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第5講　配合物與超分子
【復(fù)習(xí)目標】
1.了解配位鍵形成的條件。
2.認識配位化合物的組成。
3.認識超分子的概念及應(yīng)用
考點一　配合物、超分子的形成
1.配位鍵和配合物
(1)配位鍵。
①配位鍵的形成:成鍵原子一方提供　　　　　,另一方提供　　　　形成共價鍵,這類“電子對給予—接受”鍵被稱為配位鍵。
②配位鍵的表示:常用“　　　　”來表示配位鍵,箭頭指向接受孤電子對的原子。例如,N可表示為　　　　　　　,在N中,有1個N—H形成過程與其他3個N—H形成過程不同,但是一旦形成后,4個共價鍵就完全相同。
(2)配位化合物。
①概念:由　　　　或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物,簡稱配合物。
②配合物的組成:如[Cu(NH3)4]SO4。
a.配體有孤電子對,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。
b.中心原子有空軌道,一般是帶正電的金屬離子,特別是過渡金屬離子,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等,但也有電中性的原子。
c.配位原子:配位體中提供孤電子對的原子叫配位原子,如H2O中的O、NH3中的N。
d.配位數(shù):作為配位體直接與中心原子結(jié)合的離子或分子的數(shù)目,即形成的配位鍵的數(shù)目稱為配位數(shù)。如[Cu(NH3)4]2+的配位數(shù)為4,[Ag(NH3)2]+的配位數(shù)為2。
e.內(nèi)界和外界:配合物分為內(nèi)界和外界,其中中心離子或原子與配位體組成的部分稱為內(nèi)界,與內(nèi)界發(fā)生電性匹配的陽離子(或陰離子)稱為外界,如[Cu(NH3)4]SO4的內(nèi)界是[Cu(NH3)4]2+,外界是S;配合物在水溶液中電離成內(nèi)界和外界兩部分,如[Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH3)4]2++S,而內(nèi)界很難電離。
(3)配合物形成時性質(zhì)的改變。
①溶解度的改變:一些難溶于水的金屬化合物形成配合物后,易溶解,如AgCl→[Ag(NH3)2]+。
②顏色的改變:當(dāng)簡單離子形成配合物時顏色會發(fā)生改變,如Fe(SCN)3的形成。利用此性質(zhì)可檢驗離子的存在。
③穩(wěn)定性改變:形成配合物后,物質(zhì)的穩(wěn)定性增強。
2.超分子
(1)概念。
超分子是由　　　　　　　　的分子通過　　　　　　　　形成的分子聚集體。這里的分子也包含離子。
(2)超分子內(nèi)分子間的作用力。
多數(shù)人認為,超分子內(nèi)部分子之間通過非共價鍵相結(jié)合,包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。
(3)超分子的兩個重要特征是分子識別和自組裝。
(4)超分子的應(yīng)用。
①分離C60和C70。
②冠醚識別堿金屬離子:冠醚與合適的堿金屬離子形成超分子。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)配位鍵實質(zhì)上是一種特殊的共價鍵。(　　)
(2)超分子是分子聚集體,不包括離子。(　　)
(3)提供孤電子對的粒子既可以是分子,也可以是離子。(　　)
(4)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl-均可與AgNO3溶液反應(yīng)生成AgCl沉淀。(　　)
(5)配位化合物都很穩(wěn)定。(　　)
(6)Ni(CO)4是配合物,它是由中心原子與配體構(gòu)成的。(　　)
一、配位鍵與配位化合物
1.(2025·河南高考適應(yīng)性考試)配合物間的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是一種有趣的現(xiàn)象。配合物1經(jīng)過加熱可轉(zhuǎn)變?yōu)榕浜衔?,如圖所示。
下列說法錯誤的是(　　)
[A] 配合物1中含有2種配體
[B] 配合物2中氮原子采取sp2雜化
[C] 轉(zhuǎn)變過程中涉及配位鍵的斷裂和形成
[D] 轉(zhuǎn)變前后,Co的化合價由+2價變?yōu)?價
2.含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2+配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 該配合物結(jié)構(gòu)中通過螯合作用形成的配位鍵有6個,Cd2+的配位數(shù)為7
[B] 該螯合物中N的雜化方式有2種
[C] 其中基態(tài)原子的第一電離能最小的元素為H
[D] 該配合物中的H和O可形成分子內(nèi)氫鍵
3.[Co(NH3)5Cl]Cl2是Co3+的一種重要配合物。
(1)該配合物的一種配體是NH3。NH3的空間結(jié)構(gòu)呈　　　　形,是　　　　(填“極性”或“非極性”)分子。
(2)該配合物中Co3+參與雜化的6個能量相近的空軌道分別是2個3d、1個　　　　和3個　　　　。
(3)設(shè)計實驗證實該配合物溶于水時,離子鍵發(fā)生斷裂,配位鍵沒有斷裂。
實驗如下:稱取 2.51 g該配合物,先加水溶解,再加足量AgNO3溶液,
　(補全實驗操作和數(shù)據(jù))。
相對分子質(zhì)量:[Co(NH3)5Cl]Cl2—250.5,AgCl—143.5。
二、超分子
4.利用超分子可分離C60和C70。將C60、C70混合物加入一種空腔大小適配C60的“杯酚”中進行分離的流程如圖。下列說法錯誤的是(　　)
[A] 第二電離能:C[B] “杯酚”分子中存在π鍵
[C] “杯酚”與C60形成氫鍵
[D] C60與金剛石晶體類型不同
5.(2025·遼寧部分學(xué)校期中)冠醚與堿金屬離子可形成如圖所示超分子。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
[A] 向KMnO4中加入冠醚(18冠6)可加快其與乙烯的反應(yīng)
[B] 圖示超分子中C提供孤電子對與陽離子形成配位鍵
[C] 冠醚形成超分子的條件是堿金屬離子直徑和冠醚空腔直徑適配
[D] 圖示超分子的一氯代物只有1種(不考慮立體異構(gòu))
第5講　配合物與超分子
考點一　配合物、超分子的形成
必備知識整合
1.(1)①孤電子對　空軌道　②→　　
(2)①金屬離子　②配位原子
2.(1)兩種或兩種以上　分子間相互作用
[理解·辨析] (1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)√
關(guān)鍵能力提升
