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第四节
配合物与超分子
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>题型01配位键与配合物
)>题型02配合物的性质及其应用
>题型03超分子的特征及其应用
>题型01
配位键与配合物
典例精讲
【典例1)C
举一反三
【变式11】D
【变式1-2】A
2s
2p
【变式1-3】(1)
↑
个↑个
5
(4)A
>题型02配合物的性质及应用
典例精讲
【典例2】(2)
碳
碳的电负性小于氧,对孤电子对的束缚能力较弱,更容易提供孤电子对形成配
位键
[CoBr(NH3)s]SO
[Co(SO)(NH)]Br
(3)
产生淡黄色沉淀
举一反三
【变式21)Cu(oH+4NH,=[Cu(NH,)](oH),
加入乙醇后,溶液整体极性降低,导致配合物的
溶解度减小,从而析出晶体
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【变式22)N0H,0
6
H20
2+
【变式23(1)
H20→Cu←-OH2
H20
2Cu(OH):+4NH,=[Cu(NH,)]+20H-
3)乙醇
4)X射线衍射仪
(5)P
6)>
21
2
>题型03超分子的特征及其应用
典例精讲
【典例3】B
举一反三
【变式3-1】B
【变式32】C
【变式33】B
212
第四节 配合物与超分子
题型01 配位键与配合物
题型02 配合物的性质及其应用
题型03 超分子的特征及其应用
题型01 配位键与配合物
1.配位键是一种特殊的共价键,属于σ键,其成键方式是:一方提供孤电子对,一方提供空轨道,配位键有方向性、饱和性。
常见含孤电子对的元素有:N、O、S、卤素等,常见有空轨道:过渡金属离子。表示方法:A-B或A→B,A提供孤电子对。
2. (1)配合物:
由中心离子/原子与配体通过配位键形成,中心离子多为过渡金属离子,提供空轨道,配体提供孤电子对,如NH₃、H₂O、Cl⁻等。配位数是直接结合的配体数目。内界与外界之间是离子键,易电离,配合物整体呈电中性,生物体内许多酶是金属配合物。
【解题必备】
1.与普通共价键一样,配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4],也可以存在于离子中(如NH4+)。
2.相同原子间形成的配位键与它们之间形成的共价单键相同,如中的4个N-H(键能、键长和键角)完全相同,故其结构式也可表示为,NH4+的空间结构是正四面体形。
3.(1)配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分,如 [Co(NH3)5C1]Cl2=[Co(NH3)5C1]2++2C1-,而内界微粒很难电离(电离程度很小),因此,配合物[Co(NH3)5C1]Cl2内界中的Cl-不能被Ag+沉淀,只有外界的Cl-才能与AgNO3溶液反应产生沉淀。
(2)有些配合物没有外界,不一定含有离子键,如Ni(CO)4就无外界、无离子键。
(3)含有配位键的化合物不一定是配合物;但配合物一定含有配位键。如NH4Cl等铵盐中铵根离子虽有配位键,但一般不认为是配合物。
【典例1】(26-27高三上·天津·阶段检测)代表阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是
A.中含σ键数目为
B.25℃时,2 L 1 mol/L 溶液(pH=7)中的数目为
C.电解精炼铜时,当阴极生成32 g铜,转移电子数一定为
D.标准状况下,2.24 LSO3,中所含电子数为
【答案】C
【详解】A.1 mol 中,2个共含个键,2个配位键属于键,中含1个键,总键数目为,A错误;
B.是弱酸弱碱盐,溶液中和均发生相互促进的水解,溶液说明二者水解程度相等,浓度仍小于,2 L溶液中其数目小于,B错误;
C.电解精炼铜时阴极反应只有,32 g 的物质的量为,生成转移电子物质的量为,即转移电子数为,C正确;
D.标准状况下为固态,不能用标准状况下气体摩尔体积计算其物质的量,无法确定所含电子数,D错误。
