高中化学2022春人教版 选择性必修2 第三章 第四节 配合物与超分子（学案+课时练 word版含解析）
文档属性
| 名称 | 高中化学2022春人教版 选择性必修2 第三章 第四节 配合物与超分子（学案+课时练 word版含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 937.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-03-13 15:46:38 | ||
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文档简介
第四节 配合物与超分子
[核心素养发展目标] 1.能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法，能判断常见的配合物。2.能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结构决定性质”的认知模型。3.了解超分子的结构特点与性质。
一、配位键
1．概念
由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。
2．表示方法
配位键常用A—B表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫给予体，B是接受孤电子对的原子，叫接受体。
如：H3O＋的结构式为；NH的结构式为。
3．配位键的形成条件
(1)成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
(2)成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
(3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。
1．共价键有饱和性，但NH3为什么仍能与H＋结合生成NH呢？
提示 NH3有孤电子对，H＋有空轨道，NH3中的孤电子对进入H＋的空轨道，两者共用形成化学键。
2．H2O与H3O＋相比
(1)中心原子的杂化方式是否相同？
提示 相同，都呈sp3杂化。
(2)微粒空间结构是否相同？
提示 不同。H2O呈V形，H3O＋呈三角锥形。
(3)微粒中的键角是否相同？若不同，哪个键角大？
提示 不同。H3O＋中键角大。因为H2O中心氧原子有2个孤电子对，而H3O＋中心氧原子有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的作用力大。
1．下列不能形成配位键的组合是( )
A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋
C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋
答案 D
解析 配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。
2．下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③F－ ④CN－ ⑤CO
A．①② B．①②③
C．①②④ D．①②③④⑤
答案 D
解析 题中各微粒都含有孤电子对。
3．化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3。
(1)配位键的形成条件是_____________________________________________________。
(2)在NH3·BF3中，________原子提供孤电子对，________原子接受电子。
答案 (1)形成配位键的一方能够提供孤电子对，另一方能够提供空轨道
(2)氮(或N) 硼(或B)
解析 (1)微粒间形成配位键的条件：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有空轨道的原子或离子。(2)在NH3·BF3中，B原子是提供空轨道、N原子提供孤电子对，B、N之间形成配位键。
二、配合物
1．概念
通常把金属离子或原子(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)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。
2．组成
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示：
(1)中心原子：提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
(2)配体：提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N，H2O中的O等。
(3)配位数：直接与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。
3．常见配合物的形成实验
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色的透明溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH、Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－、[Cu(NH3)4]2＋＋SO＋H2O[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
溶液变为红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
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 Ag＋＋Cl－===AgCl↓、 AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－
4.配合物的形成对性质的影响
(1)颜色改变，如Fe(SCN)3的形成。
(2)溶解度改变，如AgCl沉淀可溶于氨水得到[Ag(NH3)2]＋。
1．回答下列关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的问题。
(1)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中提供孤电子对的是什么？
提示 Cl－、H2O。
(2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在溶液中电离出什么离子？
提示 [TiCl(H2O)5]2＋、Cl－。
(3)1 mol [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O与足量AgNO3溶液反应，产生沉淀的物质的量是多少？
提示 2 mol。
2．(1)人体内血红蛋白是Fe2＋卟啉配合物，Fe2＋与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中Fe2＋也能形成配合物。根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。
提示 血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。
(2)[Cu(NH3)4]2＋与[Cu(H2O)4]2＋哪个配位离子更稳定？原因是什么？
提示 [Cu(NH3)4]2＋更稳定。因为N和O都有孤电子对，但O电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O大。