1.D　配合物1中,H2O中氧原子提供孤電子對,Co2+提供空軌道形成配位鍵,配合物1右側(cè)N、O分別提供1個孤電子對,與Co2+形成配位鍵,則配合物1中含有2種配體,A正確;由配合物2的結(jié)構(gòu)簡式可知,N形成2個σ鍵和1個配位鍵,故采取sp2雜化,B正確;轉(zhuǎn)變過程中,配合物1中斷裂2個H2O與Co2+形成的配位鍵,配合物2中,S中的O與Co2+形成2個配位鍵,涉及配位鍵的斷裂和形成,C正確;配合物1、2中Co都為+2價,Co的化合價沒有發(fā)生變化,D錯誤。
2.A　由題意知,只有成環(huán)的配位鍵才能起到螯合作用,再結(jié)合題給結(jié)構(gòu)可知,N中的2個氧原子和C、N雜環(huán)上的 4個氮原子通過螯合作用與Cd2+形成配位鍵,該配合物結(jié)構(gòu)中通過螯合作用形成的配位鍵有6個,Cd2+的配位數(shù)為7,故A正確;N中的氮原子價層電子對數(shù)為3+=3,N中的氮原子價層電子對數(shù)為2+=3,C、N雜環(huán)上的4個氮原子價層電子對數(shù)為 3+0=3,故該配合物中的氮原子均采取sp2雜化,故B錯誤;該螯合物中基態(tài)原子的第一電離能最小的元素為Cd,故C錯誤;該配合物中含氧結(jié)構(gòu)為N和N,O不能和H形成氫鍵,故D錯誤。
3.【答案】 (1)三角錐　極性　(2)4s　4p　(3)充分反應(yīng)后過濾,將沉淀洗滌、干燥后稱重,測得其質(zhì)量為2.87 g
【解析】 (1)NH3中心原子N的價層電子對數(shù)為 3+=4,有1個孤電子對,空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形,正電中心和負電中心不重合,是極性分子。(2)該配合物中Co3+參與雜化的6個能量相近的空軌道分別是2個3d、1個4s和 3個 4p。(3)實驗為稱取 2.51 g該配合物,其物質(zhì)的量為≈0.01 mol,先加水溶解,[Co(NH3)5Cl]Cl2+2Cl-,再加足量AgNO3溶液,電離出的氯離子與銀離子形成氯化銀沉淀,充分反應(yīng)后過濾,將沉淀洗滌、干燥后稱重,測得其質(zhì)量為2.87 g,物質(zhì)的量為=0.02 mol,說明該配合物溶于水時,離子鍵發(fā)生斷裂,配位鍵沒有斷裂。
4.C　C和O分別失去一個電子后的價層電子排布式為2s22p1和2s22p3,此時O的2p能級是半充滿結(jié)構(gòu),比較穩(wěn)定,所以O(shè)的第二電離能大于C的第二電離能,A項正確;“杯酚”分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu),具有大π鍵,B項正確;C60中只含有碳元素,無法形成氫鍵,C項錯誤;金剛石是共價晶體,C60為分子晶體,D項正確。
5.B　如題圖所示,冠醚(18冠6)與K+形成超分子,使K+存在于其空腔中,進而增大 KMnO4 在有機溶劑中的溶解度,加快KMnO4與乙烯的反應(yīng),故A項正確;冠醚中C沒有孤電子對,O有孤電子對,O提供孤電子對與堿金屬離子形成弱配位鍵,故B項錯誤;冠醚形成超分子的條件是冠醚空腔直徑和堿金屬離子直徑適配,否則不容易形成穩(wěn)定的超分子,故C項正確;題給超分子的結(jié)構(gòu)對稱,只有1種化學(xué)環(huán)境的氫原子(不考慮立體異構(gòu)),一氯代物只有1種,故D項正確。
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配合物與超分子
第5講
1.了解配位鍵形成的條件。
2.認識配位化合物的組成。
3.認識超分子的概念及應(yīng)用
1.配位鍵和配合物
(1)配位鍵。
①配位鍵的形成:成鍵原子一方提供 ,另一方提供 形成共價鍵,這類“電子對給予—接受”鍵被稱為配位鍵。
孤電子對
空軌道
→
(2)配位化合物。
①概念:由 或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物,簡稱配合物。
②配合物的組成:如[Cu(NH3)4]SO4。
a.配體有孤電子對,如H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-等。
金屬離子
配位原子
b.中心原子有空軌道,一般是帶正電的金屬離子,特別是過渡金屬離子,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等,但也有電中性的原子。
c.配位原子:配位體中提供孤電子對的原子叫配位原子,如H2O中的O、NH3中的N。
d.配位數(shù):作為配位體直接與中心原子結(jié)合的離子或分子的數(shù)目,即形成的配位鍵的數(shù)目稱為配位數(shù)。如[Cu(NH3)4]2+的配位數(shù)為4,[Ag(NH3)2]+的配位數(shù)為2。
(3)配合物形成時性質(zhì)的改變。
①溶解度的改變:一些難溶于水的金屬化合物形成配合物后,易溶解,如AgCl→[Ag(NH3)2]+。
②顏色的改變:當(dāng)簡單離子形成配合物時顏色會發(fā)生改變,如Fe(SCN)3的形成。利用此性質(zhì)可檢驗離子的存在。
③穩(wěn)定性改變:形成配合物后,物質(zhì)的穩(wěn)定性增強。
2.超分子
(1)概念。
超分子是由 的分子通過 形成的分子聚集體。這里的分子也包含離子。
(2)超分子內(nèi)分子間的作用力。
多數(shù)人認為,超分子內(nèi)部分子之間通過非共價鍵相結(jié)合,包括氫鍵、靜電作用、疏水作用以及一些分子與金屬離子形成的弱配位鍵等。
兩種或兩種以上
分子間相互作用
(3)超分子的兩個重要特征是分子識別和自組裝。
(4)超分子的應(yīng)用。
①分離C60和C70。
②冠醚識別堿金屬離子:冠醚與合適的堿金屬離子形成超分子。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)配位鍵實質(zhì)上是一種特殊的共價鍵。(　 　)
(2)超分子是分子聚集體,不包括離子。(　 　)
(3)提供孤電子對的粒子既可以是分子,也可以是離子。(　 　)
(4)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl-均可與AgNO3溶液反應(yīng)生成AgCl沉淀。
(　 　)
(5)配位化合物都很穩(wěn)定。(　 　)
(6)Ni(CO)4是配合物,它是由中心原子與配體構(gòu)成的。(　 　)
√
×
√
×
×
√
一、配位鍵與配位化合物
1.(2025·河南高考適應(yīng)性考試)配合物間的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變是一種有趣的現(xiàn)象。配合物1經(jīng)過加熱可轉(zhuǎn)變?yōu)榕浜衔?,如圖所示。
下列說法錯誤的是(　　)
[A] 配合物1中含有2種配體
[B] 配合物2中氮原子采取sp2雜化
[C] 轉(zhuǎn)變過程中涉及配位鍵的斷裂和形成
[D] 轉(zhuǎn)變前后,Co的化合價由+2價變?yōu)?價
D