【变式1-1】(25-26高二下·天津蓟州·期中)0.1mol/L硫酸铜水溶液中加入1mol/L氨水,首先形成难溶物①,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液②;如果继续滴加95%乙醇,将析出深蓝色晶体③。下列分析不正确的是
A.形成难溶物①的离子反应:Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2
B.深蓝色溶液②:是因为存在[Cu(NH3)4]2+,其中配体是NH3,配位数为4,可表示为:
C.五水硫酸铜CuSO4·5H2O可表示为[Cu(H2O)4]SO4•H2O
D.深蓝色晶体③化学式:[Cu(NH3)4](OH)2
【答案】D
【详解】A.少量氨水和硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀与铵根,离子方程式书写正确,A正确;
B.氢氧化铜溶于过量氨水生成深蓝色配离子,该配离子配体为,配位数为4,结构示意图符合配离子的平面正方形结构,B正确;
C.五水硫酸铜中4个水分子和形成配位键,剩余1个水分子为结晶水,因此可表示为,C正确;
D.原硫酸铜溶液中阴离子为,因此析出的深蓝色晶体为硫酸四氨合铜结晶水合物,化学式为,不是,D错误。
【变式1-2】(24-25高二下·天津武清·阶段检测)设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.28 g晶体硅中含有Si-Si键的个数为
B.18 g冰晶体中含有氢键的数目为
C.5.85 g NaCl固体中含NaCl分子数为
D.0.2 mol溶于水发生电离,可电离出个
【答案】A
【详解】A.28 g晶体硅物质的量为,晶体硅为金刚石型空间网状结构,每个Si原子形成4个Si-Si键,每个Si-Si键被2个Si原子共用,因此1 mol晶体硅中Si-Si键数目为,A正确;
B.18 g冰的物质的量为1 mol,冰晶体中每个水分子可形成4个氢键,每个氢键被2个水分子共用,因此1 mol冰中氢键数目为,B错误;
C.NaCl为离子晶体,由和构成,不存在NaCl分子,C错误;
D.为配合物,只有外界的可电离,内界的无法电离,因此0.2 mol该配合物溶于水仅能电离出个,D错误;
故选A。
【变式1-3】(25-26高三上·天津蓟州·阶段检测 节选)一水合甘氨酸锌是一种配合物,微溶于水主要用作药物辅料,是锌营养强化剂,比一般的补锌剂、等稳定性和吸收率较好,其结构简式如图:
(1)基态O原子价电子轨道表示式为________,图中的配位数为________。
(4)以下关于说法正确的是________。
A.N是配位原子 B.提供孤电子对
C.提供空轨道 D.配离子中存在离子键
【答案】(1) 5
(4)A
【详解】(1)O原子的原子序数为8,基态电子排布式为,其价电子排布式为,根据洪特规则和泡利不相容原理,其价电子轨道表示式为:;由一水合甘氨酸锌的结构简式可知,中心离子与2个原子和3个原子(其中1个来自水分子,2个来自羧基)形成配位键,故其配位数为5;
(4)A.中原子含有孤电子对,是配位原子,A正确;
B.作为中心离子提供空轨道,不提供孤电子对,B错误;
C.作为配体提供孤电子对,不提供空轨道,C错误;
D.配离子内部存在配位键和极性共价键,不存在离子键,D错误;
故选A。
题型02 配合物的性质及应用
性质:(1)配合物一般有特殊颜色,可用于检验离子,如四氨合铜离子为深蓝色;
(2)配合物稳定性与配位键强弱有关。配位键越强,配合物越稳定;
(3)很多配合物易溶于水,如氢氧化二氨合银易溶于水;
应用:可用于金属离子的分离与提纯,用于电镀、印染、医药等领域。
配合物的形成可改变离子的性质。
(1)一些难溶于水的金属化合物形成配合物后,易溶解;
(2)一些简单离子形成配合物时颜色会发生改变,利用此性质可检验离子的存在;
(3)形成配合物后,物质的稳定性增强。
【典例2】(25-26高三上·天津河西·阶段检测 节选)铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)是第四周期第Ⅷ族的元素,称为铁系元素,相关化合物在生产生活中应用广泛。
