用大,H—C—H键角小于F—B—F键角,B正确;C的电负性小于O,易与锌形成配位键,CN-和H2O与Zn2+的配位能力:CN->H2O,C错误;电负性:C<N,所以配位化合物中是C与Zn之间形成配位键,的结构可用示意图表示为 ,
D正确。
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4.下列关于超分子和配合物的叙述不正确的是 ( )
A.[Cr(NH3)3(H2O)2Cl中三价铬离子提供空轨道,N、O、Cl提供孤电子对与三价铬离子形成配位键,其中心离子的配位数为6
B.配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中存在离子键、共价键、配位键,若加入足量AgNO3溶液,所有Cl-均被完全沉淀
C.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,包括离子
D.人体细胞和细胞器的双分子膜体现了超分子的自组装的特征
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解析:[Cr(NH3)3(H2O)2Cl中C具有空轨道,N、O、Cl具有孤电子对,能够形成配位键,其中心离子的配位数为6,A正确;加入足量AgNO3溶液,配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中外界离子Cl-与Ag+反应,内界中配位离子Cl-不与Ag+反应,B错误;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,包括离子,C正确;人体细胞和细胞器的双分子膜体现了超分子的自组装的特征,D正确。
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5.H3BO3是一种弱酸,在水中按照如下方式电离:H3BO3+2H2O
⇌+H3O+。下列说法错误的是( )
A.1个H3BO3分子发生电离的同时形成2个配位键
B.电离过程中B原子由sp3杂化变为sp2杂化
C.中所有的B原子和O原子都达到8电子稳定结构
D.Al(OH)3也能发生与H3BO3类似的电离
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解析:在H3BO3电离过程中,1个H3BO3分子结合1个H2O电离的OH-形成(B接受O的孤电子对形成1个配位键),同时H2O的H+与另一个H2O结合形成H3O+(O提供孤电子对形成1个配位键),则1个H3BO3分子发生电离的同时形成2个配位键,A正确;H3BO3中B原子为sp2杂化,电离后形成时,B原子变为sp3杂化,即电离过程中B原子由sp2杂化变为sp3杂化,B错误;中所有的B原子形成4个共价键,O原子形成2个共价键,都达到8电子稳定结构,C正确;Al和B为同主族元素,化学性质相似,Al(OH)3也能发生与H3BO3类似的电离:Al(OH)3+2H2O⇌+H3O+,D正确。
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6.下列对分子性质的解释中,不正确的是 ( )
A.青蒿素的分子式为C15H22O5,结构如图1所示,该分子中包含7个手性碳原子
B.碘易溶于四氯化碳、甲烷难溶于水都可用“相似相溶”规律解释
C.过氧化氢是含有极性键和非极性键的极性分子
D.三聚SO3的结构如图2所示,可以推测三聚SO3在水中的溶解度较大
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解析:由结构简式可知,青蒿素的分子式为C15H22O5,手性碳原子连接的4个原子或原子团互不相同,根据青蒿素的结构图,可知该分子中包含7个手性碳原
子,如图 ,故A正确;碘是非极性分子,易溶于非极性溶剂四氯化碳,
甲烷属于非极性分子,难溶于极性溶剂水,所以都可用“相似相溶”规律解释,故B正确;过氧化氢中含有O—H极性键和O—O非极性键,其正电中心和负电中心不重合,属于极性分子,故C正确;三聚SO3的结构使其极性较低,因此在水中的溶解度较小,此外,SO3本身易与水反应生成硫酸,但三聚SO3的反应活性较低,进一步降低了其在水中的溶解度,故D错误。
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7.在碱性溶液中,Cu2+可与缩二脲形成紫色配离子,其结构如图所示。
下列说法错误的是( )
A.电负性:O>N>C>H
B.该配离子中能与水分子形成氢键的原子有N、O和H
C.1 mol该配离子中含有6 mol配位键
D.已知缩二脲的分子式为C2H5N3O2,则由尿素[CO(NH2)2]生成缩二脲的反应类型为取代反应
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解析:同一周期从左到右主族元素的电负性逐渐变大,故电负性:O>N>C,且三者电负性均大于氢,A正确;由图可知,N、O能与水分子中的H原子形成氢键,H能与水分子中的O原子形成氢键,B正确;由图可知,该配离子中,2个Cu2+与其他原子共形成8个配位键,故1 mol该配离子中含有8 mol配位键,C错误;