2.含有多個配位原子的配體與同一中心離子(或原子)通過螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物。一種Cd2+配合物的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 該配合物結(jié)構(gòu)中通過螯合作用形成的配位鍵有6個,Cd2+的配位數(shù)為7
[B] 該螯合物中N的雜化方式有2種
[C] 其中基態(tài)原子的第一電離能最小的元素為H
[D] 該配合物中的H和O可形成分子內(nèi)氫鍵
A
3.[Co(NH3)5Cl]Cl2是Co3+的一種重要配合物。
(1)該配合物的一種配體是NH3。NH3的空間結(jié)構(gòu)呈　　　　形,是　　　(填“極性”或“非極性”)分子。
三角錐
極性
(2)該配合物中Co3+參與雜化的6個能量相近的空軌道分別是2個3d、1個
　　　　和3個　　　　。
4s
4p
【解析】 (2)該配合物中Co3+參與雜化的6個能量相近的空軌道分別是2個3d、1個4s和3個4p。
(3)設(shè)計實驗證實該配合物溶于水時,離子鍵發(fā)生斷裂,配位鍵沒有斷裂。
實驗如下:稱取 2.51 g該配合物,先加水溶解,再加足量AgNO3溶液,
　　 　　(補全實驗操作和數(shù)據(jù))。
相對分子質(zhì)量:[Co(NH3)5Cl]Cl2—250.5,AgCl—143.5。
充分反應(yīng)后過濾,將沉淀洗滌、干燥后稱重,測得其質(zhì)量為2.87 g
二、超分子
4.利用超分子可分離C60和C70。將C60、C70混合物加入一種空腔大小適配C60的“杯酚”中進行分離的流程如圖。下列說法錯誤的是(　　)
[A] 第二電離能:C[B] “杯酚”分子中存在π鍵
[C] “杯酚”與C60形成氫鍵
[D] C60與金剛石晶體類型不同
C
【解析】 C和O分別失去一個電子后的價層電子排布式為2s22p1和2s22p3,此時O的2p能級是半充滿結(jié)構(gòu),比較穩(wěn)定,所以O(shè)的第二電離能大于C的第二電離能,A項正確;“杯酚”分子中含有苯環(huán)結(jié)構(gòu),具有大π鍵,B項正確;C60中只含有碳元素,無法形成氫鍵,C項錯誤;金剛石是共價晶體,C60為分子晶體,D項正確。
5.(2025·遼寧部分學(xué)校期中)冠醚與堿金屬離子可形成如圖所示超分子。下列有關(guān)敘述錯誤的是(　　)
[A] 向KMnO4中加入冠醚(18-冠-6)可加快其與乙烯的反應(yīng)
[B] 圖示超分子中C提供孤電子對與陽離子形成配位鍵
[C] 冠醚形成超分子的條件是堿金屬離子直徑和冠醚空腔直徑適配
[D] 圖示超分子的一氯代物只有1種(不考慮立體異構(gòu))
B
【解析】 如題圖所示,冠醚(18-冠-6)與K+形成超分子,使K+存在于其空腔中,進而增大 KMnO4 在有機溶劑中的溶解度,加快KMnO4與乙烯的反應(yīng),故A項正確;冠醚中C沒有孤電子對,O有孤電子對,O提供孤電子對與堿金屬離子形成弱配位鍵,故B項錯誤;冠醚形成超分子的條件是冠醚空腔直徑和堿金屬離子直徑適配,否則不容易形成穩(wěn)定的超分子,故C項正確;題給超分子的結(jié)構(gòu)對稱,只有1種化學(xué)環(huán)境的氫原子(不考慮立體異構(gòu)),一氯代物只有1種,故D項正確。
1.簡單配合物的形成
實驗 操作
實驗 現(xiàn)象 滴加氨水后,試管中首先出現(xiàn) ,氨水過量后沉淀逐漸 ,得到深藍色的透明溶液,滴加乙醇后析出深藍色晶體 滴加AgNO3溶液后,試管中出現(xiàn)
,再滴加氨水后沉淀 ,溶液呈
藍色沉淀
溶解
白色沉淀
溶解
無色
2.簡單離子與配離子的區(qū)別
實驗操作 實驗現(xiàn)象 解釋
溶液變紅色
Fe3+與SCN-形成配離子
溶液顏色未變?yōu)榧t色
K3[Fe(CN)6]在水中可電離出配離子 [Fe(CN)6]3-,溶液中不存在Fe3+
1.FeCl3與K3[Fe(CN)6] 都含有+3價鐵離子,在溶液中是否都能電離出Fe3+
深度思考
【提示】 FeCl3在溶液中能電離出Fe3+,K3[Fe(CN)6] 在溶液中很難電離出Fe3+。
【提示】 溶液紅色加深;平衡正向移動,Fe(SCN)3的濃度增加。
(2)向上述紅色溶液中加入NaF溶液振蕩,只觀察到紅色溶液迅速褪成無色,能使該反應(yīng)發(fā)生的可能原因是什么
3.實驗室配制銀氨溶液時,向AgNO3溶液中滴加氨水,先生成白色沉淀,后沉淀逐漸溶解,為什么
1.Fe2+與鄰二氮菲( )在水溶液中可以形成穩(wěn)定的橙紅色鄰二
氮菲亞鐵離子,常用于Fe2+濃度的測定。依地酸鐵鈉是一種強化補鐵劑,某實驗小組采用如圖實驗探究該補鐵劑中鐵元素的化合價(已知:依地酸根離子是常見的配體)。
走向高考
下列說法錯誤的是(　　)
[A] 鄰二氮菲分子中C、N兩種元素原子的雜化方式均為sp2
[B] 根據(jù)實驗現(xiàn)象推測,依地酸鐵鈉中含有Fe(Ⅲ)
[C] 依據(jù)①②和③現(xiàn)象推測,SCN-與Fe3+形成配合物的穩(wěn)定性強于依地酸鐵鈉的穩(wěn)定性
[D] 依據(jù)①④和⑤現(xiàn)象推測,與依地酸根離子相比,鄰二氮菲與Fe2+形成的配合物更穩(wěn)定
C
【解析】 由結(jié)構(gòu)簡式可知,鄰二氮菲分子中碳原子和氮原子的雜化方式都為sp2雜化,故A正確;由加入具有還原性的維生素C后溶液變?yōu)槌燃t色可知,依地酸鐵鈉與維生素C反應(yīng)生成Fe2+,Fe2+與鄰二氮菲形成穩(wěn)定的橙紅色鄰二氮菲亞鐵離子,說明依地酸鐵鈉中含有Fe(Ⅲ),故B正確;依據(jù)①②和③現(xiàn)象推測,依地酸鐵鈉的穩(wěn)定性強于Fe3+與硫氰酸根離子形成的配合物的穩(wěn)定性,故C錯誤;由加入具有還原性的維生素C后溶液變?yōu)槌燃t色可知,與依地酸根離子相比,鄰二氮菲與亞鐵離子形成的配合物更穩(wěn)定,故D正確。
2.(2023·全國甲卷,27)鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于熱水,在冷水中微溶,可通過如下反應(yīng)制備:
具體步驟如下:
Ⅰ.稱取2.0 g NH4Cl,用5 mL水溶解。
Ⅱ.分批加入3.0 g CoCl2·6H2O后,將溶液溫度降至10 ℃以下,加入1 g活性炭、7 mL濃氨水,攪拌下逐滴加入10 mL 6%的雙氧水。
Ⅲ.加熱至55～60 ℃反應(yīng)20 min。冷卻,過濾。
Ⅳ.將濾得的固體轉(zhuǎn)入含有少量鹽酸的25 mL沸水中,趁熱過濾。
Ⅴ.濾液轉(zhuǎn)入燒杯,加入4 mL濃鹽酸,冷卻、過濾、干燥,得到橙黃色晶體。
回答下列問題。
(1)步驟Ⅰ中使用的部分儀器如下。
儀器a的名稱是　　　 。加快NH4Cl溶解的操作有　 　　　 　　　。
錐形瓶
升溫、攪拌(合理即可)