(2)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基化合物。金属羰基化合物的配位原子为(填元素名称)________,其更容易进行配位的原因是________________________。
(3)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,对两种配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,则无明显现象。则第一种配合物的结构式可表示为__________________,第二种配合物的结构式可表示为__________________。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,则产生的现象是________________________。(提示:TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构式可表示为[TiCl(H2O)5]Cl2)
【答案】
(2) 碳 碳的电负性小于氧,对孤电子对的束缚能力较弱,更容易提供孤电子对形成配位键
(3) 产生淡黄色沉淀
【详解】(2)CO分子中C和O均有孤电子对,但C的电负性小于O,对孤电子对的吸引力较弱,更容易给出孤电子对与金属原子形成配位键,故配位原子为碳;
(3)第一种配合物加入BaCl2溶液产生白色沉淀,说明位于外界,由于的配位数为6,则和5个位于内界,结构式为;第二种配合物加入溶液无明显现象,说明位于内界,位于外界,结构式为 ;向第二种配合物溶液中滴加溶液,外界的与反应生成沉淀,现象为产生淡黄色沉淀;
【变式2-1】(26-27高三上·天津滨海新区·阶段检测 节选)向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水并振荡试管,写出难溶物溶解的化学方程式____________________,继续加入乙醇,有深蓝色晶体析出,加入乙醇的原因____________________。
【答案】 加入乙醇后,溶液整体极性降低,导致配合物的溶解度减小,从而析出晶体
【详解】硫酸铜加氨水先生成沉淀,继续滴加氨水时与形成稳定的四氨合铜配离子使沉淀溶解,化学方程式为;四氨合铜硫酸盐在极性较小的乙醇中溶解度远小于在水中的溶解度,因此加乙醇可促使其结晶析出。
【变式2-2】(26-27高三上·天津津南·阶段检测 节选)与反应生成的以原子与形成配位键,请指出的配位体是________,配位数为________。
【答案】、 6
【详解】在配合物中,方括号内为配离子,中心离子为,提供孤电子对的配体为和;配体总数为,故中心离子的配位数为6。
【变式2-3】(25-26高二下·天津蓟州·期中)Cu2+能与多种物质形成配合物,为研究配合物的形成及性质,某小组进行如表实验。
序号
实验步骤
实验现象或结论
I
将无水硫酸铜粉末溶于水
溶液呈蓝色
Ⅱ
向上述溶液中逐滴加入氨水至过量
先产生蓝色沉淀,随后溶解并得到深蓝色的溶液
Ⅲ
再加入溶剂X
得到深蓝色晶体
Ⅳ
测定深蓝色晶体的结构
晶体的化学式为[Cu(NH3)4]SO4H2O
V
将深蓝色晶体洗净后溶于水配成溶液,再加入稀NaOH溶液
无蓝色沉淀生成
请回答下列问题:
(1)步骤 I 中所得溶液呈蓝色,是因为存在___________配离子(填结构式);
(2)步骤Ⅱ蓝色沉淀溶解得到深蓝色溶液的离子方程式为___________;
(3)步骤Ⅲ中所加溶剂X可以是___________(填名称);
(4)步骤Ⅳ中测定晶体结构的最常用仪器是___________;
(5)该实验说明,Cu2+与NH3的结合能力___________(填>、<或=)Cu2+与OH-的结合能力。
(6)NH3分子能与Co3+形成配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2,该配合物中H—N—H键角___________(填“>”“<”或“=”)NH3分子中的H—N—H键角。1mol [Co(NH3)5Cl]Cl2中含有的键数目为___________NA。1mol [Co(NH3)5Cl]Cl2溶于水,加入足量 AgNO3 溶液,能得到___________mol AgCl 沉淀。