缩二脲的分子式为C2H5N3O2,结构简式为 ,结合尿素的结构简式( )判断,由尿素生成缩二脲的反应类型为取代反应,D正确。
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8.(2026·合肥一六八中学模拟)酞菁钴分子中心离子为钴离子,周围被一个大的共轭平面结构的酞菁配体包围,其结构如图。下列说法错误的是 ( )
A.电负性:N>C>H
B.1、2、3、4号N原子都是通过配位键与钴离子相连
C.Co的化合价为+2价
D.该分子中的N原子价层电子对数一样
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解析:同周期主族元素从左到右电负性递增,H电负性小于C,电负性顺序:N>C>H,A正确;存在双键的N原子均有一对电子占据了一个sp2杂化轨道,其p轨道只能提供1个电子,两个饱和N原子的p轨道能提供一对电子与钴离子形成配位键,即酞菁配体中只有2个N原子通过配位键与钴离子相连,B错误;酞菁配体中有两个N只有两个键,故为-2价,分子整体电中性,故Co化合价为+2价,C正确;由题干可知,分子中所有N原子属于共轭平面结构,N的价层电子对数为3,价层电子对数相同,D正确。
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9.已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:
[Co(H2O)6]2++4Cl-⇌[CoCl4]2-+6H2O ΔH
用该溶液做实验,溶液的颜色变化如下:
以下结论和解释正确的是( )
A.等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ键数之比为3∶2
B.由实验①可推知ΔH<0
C.实验②是由于c(H2O)增大,导致平衡逆向移动
D.由实验③可知配离子的稳定性,[ZnCl4]2->[CoCl4]2-
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解析:二者σ键数之比为(6+2×6)∶4=9∶2,A错误;将蓝色溶液置于冰水浴中,温度降低,溶液变为粉红色,说明[CoCl4]2-转化为[Co(H2O)6]2+,平衡逆向移动,正向反应是吸热反应,ΔH>0,B错误;实验②中加水稀释,体系中各离子的浓度都减小,平衡朝着增大溶液中总离子浓度的方向(逆向)进行,水是纯液体,无所谓浓度,C错误;加少量ZnCl2固体,蓝色溶液变成粉红色,说明平衡逆向移动,原因是Zn2+结合Cl-生成[ZnCl4]2-,导致c(Cl-)减小,由此可知配离子的稳定性:[ZnCl4]2->[CoCl4]2-,D正确。
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10.(2024·黑吉辽卷)环六糊精(D⁃吡喃葡萄糖缩合物)具有空腔结构,腔内极性较小,腔外极性较大,可包合某些分子形成超分子。图1、图2和图3分别表示环六糊精结构、超分子示意图及相关应用。下列说法错误的是 ( )
A.环六糊精属于寡糖
B.非极性分子均可被环六糊精包合形成超分子
C.图2中甲氧基对位暴露在反应环境中
D.可用萃取法分离环六糊精和氯代苯甲醚
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解析:1 mol水解后能产生2~10 mol单糖的糖称为寡糖,由图1环六糊精的结构可知,1 mol环六糊精水解产生6 mol D⁃吡喃葡萄糖,故环六糊精属于寡糖,A正确;只有分子的尺寸大小适配环六糊精的空腔大小时才能被环六糊精包合形成超分子,B错误;由图3加入环六糊精后生成96%的对氯苯甲醚知,甲氧基对位更易反应,即图2中甲氧基对位暴露在反应环境中,C正确;环六糊精腔外极性较大,腔内极性较小,由“相似相溶”及环六糊精含较多羟基,可与水形成氢键而易溶于水知,可用萃取法分离环六糊精和氯代苯甲醚,D正确。
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二、非选择题
11.(10分)(2026·山西省实验中学期中)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,并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。
(1)Li+的体积与X的空腔大小相近,恰好能进入
X的环内,且Li+与氧原子的孤电子对作用形成稳定
结构W(如图)。
①基态锂离子核外电子所处能层符号为_____。
②W中Li+与孤电子对之间的作用可能属于____ (填字母)。
A.离子键 B.金属键 C.配位键 D.氢键
K
