3-4 配合物和超分子 課后習題-【新教材】人教版（2019）高中化學選擇性必修2

第四節(jié)配合物和超分子課后篇素養(yǎng)形成夯實基礎(chǔ)輕松達標1.下列不能形成配位鍵的組合是()A.Ag+NH3 B.H2OH+C.Co3+CO D.Ag+H+答案D解析在A、B、C三項中,Ag+、H+、Co3+都能提供空軌道,而NH3、H2O、CO都能提供孤電子對,所以能形成配位鍵;D項中Ag+和H+都只能提供空軌道,無提供孤電子對的微粒,所以不能形成配位鍵。2.下列分子或離子中,能提供孤電子對與某些金屬離子形成配位鍵的是()①H2O②NH3③F-④CN-⑤COA.①② B.①②③C.①②④ D.①②③④⑤答案D解析配體是含有孤電子對的陰離子或分子,這幾種微粒的結(jié)構(gòu)中都含有孤電子對,都能提供孤電子對與某些金屬離子形成配合物。3.在NH4+中存在4個N—H共價鍵,則下列說法正確的是(A.4個共價鍵的鍵長完全相同B.4個共價鍵的鍵長完全不同C.原來的3個N—H的鍵長完全相同,但與通過配位鍵形成的N—H鍵不同D.4個N—H鍵鍵長相同,但鍵能不同答案A解析NH4+可看成NH3分子結(jié)合1個H+后形成的,在NH3分子中,中心原子氮采取sp3雜化,孤電子對占據(jù)一個軌道,3個未成鍵電子占據(jù)另3個雜化軌道,分別結(jié)合H原子形成3個σ鍵,由于孤電子對的排斥,所以NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,鍵角壓縮至107°。當與H+相遇時,N原子的孤電子對會進入H+的空軌道,以配位鍵形成NH4+,這樣N原子就不再存在孤電子對,鍵角恢復至109°28',故NH4+為正四面體形,4個N—H4.在10-9~l0-7m范圍內(nèi),對原子、分子進行操縱的納米超分子技術(shù)往往能實現(xiàn)意想不到的變化。納米銅顆粒一遇到空氣就會劇烈燃燒,甚至發(fā)生爆炸,下列說法正確的是()A.納米銅是一種新型膠體B.納米銅顆粒比普通銅更易與氧氣發(fā)生反應(yīng)C.納米銅與普通銅所含銅原子的種類不同D.納米銅無需密封保存答案B解析納米銅不是分散系,不屬于膠體,A錯誤;普通銅加熱條件下才能與氧氣反應(yīng),而納米銅遇到空氣就會劇烈燃燒,更易發(fā)生氧化反應(yīng),B正確;納米銅和普通銅都由銅元素組成,所含銅原子種類相同,C錯誤;納米銅極易與氧氣反應(yīng),應(yīng)密封保存,D錯誤。5.向CuSO4溶液中加入稀氨水至沉淀剛好溶解。若所得溶液中只有一種溶質(zhì),該溶質(zhì)是()A.[Cu(H2O)4]SO4B.Cu(OH)2C.[Cu(NH3)4](OH)2D.[Cu(NH3)4]SO4答案D解析硫酸銅溶液中加入稀氨水的反應(yīng)過程為CuSO4+2NH3·H2OCu(OH)2↓+(NH4)2SO4,Cu(OH)2+2NH3·H2O+(NH4)2SO4[Cu(NH3)4]SO4+4H2O,若溶質(zhì)只有一種,則為[Cu(NH3)4]SO4。6.配位數(shù)為6的Co3+的配合物CoClm·nNH3,若1mol配合物與足量AgNO3溶液反應(yīng)只生成1molAgCl沉淀,則m、n的值是()A.m=1,n=5 B.m=3,n=4C.m=5,n=1 D.m=4,n=5答案B解析與AgNO3溶液反應(yīng)的Cl-(1mol)不是來自于配體,而是來自于配合物外界。因此,根據(jù)電荷守恒,中心原子為Co3+,1mol配合物中共有Cl-3mol,其中作為外界的Cl-為1mol,作為配體的Cl-為2mol;根據(jù)Co3+配位數(shù)為6,可知作為配體的NH3為4mol。7.下列關(guān)于配位化合物的敘述中,不正確的是()A.配位化合物中不一定存在配位鍵B.配位化合物中可能存在離子鍵C.[Cu(H2O)4]2+中的Cu2+提供空軌道,H2O中的氧原子提供孤電子對形成配位鍵D.配位化合物在半導體等尖端技術(shù)、醫(yī)學科學、催化反應(yīng)和材料化學等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用答案A解析含有配位鍵的化合物就是配位化合物,但配位化合物還可能含有一般共價鍵、離子鍵等,A錯誤。8.(雙選)某物質(zhì)的實驗式為PtCl4·2NH3,其水溶液不導電,加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀,用強堿處理并沒有NH3放出,則關(guān)于此化合物的下列說法正確的是()A.配合物中中心離子的電荷數(shù)為4+,配位數(shù)為6B.該配合物可能是平面正方形結(jié)構(gòu)C.Cl-和NH3分子均與Pt4+配位D.配合物中Pt4+與Cl-配位,而不與NH3分子配位答案AC解析在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液無沉淀生成,經(jīng)強堿處理無NH3放出,說明Cl-、NH3均為配體,故該配合物中心離子的配位數(shù)為6,電荷數(shù)為4+,Cl-和NH3分子均與Pt4+配位,A、C正確,D錯誤;因為配體在中心離子周圍配位時盡量采取對稱分布以達到相對穩(wěn)定狀態(tài),Pt4+配位數(shù)為6,則其空間結(jié)構(gòu)為八面體形,B錯誤。9.(1)Cr3+基態(tài)核外電子排布式為;配合物[Cr(H2O)6]3+中,與Cr3+形成配位鍵的原子是(填元素符號)。