【答案】(1)
(2)
(3)乙醇
(4)X射线衍射仪
(5)>
(6) > 21 2
【分析】无水硫酸铜粉末溶于水后,与水分子结合形成水合铜配离子使溶液显蓝色;向该硫酸铜水溶液中逐滴滴加过量氨水时,体系先析出氢氧化铜蓝色沉淀,继续加入氨水,沉淀会与配位溶解,生成四氨合铜配离子,得到深蓝色溶液;向深蓝色溶液中加入乙醇等极性较弱的溶剂 X,可降低四氨合铜硫酸盐一水合物的溶解度,从而析出深蓝色晶体;经结构测定可知该晶体组成为,将该晶体溶于水配制成溶液后滴加稀氢氧化钠溶液不会产生氢氧化铜蓝色沉淀,证明晶体中的铜元素稳定存在于配离子内界,内界的难以电离出游离,体现了配位键的稳定性。
【详解】(1)无水硫酸铜粉末溶于水后,提供空轨道,中的O原子提供孤电子对,两者通过配位键形成四水合铜离子,从而使溶液呈现蓝色。其结构式中位于中心,4个通过配位键指向;
(2)步骤Ⅱ中,向硫酸铜溶液中滴加氨水,首先生成蓝色的沉淀;当氨水过量时,作为配体取代了,与形成更稳定的配离子,导致沉淀溶解。反应的离子方程式为;
(3)在水中的溶解度较大,但在极性较小的有机溶剂中溶解度较小。加入乙醇可以降低溶剂的极性,从而降低该配合物的溶解度,使其以深蓝色晶体的形式析出;
(4)在化学和材料科学中,测定晶体内部原子或离子排列结构最常用的仪器是X射线衍射仪;
(5)将深蓝色晶体溶于水后加入稀溶液,无蓝色沉淀生成,说明溶液中游离的浓度极低,在碱性条件下非常稳定。这表明与的结合能力大于与的结合能力;
(6)在游离的分子中,N原子上有一对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力较大,压迫键角;当形成配合物时,N原子的孤电子对与形成配位键,孤电子对变成了成键电子对,排斥力减弱,因此H—N—H键角变大();1个分子中含有3个N—H 键,5个分子共提供15个键;中心离子与5个和1个共形成6个配位键,配位键也属于键。因此,1 mol 中含有的键数目为 ;配合物的内界是,外界是2个。溶于水时,外界的2个会完全电离出来,而内界的不电离。因此,1 mol该配合物加入足量溶液,只有外界的2 mol 参与反应,能得到2 mol 沉淀。
题型03 超分子的特征及其应用
1.超分子是分子间通过非共价作用形成的聚集体。作用力包括氢键、范德华力、静电作用等。
2.超分子定义中的分子是广义的,包括离子。
3.超分子内部分子之间通过非共价键结合,主要是静电作用、范德华力和氢键、疏水作用以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。
4.具有“组装、识别”作用。
(1)在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。
(2)超分子化学的发展不仅与大环化学(冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等)的发展密切相连,而且与分子自组装(双分子膜、胶束、DNA双螺旋等)、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。
【典例3】(25-26高二下·天津宝坻·期末)下列关于晶体和超分子的说法正确的是
A.许多固体粉末肉眼看不到晶体外形,所以不是晶体
B.通过晶体的X射线衍射实验可以获得键长、键角的数值
C.冠醚15-冠-5可以选择性识别,描述的是超分子自组装这一特征
D.杯酚属于超分子
【答案】B
【详解】A.许多固体粉末是由大量微小单晶体聚集而成的多晶体,本质仍属于晶体,仅因颗粒过小肉眼无法观察到规则外形,A错误;
B.晶体的X射线衍射实验可测定晶体微观结构,通过分析衍射图谱能够得到键长、键角等结构参数,B正确;
C.冠醚选择性识别体现的是超分子的分子识别特征,而非自组装特征,C错误;
D.杯酚是单一的有机分子,超分子是由两种及以上分子通过非共价相互作用形成的聚集体,因此杯酚不属于超分子,D错误。
【变式3-1】(25-26高二下·天津蓟州·期末)化学与生活,科技密不可分。下列说法错误的是
A.液态的氯乙烷汽化时大量吸热,可用于运动中急性损伤的镇痛