【解析】 稱取2.0 g氯化銨,用5 mL水溶解后,分批加入3.0 g CoCl2·6H2O后,降溫,再加入1 g活性炭、7 mL濃氨水,攪拌下逐滴加入10 mL 6%的雙氧水,加熱反應(yīng)20 min,反應(yīng)完成后,冷卻,過濾,鈷配合物在冷水中會析出固體,過濾所得固體為鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3和活性炭的混合物,將所得固體轉(zhuǎn)入含有少量鹽酸的沸水中,趁熱過濾,除去活性炭,將濾液轉(zhuǎn)入燒杯中,加入濃鹽酸,可促進鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3析出,提高產(chǎn)率。
(1)由圖中儀器的結(jié)構(gòu)特征可知,a為錐形瓶;加快氯化銨溶解可采用升溫、攪拌等操作。
(2)步驟Ⅱ中,將溫度降至10 ℃以下以避免　　　　　 　、　　　　 　 ;可選用　　　　降低溶液溫度。
濃氨水揮發(fā)
雙氧水分解
冰水浴
【解析】 (2)步驟Ⅱ中使用了濃氨水和雙氧水,高溫下濃氨水易揮發(fā),雙氧水易分解,所以要控制溫度在 10 ℃以下,避免濃氨水揮發(fā)、雙氧水分解;要控制溫度在10 ℃以下,通常采用冰水浴降溫。
(3)指出下列過濾操作中不規(guī)范之處:
　　 。
玻璃棒沒有緊靠三層濾紙?zhí)?漏斗末端
較長處(尖嘴部分)沒有緊靠在“盛濾液”的燒杯內(nèi)壁
【解析】 (3)題圖為過濾裝置,圖中玻璃棒沒有緊靠三層濾紙?zhí)?漏斗末端較長處(尖嘴部分)沒有緊靠在“盛濾液”的燒杯內(nèi)壁,可能導(dǎo)致液滴飛濺。
(4)步驟Ⅳ中,趁熱過濾,除掉的不溶物主要為 　　　　　。
活性炭
【解析】 (4)步驟Ⅳ中,將所得固體轉(zhuǎn)入有少量鹽酸的沸水中,根據(jù)題目信息,鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3溶于熱水,活性炭不溶于熱水,所以趁熱過濾可除去活性炭。
(5)步驟Ⅴ中加入濃鹽酸的目的是
　　 　　　　　　。
利用同離子效應(yīng),促進鈷配合物
[Co(NH3)6]Cl3盡可能完全析出,提高產(chǎn)率
【解析】 (5)步驟Ⅴ中,將濾液轉(zhuǎn)入燒杯,由于鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3中含有氯離子,加入4 mL濃鹽酸,可利用同離子效應(yīng),促進鈷配合物[Co(NH3)6]Cl3盡可能完全析出,提高產(chǎn)率。
1.物質(zhì)檢驗
(1)許多金屬離子配合物都具有鮮艷的顏色,配合物的顏色越深,越利于檢驗出金屬離子;穩(wěn)定性越強,受環(huán)境干擾越小。
(2)選擇適當(dāng)?shù)臋z驗試劑。
①生成的配離子具有明顯的顏色。
②配離子具有較大的穩(wěn)定常數(shù)——離子濃度較小時,也有明顯的現(xiàn)象。
③生成配離子的反應(yīng)是可逆反應(yīng),需要調(diào)整溶液恰當(dāng)?shù)乃釅A性。
[示例]
鄰二氮菲
試劑 Fe2+ Fe3+
穩(wěn)定常數(shù) 數(shù)量級 配合物 顏色 穩(wěn)定常數(shù) 數(shù)量級 配合物
顏色
EDTA 14 淡綠色 25 黃色
鄰二氮菲 21 橙紅色 14 淡藍色
KSCN — — 6 紅色
結(jié)論:檢驗Fe2+的最佳試劑是　　　 　;檢驗Fe3+的最佳試劑是　　　　。
EDTA
2.物質(zhì)制備
(1)由于生成配離子后,離子的溶解性發(fā)生了變化,冶金工業(yè)可以用來提取
金屬。
(2)有機合成反應(yīng)中過渡金屬配合物作為催化劑。乙烯在鈀配合物上直接氧化制取乙醛。
(3)配位金屬染料。
(4)利用金屬離子配合物進行電鍍,可得到牢固、致密、均勻、光亮的鍍層。如銀鏡反應(yīng)鍍銀。
3.生命活動
(1)以Mg2+為中心的大環(huán)配合物葉綠素能催化光合作用,將太陽能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。
(2)在人和動物體內(nèi)起運輸氧氣作用的血紅素,是Fe2+的配合物。
(3)維生素B12是鈷的配合物。
(4)生命體內(nèi)的很多重要的酶都是金屬離子配合物。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)只要金屬離子能生成配合物就可用于離子檢驗。(　 　)
(2)利用配合物原理進行離子檢驗時,恰當(dāng)?shù)乃釅A性可以提高相應(yīng)粒子的配位能力。(　 　)
(3)配離子一旦生成就非常穩(wěn)定,不易發(fā)生反應(yīng)。(　 　)
(4)血紅素是Fe3+的配合物,與O2結(jié)合能力強于CO。(　 　)
(5)人們尋找適當(dāng)?shù)呐浜衔锸悄M生物轉(zhuǎn)化的重要方向。(　 　)
×
√
×
×
√
1.在生物化學(xué)中,葉綠素是(　　)
[A] 鎂的配合物 [B] 鈷的配合物
[C] 鐵的配合物 [D] 銅的配合物
A
2.鄰二氮菲( )與Fe2+生成穩(wěn)定的橙紅色鄰二氮菲亞鐵離子[Fe(phen)3]2+,可用于Fe2+濃度的測定,配離子的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 鄰二氮菲的一氯代物有3種
[B] [Fe(phen)3]2+中Fe2+的配位數(shù)為3
[C] 鄰二氮菲的熔點主要取決于所含化學(xué)鍵的鍵能
[D] 溶液酸性太強時無法用鄰二氮菲測定Fe2+的濃度,其原因可能是鄰二氮菲中的N優(yōu)先與H+形成配位鍵而減弱與Fe2+的配位能力
D
【解析】 鄰二氮菲分子中含有4種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子,故其一氯代物有4種,A錯誤;由題給結(jié)構(gòu)可知,[Fe(phen)3]2+中Fe2+的配位數(shù)為6,B錯誤;鄰二氮菲是由分子構(gòu)成的分子晶體,其熔、沸點高低主要取決于分子間作用力的大小,C錯誤;用鄰二氮菲測定Fe2+濃度,當(dāng)H+濃度高時,鄰二氮菲中的N優(yōu)先與H+形成配位鍵,導(dǎo)致與Fe2+配位能力減弱,當(dāng)OH-濃度較高時,OH-與Fe2+反應(yīng),也影響Fe2+與鄰二氮菲配位,D正確。
1.判斷正誤。
(1)(2024·廣東卷)某冠醚與Li+能形成超分子,與K+則不能是因為Li+與K+的離子半徑不同。(　　)
【解析】 (1)冠醚最大的特點就是能與正離子,尤其是與堿金屬離子形成超分子,并且隨環(huán)的大小不同而與不同的金屬離子形成超分子,某冠醚與Li+能形成超分子,與K+則不能,則說明Li+與K+的離子半徑不同。
√
(2)(2023·湖南卷)冠醚(18-冠-6)的空穴與K+尺寸適配,兩者能通過弱相互作用形成超分子。(　　)
【解析】 (2)超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體,分子間相互作用是弱相互作用,冠醚(18-冠-6)的空穴大小為260～320 pm,可以適配K+(276 pm)、Rb+(304 pm)。
√