(3)NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？
提示 电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。
(1)配合物的稳定性
配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子(或离子)的金属原子(或离子)相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
(2)配位键的稳定性
①电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。
②接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。
③配位键越强，配合物越稳定。如Cu2＋—OH－＜Cu2＋—NH3＜H＋—NH3。
1．正误判断
(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)有配位键的化合物就是配位化合物( )
(4)配位化合物都很稳定( )
(5)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可与AgNO3反应生成AgCl沉淀( )
(6)Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子与配体构成的( )
答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
2．下列化合物属于配合物的是( )
A．Cu2(OH)2SO4 B．NH4Cl
C．[Zn(NH3)4]SO4 D．KAl(SO4)2
答案 C
解析 硫酸四氨合锌([Zn(NH3)4]SO4)中二价锌离子是中心离子，四个氨分子在锌离子的四周，是配体，中心离子和配体以配位键结合形成内界，也叫配离子，硫酸根离子处于外界，也叫外界离子，内界和外界构成配合物。
3．某物质A的实验式为CoCl3·4NH3，1 mol A中加入足量的AgNO3溶液中能生成1 mol白色沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( )
A．Co3＋只与NH3形成配位键
B．配合物配位数为3
C．该配合物可能是平面正方形结构
D．此配合物可写成[Co(NH3)4 Cl2] Cl
答案 D
解析 由题意可知，Cl－与NH3均与Co3＋形成配位键，A错误；配合物中中心原子的电荷数为3、配位数为6，B错误；该配合物应呈八面体结构，Co与6个配体成键，C错误。
确定配合物化学式的基本步骤
三、超分子
1．定义：超分子是由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。
特别提醒 (1)超分子定义中的分子是广义的，包括离子。(2)超分子有的是有限的，有的是无限伸展的。
2．超分子的两个重要特征是分子识别和自组装。
1．冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？
提示 共价键。
2．冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？
提示 阴离子，离子晶体。
1．下列关于超分子的说法不正确的是( )
A．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
B．超分子都是无限伸展的
C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子
D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装特征
答案 B
解析 超分子有的是有限的，有的是无限伸展的，B项错误。
2．我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A．SiO2与干冰的晶体结构相似
B．SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应
C．该SiO2超分子纳米管具有分子识别和自组装特征
D．光纤的主要成分是SiO2，具有导电性
答案 C
解析 SiO2是共价晶体而干冰是分子晶体，二者晶体结构不相似，A项错误；SiO2耐腐蚀，但可与氢氟酸反应，B项错误；超分子的两个重要特征是分子识别和自组装，C项正确；光纤的主要成分是SiO2，二氧化硅不导电，D项错误。
1．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中的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
答案 B
解析 配合物中不一定只含配位键，也可能含有其他化学键，B项错误。
2．下列物质：①H3O＋、②[B(OH)4]－、③CH3COO－、④NH3、⑤CH4中存在配位键的是( )
A．①② B．①③ C．④⑤ D．②④
答案 A
解析 H2O分子中各原子已达到稳定结构，H3O＋是H＋和H2O中的O形成配位键；[B(OH)4]－
是3个OH－与B原子形成3个共价键，还有1个OH－的O与B形成配位键，而其他物质中均不存在配位键，故选A。
3．向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是( )
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋
C．反应后的溶液中Cu2＋的浓度增加了
D．在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道
答案 B
解析 发生的反应为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH，Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，Cu2＋转化为配离子，浓度减小，A错误；[Cu(NH3)4]2＋是深蓝色的，B正确；Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对，D错误。
4．0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量的AgNO3处理，产生0.01 mol AgCl沉淀，此氯化铬最可能是( )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
答案 C
解析 0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量的AgNO3处理，产生0.01 mol AgCl沉淀，说明1 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)中有1 mol氯离子在外界，其余在内界，而正三价铬配位数为六，则此氯化铬最可能是[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O，C正确。
5．Cu2＋能与NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位数为4的配合物。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。
①画出配离子[Cu(OH)4]2－中的配位键：___________。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外，还存在的化学键类型有____________(填字母)。
A．离子键 B．金属键
C．极性共价键 D．非极性共价键