B.电视显示器的材料液晶属于液态
C.“祝融”火星车的车身所用复合材料碳化硅属于共价晶体
D.人体细胞和细胞器的双分子膜体现超分子的自组装特征
【答案】B
【详解】A.液态氯乙烷汽化时会吸收大量热量,可使受伤局部快速降温从而起到镇痛作用,A正确;
B.液晶是介于液态和晶态之间的特殊聚集状态,不属于液态,B错误;
C.碳化硅()中C原子和Si原子以共价键相连形成空间网状结构,属于共价晶体,C正确;
D.人体细胞和细胞器的磷脂双分子膜是磷脂分子自发组装形成的结构,体现了超分子的自组装特征,D正确;
故答案选B。
【变式3-2】(25-26高二下·天津河西·期中)某冠醚分子可识别,可用作相转移催化剂,合成方法及超分子结构如下。下列说法不正确的是
A.有机化合物中有两种官能团
B.冠醚可增加在苯中的溶解度
C.若中饱和碳上的氢原子被氟原子取代,与形成的超分子稳定性将增强
D.在超分子中,与冠醚分子中氧原子之间有静电相互作用
【答案】C
【详解】A.有机物b的结构为,含有的官能团为氯原子和醚键,共两种,A正确;
B.冠醚可以识别,结合后形成的整体更易溶于有机溶剂苯,因此可以增加在苯中的溶解度,符合冠醚作为相转移催化剂的作用,B正确;
C.氟的电负性极强,是强吸电子基团,饱和碳上的氢被氟取代后,会降低冠醚中氧原子的电子云密度,氧原子对带正电的的静电吸引作用减弱,形成的超分子稳定性会降低,而非增强,C错误;
D.带正电荷,冠醚中的氧原子电负性大,带部分负电荷,二者之间存在静电相互作用,D正确;
故选C。
【变式3-3】(2026·天津南开·二模)冠醚是一类具有环状“空腔”的有机物,随“空腔”的大小不同而与不同的碱金属离子作用。冠醚M可以识别,过程如下图所示。
下列说法正确的是
A.冠醚M属于超分子
B.1 mol M分子中含有44 mol σ键
C.M分子与通过共价键相互作用
D.也能和、、形成类似于的结构
【答案】B
【详解】A.超分子是由两种或多种分子通过分子间相互作用结合形成的有序聚集体,冠醚M本身是单个有机分子,不属于超分子,A错误;
B.M含2个苯环和2个链,总共有20个σ键、16个σ键、8个σ键,总和为,因此1mol M含44mol σ键,B正确;
C.冠醚与碱金属离子的分子识别依靠离子-分子间的相互作用(静电作用),不是共价键,C错误;
D.冠醚识别碱金属离子具有空腔大小选择性,只有离子半径与空腔匹配时才能结合;Li+半径小,可进入M的空腔;而 Na+、K+、Cs+的离子半径依次增大,无法进入 M 的空腔,因此不能形成类似 N 的结构,D错误;
故选B。
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第四节 配合物与超分子
题型01 配位键与配合物
题型02 配合物的性质及其应用
题型03 超分子的特征及其应用
题型01 配位键与配合物
1.配位键是一种特殊的 ,属于 键,其成键方式是:一方提供 ,一方提供 ,配位键有 性、 性。
常见含孤电子对的元素有:N、O、S、卤素等,常见有空轨道: 。表示方法:A-B或A→B,A提供 。
2. (1)配合物:
由 / 与配体通过配位键形成,中心离子多为过渡金属离子,提供 , 提供 ,如NH₃、H₂O、Cl⁻等。 是直接结合的配体数目。内界与外界之间是 ,易电离,配合物整体呈 ,生物体内许多酶是 。
【解题必备】
1.与普通共价键一样,配位键可以存在于 中[如Ni(CO)4],也可以存在于 中(如NH4+)。
2.相同原子间形成的配位键与它们之间形成的共价单键相同,如中的4个N-H(键能、键长和键角)完全相同,故其结构式也可表示为,NH4+的空间结构是 形。
3.(1)配合物在水溶液中电离成 和 两部分,如 [Co(NH3)5C1]Cl2=[Co(NH3)5C1]2++2C1-,而内界微粒很难电离(电离程度很小),因此,配合物[Co(NH3)5C1]Cl2内界中的Cl-不能被Ag+沉淀,只有 的Cl-才能与AgNO3溶液反应产生沉淀。
(2)有些配合物没有外界,不一定含有离子键,如Ni(CO)4就无外界、无离子键。
(3)含有配位键的化合物不一定是配合物;但配合物一定含有配位键。如NH4Cl等铵盐中铵根离子虽有配位键,但一般不认为是配合物。