(3)(2023·河北卷)BF3與NH3形成配合物[H3N→BF3],BF3中的B有空軌道接受NH3中N的孤電子對。(　　)
【解析】 (3)三氟化硼分子中硼原子具有空軌道,能與氨分子中具有孤電子對的氮原子形成配位鍵,所以三氟化硼能與氨分子形成配合物[H3N→BF3]。
√
(4)(2022·湖北卷)Be2+與Al3+都能在水中與氨形成配合物。(　　)
【解析】 (4)Al3+半徑小,則不能在水中與氨形成配合物。
×
2.(2024·湖北卷,15)科學(xué)家合成了一種如圖所示的納米“分子客車”,能裝載多種稠環(huán)芳香烴。
三種芳烴與“分子客車”的結(jié)合常數(shù)(值越大越穩(wěn)定)見下表。
芳烴 芘 并四苯 蒄
結(jié)構(gòu)
結(jié)合 常數(shù) 385 3 764 176 000
B
下列說法錯誤的是(　　)
[A] 芳烴與“分子客車”可通過分子間相互作用形成超分子
[B] 并四苯直立裝載與平躺裝載的穩(wěn)定性基本相同
[C] 從分子大小適配看“分子客車”可裝載2個芘
[D] 芳烴π電子數(shù)越多越有利于和“分子客車”的結(jié)合
【解析】 “分子客車”能裝載多種稠環(huán)芳香烴,故芳烴與“分子客車”通過分子間相互作用形成分子聚集體——超分子,A項正確;由“分子客車”和芳烴的結(jié)構(gòu)可知,
兩者之間可能是通過π電子之間的作用產(chǎn)生分子間的作用力,并四苯平躺和直立時其π電子云的朝向不同,因此并四苯直立裝載和平躺裝載時與“分子客車”的作用力不相等,穩(wěn)定性不同,B項錯誤;芘與“分子客車”中中間部分結(jié)構(gòu)大小適配,故從分子大小適配看“分子客車”可裝載2個芘,C項正確;芘、并四苯、蒄中碳原子都采取sp2雜化,π電子數(shù)依次為16、18、24,π電子數(shù)逐漸增多,與“分子客車”的結(jié)合常數(shù)逐漸增大,而結(jié)合常數(shù)越大越穩(wěn)定,故芳烴π電子數(shù)越多越有利于和“分子客車”結(jié)合,D項正確。
3.(2024·黑吉遼卷,9)環(huán)六糊精(D-吡喃葡萄糖縮合物)具有空腔結(jié)構(gòu),腔內(nèi)極性較小,腔外極性較大,可包合某些分子形成超分子。圖甲、圖乙和圖丙分別表示環(huán)六糊精結(jié)構(gòu)、超分子示意圖及相關(guān)應(yīng)用。
B
下列說法錯誤的是(　　)
[A] 環(huán)六糊精屬于寡糖
[B] 非極性分子均可被環(huán)六糊精包合形成超分子
[C] 圖乙中甲氧基對位暴露在反應(yīng)環(huán)境中
[D] 可用萃取法分離環(huán)六糊精和氯代苯甲醚
【解析】 1 mol糖水解后能產(chǎn)生2～10 mol單糖的糖稱為寡糖或者低聚糖,1 mol環(huán)六糊精水解產(chǎn)生 6 mol D-吡喃葡萄糖,屬于寡糖,A正確;只有分子的直徑適配環(huán)六糊精的空腔大小才能被環(huán)六糊精包合形成超分子,B錯誤;由圖丙中環(huán)六糊精參與反應(yīng)后,苯甲醚對位取代產(chǎn)物產(chǎn)率增大可知,圖乙中甲氧基對位暴露在反應(yīng)環(huán)境中,使對位的氫原子易被取代,C正確;環(huán)六糊精空腔外有多個羥基,可以和水形成分子間氫鍵,故環(huán)六糊精能溶解在水中,而氯代苯甲醚不溶于水,所以可以用水作為萃取劑分離環(huán)六糊精和氯代苯甲醚,D正確。
4.(2023·海南卷,19節(jié)選)我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一種釩配合物Ⅰ可以充當(dāng)固氮反應(yīng)的催化劑,反應(yīng)過程中經(jīng)歷的中間體包括Ⅱ和Ⅲ。
( 代表單鍵、雙鍵或三鍵)
回答下列問題。
(1)配合物Ⅰ中釩的配位原子有4種,它們是　　 　　　　　　。
C、O、P、Cl
【解析】 (1)根據(jù)題干配合物Ⅰ的結(jié)構(gòu)圖可知,中心原子釩的配位原子有C、O、P、Cl。
(2)配合物Ⅰ中,R′代表芳基,V—O—R′空間結(jié)構(gòu)呈V形,原因是
　 　　。
根據(jù)VSEPR
模型,中心氧原子的價層電子對數(shù)為4,其中孤電子對數(shù)為2,成鍵電子對之間
呈V形
【解析】 (2)根據(jù)VSEPR模型,中心原子氧原子的價層電子對數(shù)為4,其中孤電子對數(shù)為2,V—O—R′空間結(jié)構(gòu)呈V形。
(3)配合物Ⅱ中,第一電離能最大的配位原子是　　　　。
N
【解析】 (3)配合物Ⅱ中,第一電離能最大的配位原子是N。
(4)配合物Ⅱ和Ⅲ中,釩的化合價分別為+4和+3,配合物Ⅱ、Ⅲ和N2三者中,兩個氮原子間鍵長最長的是　　 　　。
配合物Ⅱ
【解析】 (4)結(jié)合題干所給配合物Ⅱ和Ⅲ的結(jié)構(gòu),釩的化合價分別為+4和+3,配合物Ⅱ中氮原子間是氮氮單鍵,配合物Ⅲ中為氮氮雙鍵,N2中為氮氮三鍵,故配合物Ⅱ中兩個氮原子間鍵長最長。
課時作業(yè)27　配合物與超分子
(時間:30分鐘　滿分:80分)
一、選擇題(共9小題,每小題6分,共54分)
1.下列有關(guān)超分子的說法錯誤的是(　　)
[A] 超分子是由兩種或多種分子形成的聚集體
[B] 分子形成超分子的作用可能是分子間作用力
[C] 超分子具有分子識別的特性
[D] 分子以共價鍵聚合形成超分子
D
【解析】 超分子是由兩種或多種分子相互“組合”在一起形成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體,A正確;超分子內(nèi)部分子之間可能通過氫鍵、靜電作用等分子間作用力結(jié)合在一起,B正確,D錯誤;分子識別和自組裝是超分子的重要特性,C正確。
2.(2024·山東日照模擬)配合物種類繁多,在分析化學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)以及生物學(xué)中有廣泛應(yīng)用。已知某配合物的化學(xué)式為[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列有關(guān)說法正確的是(　　)
[A] 配體是Cl-和H2O,配位數(shù)是9
[B] 該配合物中提供孤電子對的是中心離子Ti3+
[C] 該配合物中存在離子鍵、配位鍵和極性鍵
[D] 向其溶液中加入足量AgNO3溶液,所有Cl-都能轉(zhuǎn)化為沉淀
C
【解析】 根據(jù)配合物的化學(xué)式可知,配體是Cl-和H2O,中心離子的配位數(shù)為6,A項錯誤;該配合物中提供孤電子對的是配體,是Cl-和H2O,中心離子Ti3+提供空軌道,B項錯誤;[TiCl(H2O)5]2+與Cl-之間以離子鍵結(jié)合,在[TiCl(H2O)5]2+中的中心離子Ti3+與配體Cl-和H2O以配位鍵結(jié)合,在配體H2O中存在H—O極性鍵,因此該配合物中存在離子鍵、配位鍵和極性鍵,C項正確;向該配合物溶液中加入足量AgNO3溶液,只有外界Cl-能轉(zhuǎn)化為沉淀,而配離子中的Cl-與中心離子結(jié)合牢固,難以轉(zhuǎn)化為沉淀,D項錯誤。