(2)金属铜与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生反应：Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是__________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)① ②AC
(2)过氧化氢为氧化剂，将Cu氧化为Cu2＋，氨分子与Cu2＋形成配位键
解析 (1)①Cu2＋含有空轨道，OH－含有孤电子对，可形成配位键，配离子[Cu(OH)4]2－中1个Cu2＋与4个OH－形成配位键，可表示为；②Na2[Cu(OH)4]为离子化合物，含有离子键，并且O—H为极性共价键，故选AC。(2)过氧化氢可氧化Cu生成Cu2＋，Cu2＋与氨分子形成配位键。
题组一 配位键
1．下列各种说法中错误的是( )
A．形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对
B．配位键是一种特殊的共价键
C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子
D．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
答案 D
解析 微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子或离子，故A正确；配位键是一种特殊的共价键，故B正确；在配位化合物中，配体可以是分子、原子、离子等，如氨、水、SCN－等，故C正确；形成共价键的成键原子不一定有未成对电子，如配位键中就是一方提供孤电子对，双方共用，故D错误。
2．以下微粒含配位键的是( )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)3 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧ B．①④⑤⑥⑦⑧
C．③④⑤⑥⑦ D．全部
答案 B
解析 ①氢离子提供空轨道，N2H4中氮原子提供孤电子对，所以能形成配位键，N2H含有配位键，故正确；②甲烷中碳原子满足8电子稳定结构，氢原子满足2电子稳定结构，无空轨道，无孤电子对，CH4不含有配位键，故错误；③OH－电子式为，无空轨道，OH－不含有配位键，故错误；④氨气分子中氮原子含有孤电子对，氢离子提供空轨道，可以形成配位键，NH含有配位键，故正确；⑤Fe(CO)3中Fe原子提供空轨道，CO提供孤电子对，可以形成配位键，故正确；⑥SCN－的电子式，铁离子提供空轨道，硫原子提供孤电子对，Fe(SCN)3含有配位键，故正确；⑦H3O＋中O提供孤电子对，H＋提供空轨道，二者形成配位键，H3O＋含有配位键，故正确；⑧Ag＋有空轨道，NH3中的氮原子提供孤电子对，可以形成配位键，[Ag(NH3)2]OH含有配位键，故正确。
3．若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是( )
A．X、Y只能是分子
B．X、Y只能是离子
C．若X提供空轨道，则Y至少要提供一个孤电子对
D．一定是X提供空轨道，Y提供孤电子对
答案 C
解析 形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一种是离子，但必须是一种微粒提供空轨道、另一种微粒提供孤电子对，A、B项错误，C项正确。
题组二 配合物的理解及应用
4．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Fe3＋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
答案 A
解析 二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，硅酸钠和水都不是配合物，所以与配合物的形成无关，故选A；银离子和氨水反应生成氢氧化银沉淀，氢氧化银能和氨水反应生成银氨配合物，与配合物的形成有关，故不选B；铁离子和硫氰化钾溶液反应生成硫氰化铁配合物，与配合物的形成有关，故不选C；铜离子和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜和氨水反应生成[Cu(NH3)4](OH)2，与配合物的形成有关，故不选D。
5．某物质的结构如图所示：
下列有关该物质的分析中正确的是( )
A．该物质分子中不存在σ键
B．该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力
C．该物质是一种配合物，其中Ni为中心原子
D．该物质的分子中C、N、O均存在孤电子对
答案 C
解析 选项A，该物质中碳原子之间、碳氢原子间、碳氮原子间等，均存在σ键；选项B，该物质中H、O间存在氢键，C与其他原子间存在共价键，Ni、N之间存在配位键，所以该物质的分子内存在氢键、共价键、配位键三种作用力；选项C，Ni具有空轨道，接受孤电子对，是配合物的中心原子；选项D，C最外层的4个电子全部参与成键，没有孤电子对。
6．下列说法错误的是( )
A．[Ag(NH3)2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键，空间结构为直线形
B．配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构，配位数为6的配合单元一定呈正八面体结构
C．[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键
D．[Pt(NH3)6]2＋和[PtCl4]2－中，其中心离子的化合价都是＋2价
答案 B
解析 Ag＋价电子排布式为4d10,4d轨道电子全充满，则一个5s轨道和1个5p轨道参与杂化形成两个杂化轨道，这两个杂化轨道接受两个氮原子中提供的孤电子对而形成两个配位键，所以中心原子与配位体形成配位键的杂化轨道类型是sp杂化，空间结构为直线形，A正确；配位数为4的配合物可以为四面体结构，也可以为平面四边形结构，B错误；[Cu(NH3)4]SO4属于离子化合物，含有离子键，N—H为极性共价键，Cu—N为配位键，C正确；[Pt(NH3)6]2＋
中，NH3可以看为一个整体，显0价，[PtCl4]2－中，Cl显－1价，故它们的中心离子的化合价都是＋2价，D正确。
7．下列关于配合物的说法不正确的是( )
A．许多过渡金属的离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多
B．配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键结合
C．配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对
D．中心离子所结合配体的个数称为配位数，不同离子的配位数可能不同
答案 B
解析 许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多，A项正确；配合物中中心离子与配体间是以配位键结合，配离子与酸根离子间是以离子键结合，B项错误；配合物中中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对，C项正确；配位数指形成配离子时配体的个数，不同离子的配位数可能相同也可能不同，D项正确。
8．把CoCl2溶于水后加氨水先生成的Co(OH)2沉淀后溶解，再加氨水，生成了[Co(NH3)6]Cl2，此时向溶液中通入空气，得到的产物中有一种其组成可以用CoCl3·5NH3表示，Co的配位数是6，把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液，则析出氯化银沉淀。经测定，每1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl。下列说法错误的是( )