(2)在Ni基催化劑作用下,CH4和CO2反應(yīng)可獲得化工原料CO和H2。①基態(tài)Ni原子的電子排布式為,該元素位于元素周期表的第族。

②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,1molNi(CO)4中含有molσ鍵。

(3)若BCl3與XYn通過B原子與X原子間的配位鍵結(jié)合形成配合物,則該配合物中提供孤電子對的原子是。

答案(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3O(2)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2Ⅷ②8(3)X解析(1)鉻是第24號元素,其失去3個電子后還剩21個電子,電子排布式為1s22s22p63s23p63d3。水分子中氧原子上有孤電子對,故可以與鉻離子形成配位鍵的是水分子中的氧原子。(2)①28號元素Ni的基態(tài)原子的電子排布式為1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2,該元素位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。②Ni能與CO形成正四面體形的配合物Ni(CO)4,在每個配位體分子中含有一個σ鍵,每個配位體分子與中心原子之間形成一個σ鍵,所以1molNi(CO)4中含有8molσ鍵。(3)B原子與X原子形成配位鍵,因為B為缺電子原子,具有空軌道,故形成配位鍵時提供孤電子對的原子是X。提升能力跨越等級1.向盛有少量NaCl溶液的試管中滴入少量AgNO3溶液,再加入氨水,下列關(guān)于實驗現(xiàn)象的敘述不正確的是()A.先生成白色沉淀,加入足量氨水后沉淀消失B.生成的沉淀為AgCl,它不溶于水,但溶于氨水,重新電離成Ag+和Cl-C.生成的沉淀是AgCl,加入氨水后生成了可溶性的配合物[Ag(NH3)2]ClD.若向AgNO3溶液中直接滴加氨水,產(chǎn)生的現(xiàn)象也是先出現(xiàn)白色沉淀后沉淀消失答案B解析Ag+與NH3能發(fā)生如下反應(yīng):Ag++2NH3[Ag(NH3)2]+。而AgCl存在如下沉淀溶解平衡:AgCl(s)Ag++Cl-,向其中加入氨水后會使平衡向右移動,最終因生成可溶性的[Ag(NH3)2]Cl而使AgCl沉淀溶解。2.某配合物的化學式為[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列說法中正確的是()A.配體是Cl-和H2O,配位數(shù)是8B.中心離子是Ti4+,配離子是[TiCl(H2O)5]2+C.內(nèi)界和外界中的Cl-的數(shù)目比是1∶2D.將1mol該配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3molAgCl沉淀答案C解析對于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,中心離子是Ti3+,內(nèi)界配體有一個Cl-和5個H2O分子,配位數(shù)是6,外界有兩個Cl-,A、B錯誤,C正確;加入足量AgNO3溶液,只有外界的兩個Cl-與Ag+反應(yīng)生成AgCl沉淀,內(nèi)界的一個Cl-不與Ag+反應(yīng),故1mol該配合物只能生成2molAgCl沉淀,D錯誤。3.(雙選)下列關(guān)于配位化合物的敘述中,不正確的是()A.配位化合物中提供孤電子對的一定是陰離子B.配位化合物中不可能存在離子鍵C.