【典例1】(26-27高三上·天津·阶段检测)代表阿伏加德罗常数的值,下列说法中正确的是
A.中含σ键数目为
B.25℃时,2 L 1 mol/L 溶液(pH=7)中的数目为
C.电解精炼铜时,当阴极生成32 g铜,转移电子数一定为
D.标准状况下,2.24 LSO3,中所含电子数为
【变式1-1】(25-26高二下·天津蓟州·期中)0.1mol/L硫酸铜水溶液中加入1mol/L氨水,首先形成难溶物①,继续滴加氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液②;如果继续滴加95%乙醇,将析出深蓝色晶体③。下列分析不正确的是
A.形成难溶物①的离子反应:Cu2++2NH3•H2O=Cu(OH)2↓+2
B.深蓝色溶液②:是因为存在[Cu(NH3)4]2+,其中配体是NH3,配位数为4,可表示为:
C.五水硫酸铜CuSO4·5H2O可表示为[Cu(H2O)4]SO4•H2O
D.深蓝色晶体③化学式:[Cu(NH3)4](OH)2
【变式1-2】(24-25高二下·天津武清·阶段检测)设为阿伏加德罗常数的值,下列说法正确的是
A.28 g晶体硅中含有Si-Si键的个数为
B.18 g冰晶体中含有氢键的数目为
C.5.85 g NaCl固体中含NaCl分子数为
D.0.2 mol溶于水发生电离,可电离出个
【变式1-3】(25-26高三上·天津蓟州·阶段检测 节选)一水合甘氨酸锌是一种配合物,微溶于水主要用作药物辅料,是锌营养强化剂,比一般的补锌剂、等稳定性和吸收率较好,其结构简式如图:
(1)基态O原子价电子轨道表示式为________,图中的配位数为________。
(4)以下关于说法正确的是________。
A.N是配位原子 B.提供孤电子对
C.提供空轨道 D.配离子中存在离子键
题型02 配合物的性质及应用
性质:(1)配合物一般有特殊颜色,可用于检验离子,如四氨合铜离子为 色;
(2)配合物稳定性与配位键强弱有关。配位键越 ,配合物越稳定;
(3)很多配合物易溶于水,如氢氧化二氨合银 溶于水;
应用:可用于金属离子的分离与提纯,用于电镀、印染、医药等领域。
配合物的形成可改变离子的 。
(1)一些难溶于水的金属化合物形成配合物后,易溶解;
(2)一些简单离子形成配合物时颜色会发生改变,利用此性质可检验离子的存在;
(3)形成配合物后,物质的稳定性增强。
【典例2】(25-26高三上·天津河西·阶段检测 节选)铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)是第四周期第Ⅷ族的元素,称为铁系元素,相关化合物在生产生活中应用广泛。
(2)铁系元素能与CO形成Fe(CO)5、Ni(CO)4等金属羰基化合物。金属羰基化合物的配位原子为(填元素名称)________,其更容易进行配位的原因是________________________。
(3)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知Co3+的配位数是6,为确定钴的配合物的结构,对两种配合物进行了如下实验:在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,产生白色沉淀,在第二种配合物的溶液中加BaCl2溶液时,则无明显现象。则第一种配合物的结构式可表示为__________________,第二种配合物的结构式可表示为__________________。若在第二种配合物的溶液中滴加AgNO3溶液,则产生的现象是________________________。(提示:TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构式可表示为[TiCl(H2O)5]Cl2)
【变式2-1】(26-27高三上·天津滨海新区·阶段检测 节选)向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水并振荡试管,写出难溶物溶解的化学方程式____________________,继续加入乙醇,有深蓝色晶体析出,加入乙醇的原因____________________。