A．产物中CoCl3·5NH3的配位体为氨分子和氯离子
B．通入空气后得到的溶液中含有[Co(NH3)5Cl]2＋
C．[Co(NH3)6]Cl2中心离子的价电子排布式为3d54s2
D．[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键
答案 C
解析 配合物的内界不能电离，外界可以电离。Co的配位数是6，把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液，每1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl，说明外界有2个Cl－，所以CoCl3·5NH3可表示为[Co(NH3)5Cl] Cl2。由以上分析可知，CoCl3·5NH3的配位体为5个氨分子和1个氯离子，故A正确；[Co(NH3)5Cl]Cl2电离出[Co(NH3)5Cl]2＋和Cl－，所以通入空气后得到的溶液含有[Co(NH3)5Cl]2＋，故B正确；[Co(NH3)6]Cl2中心离子是Co2＋，价电子排布式为3d7，故C错误；[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键，故D正确。
9．[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间结构，[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3被2个Cl－取代，能得到2种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为( )
A．正四面体形 B．正方形
C．三角锥形 D．无法确定
答案 B
解析 由[Cu(NH3)4]2＋的组成知其空间结构只能是正四面体形或正方形，由于其二氯取代产物有两种，而正四面体形结构的二氯取代产物只有一种，故B项正确。
10．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( )
A．配合物中中心原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分子均为Pt4＋配体
D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不配位
答案 C
解析 配合物中中心原子的电荷数为4，配位数为6，故A错误；该配合物应是八面体结构，Pt与6个配体成键，故B错误；由分析可知，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，形成的配合物为PtCl4(NH3)2，故C正确，D错误。
11．NH3和BF3可以通过配位键形成化合物NH3BF3，下列说法正确的是( )
A．NH3、BF3两分子都是平面三角形分子
B．NH3、BF3两分子的中心原子采取的都是sp3杂化
C．形成配合物时NH3中N原子提供的是孤电子对，BF3中B原子提供空轨道
D．形成配合物时BF3中B原子提供的是孤电子对，NH3中N原子提供空轨道
答案 C
解析 NH3是三角锥形分子，A项错误；NH3中N的杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，采取的是sp3杂化，BF3中B形成3个σ键，无孤电子对，B原子的杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，采取的是sp2杂化，B项错误；NH3BF3中B原子有空轨道，N原子有孤电子对，所以NH3提供孤电子对，BF3提供空轨道，形成配位键，C项正确、D项错误。
12．如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，下列有关叙述正确的是( )
A．示意图中的两个氧原子的杂化类型无法确定
B．该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子
C．该叶绿素是配合物，其配体是N元素
D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物
答案 B
解析 由结构示意图知，两个氧原子均形成了两个σ键，故均为sp3杂化，故A错误；Mg的最高化合价为＋2价，而化合物中Mg与4个氮原子形成化学键，由此可以判断该化合物中Mg与N间存在配位键，该物质为配合物，B项正确；因氮原子还与碳原子成键，因此只能说氮原子是配位原子而不能说是配体，故C错误；该叶绿素是配合物，不是高分子化合物，故D错误。
13．关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是( )
A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是Ti2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目之比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有的Cl－均被完全沉淀
答案 C
解析 A项，配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O配位体是Cl－和H2O，配位数是6，错误；C项，配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，内界Cl－数目为1，外界Cl－数目为2，内界和外界中的Cl－的数目之比是1∶2，正确；D项，加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl－与Ag＋反应，内界配位离子Cl－不与Ag＋反应，错误。
14．Co(Ⅲ)的八面体配合物为CoClm·nNH3，若1 mol该配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值是( )
A．m＝1，n＝5 B．m＝3，n＝4
C．m＝5，n＝1 D．m＝4，n＝5
答案 B
解析 Co(Ⅲ)的八面体配合物为CoClm·nNH3，CoClm·nNH3呈电中性，因为NH3为中性分子，故m的值为3，而1 mol该配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则其内界中只含2个氯离子，又因为该配合物为八面体，则中心原子的配位数为6，所以n的值为4，即该配合物的结构是[CoCl2(NH3)4]Cl。
15．如图所示，a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A．a和b中N原子均采取sp3杂化
B．b中Ca2＋的配位数为4
C．a中配位原子是C原子
D．b中含有共价键、离子键和配位键
答案 A
解析 A项，a中N原子有3对σ键电子对，含有1对孤电子对，b中N原子有4对σ键电子对，没有孤电子对，则a、b中N原子均采取sp3杂化，正确；B项，b为配离子，Ca2＋的配位数为6，错误；C项，a不是配合物，错误；D项，钙离子与N、O之间形成配位键，其他原子之间形成共价键，不含离子键，错误。
16．铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间结构，画出[Cu(OH)4]2－
的结构示意图________。
(2)胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列有关胆矾的说法正确的是________(填字母)。
A．所有氧原子都采取sp3杂化
B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键