形成H3O+時,H+提供空軌道,H2O分子中的氧原子提供孤電子對形成配位鍵D.CuSO4·5H2O是一種配合物答案AB解析配位化合物中提供孤電子對的可以是分子,也可以是陰離子,A錯誤;在離子化合物中,復雜離子中可以存在配位鍵,B錯誤;形成H3O+時,H+提供空軌道,水分子中的氧原子提供孤電子對形成配位鍵,C正確;CuSO4·5H2O可以表示為[Cu(H2O)4]SO4·H2O,CuSO4·5H2O屬于配合物,D正確。4.配位化合物簡稱配合物,它的數(shù)量巨大,組成和結(jié)構(gòu)形形色色,豐富多彩。配合物[Zn(NH3)6]Cl2的中心離子、配體、中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)分別為()A.Zn2+、NH3、2+、6B.Zn2+、NH3、1+、6C.Zn2+、Cl-、2+、2D.Zn2+、NH3、2+、2答案A解析確定中心原子(或離子)和配體是解題關(guān)鍵。在[Zn(NH3)6]Cl2中中心離子為Zn2+,配體為NH3,配位數(shù)為6,中心離子和配體構(gòu)成內(nèi)界[Zn(NH3)6]2+。5.用過量硝酸銀溶液處理含0.01mol氯化鉻的水溶液,產(chǎn)生0.02molAgCl沉淀,則此氯化鉻最可能是()A.[Cr(H2O)6]Cl3B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2OD.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O答案B解析0.01mol氯化鉻能生成0.02molAgCl沉淀,說明1mol配合物的外界中有2molCl-。6.(雙選)某有機物的結(jié)構(gòu)簡式為。對該物質(zhì)的分析判斷正確的是()A.該物質(zhì)是一種離子化合物B.該物質(zhì)的分子中含有的化學鍵有共價鍵和配位鍵C.該物質(zhì)是一種配合物,其中N原子提供孤電子對D.該物質(zhì)分子中,C、N、O原子都存在孤電子對答案BC解析該物質(zhì)中沒有離子鍵,不是離子化合物而是共價化合物,A錯誤;根據(jù)該物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡式可知,該物質(zhì)中Ni、N之間存在配位鍵,其他成鍵原子之間都是共價鍵,B正確;根據(jù)該物質(zhì)結(jié)構(gòu)簡式可知Ni原子具有空軌道,氮原子為其提供孤電子對,C正確;C原子最外層的4個電子全部參與成鍵,C原子上沒有孤電子對,D錯誤。7.配位鍵是一種特殊的共價鍵,即共用電子對由某原子單方面提供和另一缺電子的粒子結(jié)合。如NH4+就是由NH3(氮原子提供電子對)分子和H+(缺電子)(1)下列粒子中可能存在配位鍵的是。

A.CO2 B.H3O+C.CH4 D.H2SO4(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性,試寫出其電離方程式:。

(3)科學家對H2O2分子結(jié)構(gòu)的認識經(jīng)歷了較為漫長的過程,最初科學家提出了兩種觀點:甲:、乙:H—O—O—H,甲式中O→O表示配位鍵,在化學反應(yīng)中O→O鍵遇到還原劑時易斷裂?；瘜W家Baeyer和Villiyer為研究H2O2的分子結(jié)構(gòu),設(shè)計并完成了下列實驗:a.將C2H5OH與濃H2SO4反應(yīng)生成(C2H5)2SO4和水;b.將制得的(C2H5)2SO4與H2O2反應(yīng),只生成A和H2SO4;c.將生成的A與H2反應(yīng)(已知該反應(yīng)中H2作還原劑)。①如果H2O2的結(jié)構(gòu)如甲所示,實驗c中化學反應(yīng)方程式為(A寫結(jié)構(gòu)簡式)。