【变式2-2】(26-27高三上·天津津南·阶段检测 节选)与反应生成的以原子与形成配位键,请指出的配位体是________,配位数为________。
【变式2-3】(25-26高二下·天津蓟州·期中)Cu2+能与多种物质形成配合物,为研究配合物的形成及性质,某小组进行如表实验。
序号
实验步骤
实验现象或结论
I
将无水硫酸铜粉末溶于水
溶液呈蓝色
Ⅱ
向上述溶液中逐滴加入氨水至过量
先产生蓝色沉淀,随后溶解并得到深蓝色的溶液
Ⅲ
再加入溶剂X
得到深蓝色晶体
Ⅳ
测定深蓝色晶体的结构
晶体的化学式为[Cu(NH3)4]SO4H2O
V
将深蓝色晶体洗净后溶于水配成溶液,再加入稀NaOH溶液
无蓝色沉淀生成
请回答下列问题:
(1)步骤 I 中所得溶液呈蓝色,是因为存在___________配离子(填结构式);
(2)步骤Ⅱ蓝色沉淀溶解得到深蓝色溶液的离子方程式为___________;
(3)步骤Ⅲ中所加溶剂X可以是___________(填名称);
(4)步骤Ⅳ中测定晶体结构的最常用仪器是___________;
(5)该实验说明,Cu2+与NH3的结合能力___________(填>、<或=)Cu2+与OH-的结合能力。
(6)NH3分子能与Co3+形成配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2,该配合物中H—N—H键角___________(填“>”“<”或“=”)NH3分子中的H—N—H键角。1mol [Co(NH3)5Cl]Cl2中含有的键数目为___________NA。1mol [Co(NH3)5Cl]Cl2溶于水,加入足量 AgNO3 溶液,能得到___________mol AgCl 沉淀。
题型03 超分子的特征及其应用
1.超分子是 通过非共价作用形成的聚集体。作用力包括 、 、 等。
2.超分子定义中的分子是广义的,包括离子。
3.超分子内部分子之间通过非共价键结合,主要是静电作用、范德华力和氢键、疏水作用以及一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。
4.具有“组装、识别”作用。
(1)在分子 与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。
(2)超分子化学的发展不仅与大环化学(冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等)的发展密切相连,而且与分子自 (双分子膜、胶束、DNA双螺旋等)、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。
【典例3】(25-26高二下·天津宝坻·期末)下列关于晶体和超分子的说法正确的是
A.许多固体粉末肉眼看不到晶体外形,所以不是晶体
B.通过晶体的X射线衍射实验可以获得键长、键角的数值
C.冠醚15-冠-5可以选择性识别,描述的是超分子自组装这一特征
D.杯酚属于超分子
【变式3-1】(25-26高二下·天津蓟州·期末)化学与生活,科技密不可分。下列说法错误的是
A.液态的氯乙烷汽化时大量吸热,可用于运动中急性损伤的镇痛
B.电视显示器的材料液晶属于液态
C.“祝融”火星车的车身所用复合材料碳化硅属于共价晶体
D.人体细胞和细胞器的双分子膜体现超分子的自组装特征
【变式3-2】(25-26高二下·天津河西·期中)某冠醚分子可识别,可用作相转移催化剂,合成方法及超分子结构如下。下列说法不正确的是
A.有机化合物中有两种官能团
B.冠醚可增加在苯中的溶解度
C.若中饱和碳上的氢原子被氟原子取代,与形成的超分子稳定性将增强
D.在超分子中,与冠醚分子中氧原子之间有静电相互作用
【变式3-3】(2026·天津南开·二模)冠醚是一类具有环状“空腔”的有机物,随“空腔”的大小不同而与不同的碱金属离子作用。冠醚M可以识别,过程如下图所示。
下列说法正确的是
A.冠醚M属于超分子
B.1 mol M分子中含有44 mol σ键
C.M分子与通过共价键相互作用
D.也能和、、形成类似于的结构
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