C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1
D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去
答案 (1)
(2)D
解析 (1)Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。
(2)A项，与S相连的氧原子没有杂化；B项，氢键不是化学键；C项，Cu2＋的价电子排布式为3d9；D项，由图可知，胆矾中有1个H2O与其他微粒靠氢键结合，易失去，有4个H2O与Cu2＋以配位键结合，较难失去。
17．填写下列空白：
(1)下列不属于配合物的是________(填字母)。
A．[Cu(H2O)4]SO4·H2O
B．[Ag(NH3)2]OH
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．Na[Al(OH)4]
(2)在配合离子[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤电子对的微粒是________________，画出配合离子[Cu(NH3)4]2＋中的配位键________。
答案 (1)C
(2)Fe3＋
18．(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3____________，CoCl3·4NH3(绿色和紫色)________。
②上述配合物中，中心离子的配位数都是________。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成红色，该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合，请按要求填空：
①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供________，SCN－提供________，二者通过配位键结合。
②所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比为1∶1配合所得离子显红色，含该离子的配合物的化学式是________。
答案 (1)①[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)4Cl2]Cl ②6
(2)①空轨道 孤电子对 ②[Fe(SCN)]Cl2
解析 (1)CoCl3·6NH3中有3个Cl－为外界离子，配体为6个NH3，化学式为[Co(NH3)6]Cl3；CoCl3·4NH3(绿色和紫色)中有1个Cl－为外界离子，配体为4个NH3和2个Cl－，化学式均为[Co(NH3)4Cl2]Cl。②这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl，其配位数都是6。(2)①Fe3＋与SCN－反应生成的配合物中，Fe3＋提供空轨道，SCN－提供孤电子对，二者通过配位键结合。②Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。
19．碳、氮、氧、氟、硫是中学常见的非金属元素，铁离子可与由它们组成的SCN－、CN－、F－等形成很多配合物。
(1)基态Fe原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________，电子数为____________。
(2)已知(CN)2是直线形分子，并有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为________；在配合物[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤电子对的微粒是________。
(3)配合物K4[Fe(CN)6]中不存在的作用力是________(填字母)。
A．共价键 B．离子键
C．非极性键 D．配位键
(4)肼(N2H4)可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键有____mol。
(5)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是______(填字母)。
a．CF4 b．CH4 c．NH d．H2O
答案 (1)N 16 2 (2)4∶3 Fe3＋ (3)C (4)3 (5)c
解析 (1)Fe原子核外电子数为26，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，电子占据的最高能层符号为N，该能层具有的原子轨道数为1＋3＋5＋7＝16，电子数为2。(2)(CN)2是直线形分子，并有对称性，结构式为N≡C—C≡N，(CN)2中π键和σ键的个数比为4∶3；根据配合物化学式可知，[Fe(SCN)]2＋中提供空轨道接受孤电子对的微粒应该是铁离子。(3)钾离子和六氰合亚铁离子之间是离子键，六氰合亚铁离子[Fe(CN)6]4－中Fe2＋与CN－形成配位键，CN－中存在C≡N，为极性共价键，故不存在非极性共价键。(4)若该反应中有4 mol N—H断裂，参加反应的N2H4为1 mol，生成氮气为1.5 mol，氮气分子结构式为N≡N，氮氮三键中含有2个π键，形成π键的物质的量为2×1.5 mol＝3 mol。(5)F、O、N电负性很大，与H元素形成的微粒之间可以形成氢键，正四面体顶点N原子与嵌入空腔的微粒形成4个氢键，该微粒应含有4个H原子，选项中只有NH符合。
[核心素养发展目标] 1.能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法，能判断常见的配合物。2.能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结构决定性质”的认知模型。3.了解超分子的结构特点与性质。
一、配位键
1．概念
由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。
2．表示方法
配位键常用A—B表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫给予体，B是接受孤电子对的原子，叫接受体。
如：H3O＋的结构式为；NH的结构式为。
3．配位键的形成条件
(1)成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
(2)成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
(3)配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。
1．共价键有饱和性，但NH3为什么仍能与H＋结合生成NH呢？
提示 NH3有孤电子对，H＋有空轨道，NH3中的孤电子对进入H＋的空轨道，两者共用形成化学键。
2．H2O与H3O＋相比
(1)中心原子的杂化方式是否相同？
提示 相同，都呈sp3杂化。
(2)微粒空间结构是否相同？
提示 不同。H2O呈V形，H3O＋呈三角锥形。
(3)微粒中的键角是否相同？若不同，哪个键角大？
提示 不同。H3O＋中键角大。因为H2O中心氧原子有2个孤电子对，而H3O＋中心氧原子有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的作用力大。
1．下列不能形成配位键的组合是( )
A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋
C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋