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解析: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。②Li+提供空轨道、O原子提供孤电子对,二者形成配位键,故选C。
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(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
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解析: 冠醚Y空腔较大,Li+半径较小,导致该离子不易与氧原子的孤电子对形成配位键,所以得不到稳定结构。
Li+半径比Y的空腔小很多,不易与空腔内O原子的孤电子对作用形成稳定结构
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(3)烯烃可以被酸性KMnO4溶液氧化,使KMnO4溶液褪色,但烯烃难溶于水,被KMnO4水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。冠醚Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。
①冠醚难溶于水易溶于CCl4,原因是_________________________________
________________________________________________________。
②己烯中溶入冠醚Z,氧化效果明显提升的原因是______________________
______________________________________________________________________
____________。
根据相似相溶原理,冠醚中的环状
使其难溶于极性溶剂比如水,而易溶于非极性溶剂比如CCl4
冠醚Z可溶于烯烃,加入
冠醚之中的K+因静电作用将带入烯烃中,增大反应物的接触面积,提高
了氧化效果
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解析:①根据相似相溶原理,冠醚中的环状使其难溶于极性溶剂比如水,而易溶于非极性溶剂比如CCl4。②根据相似相溶原理知,冠醚Z可溶于烯烃,加入冠醚Z中的K+因静电作用将带入烯烃中,增大反应物的接触面积,提高了氧化效果。
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12.(10分)钴及其化合物有着广泛的应用前景。回答下列问题:
(1)一种具有光催化作用的配合物结构如图(其中 为平面结构)。
①基态Co原子的价层电子轨道表示式为__________________;
②该配合物中Co的化合价为_____,杂化方式为sp2和sp3的N原子数目之比为
______;
③Cl中O—Cl—O键角小于图中a处C—N—C键角的原因是________________
_________________________________________________________________。
+3
2∶1
中心原子均为sp3
杂化,Cl原子周围存在一个孤电子对,对成键原子排斥力大,键角减小
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解析:①Co为27号元素,根据构造原理,基态Co原子的价层电子排布式为3d74s2,则其价层电子轨道表示式为 。②根据配合物的结构,在有机配体中,利用N原子中的孤电子对形成配位键,配体呈电中性,而右侧的为C,O原子为配位原子;在配合物中,外界为Cl,根据化合价代数和为0,因此该配合物中Co的化合价为+3价。根据已知, 为平面结构,则该分子中的N原子均采用sp2杂化;另一种配体中,形成了双键的N原子采取sp2杂化,形成的共价键均为单键的N原子为sp3杂化,则杂化方式为sp2的N原子有4个,sp3的N原子有2个,数目之比为4∶2=2∶1。③Cl的价层电子对数为3+=4,含有一个孤电子对;a处的N原子形成了4个σ键(其中一个为配位键),则中心原子均为sp3杂化,但是Cl原子周围存在一个孤电子对,对成键电子对的排斥力大,使得键角更小。
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(2)1 mol八面体配合物CoCl3·3NH3中含有σ键的数目为_______,该配合物的空间结构有____种。
解析:根据信息,该配合物的空间结构为八面体,可知该配合物的配体有6个,即Cl-和NH3均与中心原子Co3+形成了配位键,配位键也属于σ键,除此之外,1个NH3中含有3个H—N键,也为σ键,因此1 mol CoCl3·3NH3共含有σ键(6+3×3)mol=15 mol,其数目为15NA。该配合物的空间结构有2种,示意图如图:
。
15NA
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