②為了進一步確定H2O2的結(jié)構(gòu),還需要在實驗c后添加一步實驗d,請設(shè)計d的實驗方案:。

答案(1)BD(2)H3BO3+H2OH++[B(OH)4]-(3)①+H2C2H5OC2H5+H2O②用無水硫酸銅檢驗c的反應(yīng)產(chǎn)物中有沒有水(或其他合理答案)解析(1)H3O+是H+和H2O分子通過配位鍵形成的;H2SO4的結(jié)構(gòu)式可以表示為,分子中存在配位鍵。(2)硼原子為缺電子原子,H3BO3的電離是B原子和水分子中的氧原子形成配位鍵,同時產(chǎn)生H+表現(xiàn)出酸性。(3)由題中所含配位鍵的物質(zhì)的反應(yīng)特點分析。8.太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。其材料除單晶硅外,還有銅、銦、鎵、硒的化合物。(1)鎵的基態(tài)原子的核外電子排布式為。

(2)硒為第四周期元素,相鄰的元素有砷和溴,則三種元素的第一電離能從大到小順序為(用元素符號表示)。

(3)氣態(tài)SeO3的空間結(jié)構(gòu)為。

(4)與鎵元素處于同一主族的硼元素具有缺電子性,其化合物往往具有加合性,因而硼酸(H3BO3)在水溶液中能與水反應(yīng)生成[B(OH)4]-而體現(xiàn)一元弱酸的性質(zhì),則[B(OH)4]-中B原子的雜化類型為,該離子(填“含有”或“不含有”)配位鍵,其空間結(jié)構(gòu)是。

(5)金屬Cu單獨與氨水或單獨與過氧化氫都不能反應(yīng),但可與氨水和過氧化氫的混合溶液反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為,用價層電子對互斥模型分析,NH3分子和H2O分子的空間結(jié)構(gòu)分別是、。

答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p1(或[Ar]3d104s24p1)(2)Br>As>Se(3)平面三角形(4)sp3含有正四面體(5)Cu+H2O2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O三角錐形V形解析(1)鎵元素是31號元素,根據(jù)原子核外電子排布規(guī)律,可知基態(tài)鎵原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d104s24p1或[Ar]3d104s24p1。(2)同周期元素,隨著原子序數(shù)的增大,第一電離能呈增大趨勢,但砷原子4p能級容納3個電子,為半充滿的穩(wěn)定狀態(tài),能量較低,第一電離能高于同周期相鄰元素,故第一電離能:Br>As>Se。(3)SeO3分子中硒原子的價層電子對數(shù)為3,與氧原子形成三個共價鍵,沒有孤電子對,則氣態(tài)SeO3分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。(4)[B(OH)4]-中B原子與氧原子形成四個σ鍵,B原子上沒有孤電子對,該離子為正四面體構(gòu)型,故B原子的雜化類型為sp3。(5)Cu與氨水、過氧化氫的混合溶液反應(yīng)生成[Cu(NH3)4]2+的離子方程式為Cu+H2O2+4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。NH3分子中的N原子和H2O分子中的O原子都有4個價層電子對,NH3分子中N原子與3個H原子形成3個共價鍵,還有一對孤電子對,分子呈三角錐形結(jié)構(gòu);H2O分子中O原子與兩個H原子形成兩個共價鍵,還有兩對孤電子對,分子呈V形結(jié)構(gòu)。貼近生活拓展創(chuàng)新超分子化學已逐漸擴展到化學的各個分支,還擴展到生命科學和物理學等領(lǐng)域。由Mo將2個C60分子、2個p-甲酸丁酯吡啶及2個CO分子利用配位鍵自組裝的超分子結(jié)構(gòu)如圖所示:(1)Mo處于第五周期第ⅥB族,價電子排布與Cr相似,它的基態(tài)價電子排布式是;核外未成對電子數(shù)是個。

(2)該超分子中存在的化學鍵類型有。

A.σ鍵 B.π鍵C.離子鍵 D.氫鍵(3)該超分子中配體CO提供孤電子對的原子是(填元素符號),p-甲酸丁酯吡啶配體中C原子的雜化方式有。

(4)從電負性角度解釋CF3COOH的酸性強于CH3COOH的原因是:。

(5)C60與金剛石互為同素異形體,從結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)系解釋C60的熔點遠低于金剛石的原因是。

(6)已知:某晶胞中各原子的相對位置可用如圖所示的原子坐標表示,其中所有頂點原子坐標均為(0,0,0)。鉬(Mo)的一種立方晶系的晶體結(jié)構(gòu)中,每個晶胞有2個Mo原子,其中Mo原子坐標是(0,0,0)及(12,12,12)。根據(jù)以上信息,推斷該晶體的原子堆積方式是。已知該晶體的密度是ρg·cm