C
[A] 可用X射線衍射儀測定硼砂晶體的結(jié)構(gòu)
[B] B—O配位鍵中硼原子提供空軌道
[C] 硼砂可與HCl按物質(zhì)的量之比1∶4恰好完全反應(yīng)
[D] 調(diào)節(jié)pH可實現(xiàn)H3BO3和[B(OH)4]-的相互轉(zhuǎn)化
4.(2024·江蘇南通三模)一種杯酚的合成過程如圖所示。該杯酚盛裝C60后形成超分子。下列說法正確的是(　　)
[A] 該杯酚的合成過程中發(fā)生了消去反應(yīng)
[B] 每合成1 mol 該杯酚,消耗4 mol HCHO
[C] 該杯酚盛裝C60形成的超分子中,存在范德華力和氫鍵
[D] 該杯酚具有分子識別特性,能盛裝多種碳單質(zhì)
C
【解析】 該杯酚的合成過程中發(fā)生了縮聚反應(yīng),故A錯誤;苯環(huán)之間共有8個CH2原子團,可知每合成1 mol 該杯酚,消耗8 mol HCHO,故B錯誤;該杯酚盛裝C60后形成的超分子中,存在范德華力和氫鍵,故C正確;該杯酚具有分子識別特性,只能盛裝C60分子,故D錯誤。
5.(2024·河北保定二模)對于超分子聚合物和材料的組裝而言,B—N配位鍵的動態(tài)性質(zhì)和易于調(diào)節(jié)的特性起著重要作用。某種超分子的結(jié)構(gòu)如圖。下列敘述錯誤的是(　　)
已知:Me—為甲基。
[A] 該超分子形成的B—N配位鍵中,氮原子提供孤電子對
[B] 該超分子中涉及的元素均為p區(qū)元素
[C] 超分子具有分子識別和自組裝的特征
[D] 第一電離能:F>N>O>C>B
B
【解析】 該超分子形成的B—N配位鍵中,氮原子提供孤電子對,硼原子提供空軌道,故A正確;H不屬于p區(qū)元素,故B錯誤;超分子具有分子識別和自組裝的特征,故C正確;同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素,同主族元素,隨著原子序數(shù)的增加,第一電離能依次減小,因此第一電離能F>N>O>C>B,故D正確。
6.(2024·黑龍江大慶階段檢測)如圖為我國科研人員構(gòu)建的含硅嵌段共聚物超分子復(fù)合物,下列有關(guān)該化合物的說法錯誤的是(　　)
[A] 該超分子中第一電離能最大的元素是O
[B] 該超分子復(fù)合物的自組裝過程是通過氫鍵所形成的
[C] 分子自組裝是在平衡條件下,分子間通過非共價鍵相互作用自發(fā)組合形成的一類結(jié)構(gòu)明確穩(wěn)定、具有某種特定功能或性能的分子聚集體或超分子結(jié)構(gòu)
[D] DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)也有與該超分子相似的非化學(xué)鍵作用
A
【解析】 該超分子中存在H、C、N、O、Si,其中第一電離能最大的元素是N,故A錯誤;由圖可知,該超分子復(fù)合物自組裝過程中N和H之間形成了氫鍵,故B正確;分子自組裝是在平衡條件下,分子間通過非共價鍵(范德華力或氫鍵)相互作用自發(fā)組合形成的一類結(jié)構(gòu)明確穩(wěn)定、具有某種特定功能或性能的分子聚集體或超分子結(jié)構(gòu),故C正確;DNA的雙螺旋鏈之間通過氫鍵作用結(jié)合,與該超分子相似,故D正確。
[A] 由步驟①可推知該反應(yīng)的ΔH<0
[B] 由步驟②可說明降低溫度,該反應(yīng)平衡正向移動
[C] 步驟③深藍色溶液中n([Cu(H2O)4]2+)=1 mmol
[D] 由實驗③可知配離子的穩(wěn)定性:[Cu(NH3)4]2+>[Cu(H2O)4]2+
D
【解析】 ①微熱,溶液變?yōu)辄S綠色,平衡正向移動,②將其置于冷水中,溶液變?yōu)樗{綠色,平衡逆向移動,①②說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A、B錯誤;根據(jù)銅元素守恒,含銅元素的配離子存在形式不止一種,步驟③深藍色溶液中n([Cu(H2O)4]2+)<1 mmol,C錯誤;③滴加氨水至過量,藍色沉淀增多,平衡逆向移動,后又逐漸消失變?yōu)樯钏{色溶液,形成了[Cu(NH3)4]2+,說明配離子穩(wěn)定性[Cu(NH3)4]2+>[Cu(H2O)4]2+,D正確。
8.很多配離子的顏色是因為發(fā)生了價層電子的d-d 躍遷導(dǎo)致的。配體使原來能量相同的d軌道發(fā)生分裂,有的d軌道能量升高,有的d軌道能量降低,價層電子的d軌道上的電子可以在不同能量的d軌道之間躍遷,吸收一定波長的光而表現(xiàn)出特定顏色。下列配離子可能有顏色的是(　　)
[A] [Ti(H2O)6]3+ [B] [Zn(NH3)4]2+
[C] [SnCl6]- [D] [AlF6]3-
A
【解析】 [Ti(H2O)6]3+中心離子Ti3+的價層電子排布式為3d1,d軌道有空軌道,可能發(fā)生價層電子的d-d躍遷導(dǎo)致[Ti(H2O)6]3+有顏色,A符合題意;
[Zn(NH3)4]2+中心離子Zn2+的價層電子排布式為3d10,d軌道無空軌道,不可能發(fā)生價層電子的d-d躍遷,B不符合題意;[SnCl6]-中心離子Sn5+的價層電子排布式為4d9,d軌道無空軌道,不可能發(fā)生價層電子的d-d躍遷,C不符合題意;
[AlF6]3-中心離子Al3+的電子排布式為1s22s22p6,d軌道無電子,不可能發(fā)生價層電子的 d-d 躍遷,D不符合題意。
9.如圖所示,a為乙二胺四乙酸(EDTA),易與金屬離子形成螯合物,b為EDTA與Ca2+形成的螯合物。下列敘述正確的是(　　)
[A] a和b中N均采取sp2雜化
[B] b中Ca2+的配位數(shù)為6
[C] a中配位原子是C
[D] b中含有共價鍵、離子鍵和配位鍵
B
a
b
【解析】 a中N有3個σ鍵電子對和1個孤電子對,b中N有4個σ鍵電子對,沒有孤電子對,a、b中N均采取sp3雜化,A錯誤;b為配離子,Ca2+為中心離子,周圍有4個O和2個N與Ca2+形成配位鍵,故Ca2+的配位數(shù)為6,B正確;a不是配合物,C錯誤;鈣離子與N、O之間形成配位鍵,其他原子之間形成共價鍵,不含離子鍵,D錯誤。
二、非選擇題(共2小題,共26分)
F的電負性大于N的,N—F成鍵電子對偏向F,導(dǎo)致NF3中的氮原子核對孤電子對的吸引力增強,難以形成配位鍵
(2)CO為配合物中常見的配體。CO作配體時,提供孤電子對的通常是C而不是O,其原因是
　　　。
C的電負性比O的小,C提供孤電子對的傾向更大,更易形成
配位鍵
【解析】 (2)CO中C、O各有一個孤電子對,但電負性C11.(18分,每空3分)(1)配位化學(xué)創(chuàng)始人維爾納發(fā)現(xiàn),取 CoCl3·6NH3(黃色)、CoCl3·5NH3(紫紅色)、CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)四種化合物各1 mol,分別溶于水,加入足量硝酸銀溶液,立即產(chǎn)生氯化銀,沉淀的量分別為 3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
①請根據(jù)實驗事實用配合物的形式寫出它們的化學(xué)式。
CoCl3·6NH3:　 　 　 　 　 　 ,
CoCl3·4NH3(綠色和紫色):　 　 　 　 　。
[Co(NH3)6]Cl3
[Co(NH3)4Cl2]Cl
【解析】 (1)①每個CoCl3·6NH3中有3個Cl-為外界離子,配體為6個NH3,化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3;每個CoCl3·4NH3(綠色和紫色)中有1個Cl-為外界離子,配體為4個NH3和2個Cl-,化學(xué)式均為[Co(NH3)4Cl2]Cl。
②上述配合物中,中心離子的配位數(shù)都是　　　　。
6
【解析】 ②這幾種配合物的化學(xué)式分別是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位數(shù)都是6。
①Fe3+與SCN-反應(yīng)時,Fe3+提供　　 　　,SCN-提供　　　 　　　,兩者通過配位鍵結(jié)合。
空軌道
孤電子對
②所得Fe3+與SCN-的配合物中,主要是Fe3+與SCN-以個數(shù)比1∶1配合所得離子顯紅色,含該離子的配合物的化學(xué)式是　　　 　　　。
[Fe(SCN)]Cl2課時作業(yè)27　配合物與超分子
(時間:30分鐘　滿分:80分)
一、選擇題(共9小題,每小題6分,共54分)
1.下列有關(guān)超分子的說法錯誤的是(　　)
[A] 超分子是由兩種或多種分子形成的聚集體
[B] 分子形成超分子的作用可能是分子間作用力
[C] 超分子具有分子識別的特性
[D] 分子以共價鍵聚合形成超分子
2.(2024·山東日照模擬)配合物種類繁多,在分析化學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)以及生物學(xué)中有廣泛應(yīng)用。已知某配合物的化學(xué)式為[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列有關(guān)說法正確的是(　　)
[A] 配體是Cl-和H2O,配位數(shù)是9
[B] 該配合物中提供孤電子對的是中心離子Ti3+
[C] 該配合物中存在離子鍵、配位鍵和極性鍵
[D] 向其溶液中加入足量AgNO3溶液,所有Cl-都能轉(zhuǎn)化為沉淀
3.(2025·云南高考適應(yīng)性考試)硼砂的化學(xué)式可表示為Na2B4O5(OH)4·8H2O,其水解反應(yīng)的離子方程式為[B4O5(OH)4]2-+5H2O2H3BO3+2[B(OH)4]-,三種含硼微粒結(jié)構(gòu)示意圖如圖。下列說法錯誤的是(　　)
[A] 可用X射線衍射儀測定硼砂晶體的結(jié)構(gòu)
[B] B—O配位鍵中硼原子提供空軌道
[C] 硼砂可與HCl按物質(zhì)的量之比1∶4恰好完全反應(yīng)
[D] 調(diào)節(jié)pH可實現(xiàn)H3BO3和[B(OH)4]-的相互轉(zhuǎn)化
4.(2024·江蘇南通三模)一種杯酚的合成過程如圖所示。該杯酚盛裝C60后形成超分子。下列說法正確的是(　　)
[A] 該杯酚的合成過程中發(fā)生了消去反應(yīng)
[B] 每合成1 mol 該杯酚,消耗4 mol HCHO
[C] 該杯酚盛裝C60形成的超分子中,存在范德華力和氫鍵
[D] 該杯酚具有分子識別特性,能盛裝多種碳單質(zhì)
5.(2024·河北保定二模)對于超分子聚合物和材料的組裝而言,B—N配位鍵的動態(tài)性質(zhì)和易于調(diào)節(jié)的特性起著重要作用。某種超分子的結(jié)構(gòu)如圖。下列敘述錯誤的是(　　)
已知:Me—為甲基。
[A] 該超分子形成的B—N配位鍵中,氮原子提供孤電子對
[B] 該超分子中涉及的元素均為p區(qū)元素
[C] 超分子具有分子識別和自組裝的特征
[D] 第一電離能:F>N>O>C>B
6.(2024·黑龍江大慶階段檢測)如圖為我國科研人員構(gòu)建的含硅嵌段共聚物超分子復(fù)合物,下列有關(guān)該化合物的說法錯誤的是(　　)
[A] 該超分子中第一電離能最大的元素是O
[B] 該超分子復(fù)合物的自組裝過程是通過氫鍵所形成的
[C] 分子自組裝是在平衡條件下,分子間通過非共價鍵相互作用自發(fā)組合形成的一類結(jié)構(gòu)明確穩(wěn)定、具有某種特定功能或性能的分子聚集體或超分子結(jié)構(gòu)
[D] DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)也有與該超分子相似的非化學(xué)鍵作用
7.已知:[Cu(H2O)4]2+(藍色)+4Cl-[CuCl4]2-(黃色)+4H2O。試管a中溶液作參照,對試管b中溶液依次進行如下操作:①微熱,溶液變?yōu)辄S綠色;②將其置于冷水中,溶液變?yōu)樗{綠色;③滴加氨水至過量,藍色沉淀增多,后又逐漸消失變?yōu)樯钏{色溶液。下列說法正確的是(　　)
[A] 由步驟①可推知該反應(yīng)的ΔH<0
[B] 由步驟②可說明降低溫度,該反應(yīng)平衡正向移動
[C] 步驟③深藍色溶液中n([Cu(H2O)4]2+)=1 mmol
[D] 由實驗③可知配離子的穩(wěn)定性:[Cu(NH3)4]2+>[Cu(H2O)4]2+
8.很多配離子的顏色是因為發(fā)生了價層電子的dd 躍遷導(dǎo)致的。配體使原來能量相同的d軌道發(fā)生分裂,有的d軌道能量升高,有的d軌道能量降低,價層電子的d軌道上的電子可以在不同能量的d軌道之間躍遷,吸收一定波長的光而表現(xiàn)出特定顏色。下列配離子可能有顏色的是(　　)
[A] [Ti(H2O)6]3+ [B] [Zn(NH3)4]2+
[C] [SnCl6]- [D] [AlF6]3-
9.如圖所示,a為乙二胺四乙酸(EDTA),易與金屬離子形成螯合物,b為EDTA與Ca2+形成的螯合物。下列敘述正確的是(　　)
a
b
[A] a和b中N均采取sp2雜化
[B] b中Ca2+的配位數(shù)為6
[C] a中配位原子是C
[D] b中含有共價鍵、離子鍵和配位鍵
二、非選擇題(共2小題,共26分)
10.(8分,每空4分)(1)向硫酸銅溶液中加入過量氨水,可生成配離子 。已知NF3與NH3的空間結(jié)構(gòu)都是三角錐形,但NF3不易與C形成配離子的原因是 　。
(2)CO為配合物中常見的配體。CO作配體時,提供孤電子對的通常是C而不是O,其原因是 　。
11.(18分,每空3分)(1)配位化學(xué)創(chuàng)始人維爾納發(fā)現(xiàn),取 CoCl3·6NH3(黃色)、CoCl3·5NH3(紫紅色)、CoCl3·4NH3(綠色)和CoCl3·4NH3(紫色)四種化合物各1 mol,分別溶于水,加入足量硝酸銀溶液,立即產(chǎn)生氯化銀,沉淀的量分別為3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
①請根據(jù)實驗事實用配合物的形式寫出它們的化學(xué)式。
CoCl3·6NH3:　 , CoCl3·4NH3(綠色和紫色):　 。
②上述配合物中,中心離子的配位數(shù)都是　　　。
(2)向黃色的三氯化鐵溶液中加入無色的KSCN溶液,溶液變成紅色,該反應(yīng)在有的教材中用化學(xué)方程式FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl表示。經(jīng)研究表明,Fe(SCN)3是配合物,Fe3+與SCN-不僅能以1∶3的個數(shù)比配合,還可以以其他個數(shù)比配合,請按要求填空。
①Fe3+與SCN-反應(yīng)時,Fe3+提供　　　　　,SCN-提供　　　　,兩者通過配位鍵結(jié)合。
②所得Fe3+與SCN-的配合物中,主要是Fe3+與SCN-以個數(shù)比1∶1配合所得離子顯紅色,含該離子的配合物的化學(xué)式是　　　　　　。
課時作業(yè)27　配合物與超分子
1.D　超分子是由兩種或多種分子相互“組合”在一起形成的具有特定結(jié)構(gòu)和功能的聚集體,A正確;超分子內(nèi)部分子之間可能通過氫鍵、靜電作用等分子間作用力結(jié)合在一起,B正確,D錯誤;分子識別和自組裝是超分子的重要特性,C正確。
2.C　根據(jù)配合物的化學(xué)式可知,配體是Cl-和H2O,中心離子的配位數(shù)為6,A項錯誤;該配合物中提供孤電子對的是配體,是Cl-和H2O,中心離子Ti3+提供空軌道,B項錯誤;[TiCl(H2O)5]2+與Cl-之間以離子鍵結(jié)合,在[TiCl(H2O)5]2+中的中心離子Ti3+與配體Cl-和H2O以配位鍵結(jié)合,在配體H2O中存在H—O極性鍵,因此該配合物中存在離子鍵、配位鍵和極性鍵,C項正確;向該配合物溶液中加入足量AgNO3溶液,只有外界Cl-能轉(zhuǎn)化為沉淀,而配離子中的Cl-與中心離子結(jié)合牢固,難以轉(zhuǎn)化為沉淀,D項錯誤。
3.C　X射線衍射實驗可以確定晶體的原子排列,所以可用X射線衍射儀測定硼砂晶體的結(jié)構(gòu),故A正確;B—O配位鍵中B提供空軌道,O提供孤電子對,故B正確;根據(jù)[B4O5(OH)4]2-+5H2O2H3BO3+2[B(OH)4]-,[B(OH)4]-+H+H3BO3+H2O,硼砂可與HCl按物質(zhì)的量之比1∶2恰好完全反應(yīng),故C錯誤;[B(OH)4]-+H+H3BO3+H2O,調(diào)節(jié)pH可實現(xiàn)H3BO3和[B(OH)4]-的相互轉(zhuǎn)化,故D正確。
4.C　該杯酚的合成過程中發(fā)生了縮聚反應(yīng),故A錯誤;苯環(huán)之間共有8個CH2原子團,可知每合成1 mol 該杯酚,消耗8 mol HCHO,故B錯誤;該杯酚盛裝C60后形成的超分子中,存在范德華力和氫鍵,故C正確;該杯酚具有分子識別特性,只能盛裝C60分子,故D錯誤。
5.B　該超分子形成的B—N配位鍵中,氮原子提供孤電子對,硼原子提供空軌道,故A正確;H不屬于p區(qū)元素,故B錯誤;超分子具有分子識別和自組裝的特征,故C正確;同周期元素從左到右第一電離能呈增大趨勢,第ⅡA族、第ⅤA族元素的第一電離能大于同周期相鄰元素,同主族元素,隨著原子序數(shù)的增加,第一電離能依次減小,因此第一電離能F>N>O>C>B,故D正確。
6.A　該超分子中存在H、C、N、O、Si,其中第一電離能最大的元素是N,故A錯誤;由圖可知,該超分子復(fù)合物自組裝過程中N和H之間形成了氫鍵,故B正確;分子自組裝是在平衡條件下,分子間通過非共價鍵(范德華力或氫鍵)相互作用自發(fā)組合形成的一類結(jié)構(gòu)明確穩(wěn)定、具有某種特定功能或性能的分子聚集體或超分子結(jié)構(gòu),故C正確;DNA的雙螺旋鏈之間通過氫鍵作用結(jié)合,與該超分子相似,故D正確。
7.D　①微熱,溶液變?yōu)辄S綠色,平衡正向移動,②將其置于冷水中,溶液變?yōu)樗{綠色,平衡逆向移動,①②說明正反應(yīng)為吸熱反應(yīng),A、B錯誤;根據(jù)銅元素守恒,含銅元素的配離子存在形式不止一種,步驟③深藍色溶液中n([Cu(H2O)4]2+)<1 mmol,C錯誤;③滴加氨水至過量,藍色沉淀增多,平衡逆向移動,后又逐漸消失變?yōu)樯钏{色溶液,形成了[Cu(NH3)4]2+,說明配離子穩(wěn)定性[Cu(NH3)4]2+>[Cu(H2O)4]2+,D正確。
8.A　[Ti(H2O)6]3+中心離子Ti3+的價層電子排布式為3d1,d軌道有空軌道,可能發(fā)生價層電子的dd躍遷導(dǎo)致[Ti(H2O)6]3+有顏色,A符合題意;[Zn(NH3)4]2+中心離子Zn2+的價層電子排布式為3d10,d軌道無空軌道,不可能發(fā)生價層電子的dd躍遷,B不符合題意;[SnCl6]-中心離子Sn5+的價層電子排布式為4d9,d軌道無空軌道,不可能發(fā)生價層電子的dd躍遷,C不符合題意;[AlF6]3-中心離子Al3+的電子排布式為1s22s22p6,d軌道無電子,不可能發(fā)生價層電子的 dd 躍遷,D不符合題意。
9.B　a中N有3個σ鍵電子對和1個孤電子對,b中N有 4個 σ鍵電子對,沒有孤電子對,a、b中N均采取sp3雜化,A錯誤;b為配離子,Ca2+為中心離子,周圍有4個O和2個N與Ca2+形成配位鍵,故Ca2+的配位數(shù)為6,B正確;a不是配合物,C錯誤;鈣離子與N、O之間形成配位鍵,其他原子之間形成共價鍵,不含離子鍵,D錯誤。
10.【答案】 (1)F的電負性大于N的,N—F成鍵電子對偏向F,導(dǎo)致NF3中的氮原子核對孤電子對的吸引力增強,難以形成配位鍵
(2)C的電負性比O的小,C提供孤電子對的傾向更大,更易形成配位鍵
【解析】 (2)CO中C、O各有一個孤電子對,但電負性C11.【答案】 (1)①[Co(NH3)6]Cl3　[Co(NH3)4Cl2]Cl
②6
(2)①空軌道　孤電子對　②[Fe(SCN)]Cl2
【解析】 (1)①每個CoCl3·6NH3中有3個Cl-為外界離子,配體為6個NH3,化學(xué)式為[Co(NH3)6]Cl3;每個CoCl3·4NH3(綠色和紫色)中有1個Cl-為外界離子,配體為4個NH3和2個Cl-,化學(xué)式均為[Co(NH3)4Cl2]Cl。
②這幾種配合物的化學(xué)式分別是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位數(shù)都是6。
(2)②Fe3+與SCN-以個數(shù)比1∶1配合所得離子為 [Fe(SCN),故反應(yīng)為FeCl3與KSCN在水溶液中反應(yīng)生成[Fe(SCN)]Cl2與KCl。
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