答案 D
解析 配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。
2．下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是( )
①H2O ②NH3 ③F－ ④CN－ ⑤CO
A．①② B．①②③
C．①②④ D．①②③④⑤
答案 D
解析 题中各微粒都含有孤电子对。
3．化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3。
(1)配位键的形成条件是_____________________________________________________。
(2)在NH3·BF3中，________原子提供孤电子对，________原子接受电子。
答案 (1)形成配位键的一方能够提供孤电子对，另一方能够提供空轨道
(2)氮(或N) 硼(或B)
解析 (1)微粒间形成配位键的条件：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有空轨道的原子或离子。(2)在NH3·BF3中，B原子是提供空轨道、N原子提供孤电子对，B、N之间形成配位键。
二、配合物
1．概念
通常把金属离子或原子(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)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。
2．组成
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示：
(1)中心原子：提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
(2)配体：提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N，H2O中的O等。
(3)配位数：直接与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。
3．常见配合物的形成实验
实验操作 实验现象 有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色的透明溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH、Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－、[Cu(NH3)4]2＋＋SO＋H2O[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
溶液变为红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
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 Ag＋＋Cl－===AgCl↓、 AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－
4.配合物的形成对性质的影响
(1)颜色改变，如Fe(SCN)3的形成。
(2)溶解度改变，如AgCl沉淀可溶于氨水得到[Ag(NH3)2]＋。
1．回答下列关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的问题。
(1)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中提供孤电子对的是什么？
提示 Cl－、H2O。
(2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在溶液中电离出什么离子？
提示 [TiCl(H2O)5]2＋、Cl－。
(3)1 mol [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O与足量AgNO3溶液反应，产生沉淀的物质的量是多少？
提示 2 mol。
2．(1)人体内血红蛋白是Fe2＋卟啉配合物，Fe2＋与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中Fe2＋也能形成配合物。根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。
提示 血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。
(2)[Cu(NH3)4]2＋与[Cu(H2O)4]2＋哪个配位离子更稳定？原因是什么？
提示 [Cu(NH3)4]2＋更稳定。因为N和O都有孤电子对，但O电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O大。
(3)NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？
提示 电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。
(1)配合物的稳定性
配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子(或离子)的金属原子(或离子)相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
(2)配位键的稳定性
①电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。
②接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。
③配位键越强，配合物越稳定。如Cu2＋—OH－＜Cu2＋—NH3＜H＋—NH3。
1．正误判断
(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)有配位键的化合物就是配位化合物( )
(4)配位化合物都很稳定( )
(5)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可与AgNO3反应生成AgCl沉淀( )
(6)Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子与配体构成的( )
答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
2．下列化合物属于配合物的是( )
A．Cu2(OH)2SO4 B．NH4Cl
C．[Zn(NH3)4]SO4 D．KAl(SO4)2
答案 C
解析 硫酸四氨合锌([Zn(NH3)4]SO4)中二价锌离子是中心离子，四个氨分子在锌离子的四周，是配体，中心离子和配体以配位键结合形成内界，也叫配离子，硫酸根离子处于外界，也叫外界离子，内界和外界构成配合物。
3．某物质A的实验式为CoCl3·4NH3，1 mol A中加入足量的AgNO3溶液中能生成1 mol白色沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( )
A．Co3＋只与NH3形成配位键
B．配合物配位数为3
C．该配合物可能是平面正方形结构
D．此配合物可写成[Co(NH3)4 Cl2] Cl
答案 D
解析 由题意可知，Cl－与NH3均与Co3＋形成配位键，A错误；配合物中中心原子的电荷数为3、配位数为6，B错误；该配合物应呈八面体结构，Co与6个配体成键，C错误。
确定配合物化学式的基本步骤
三、超分子
1．定义：超分子是由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。
特别提醒 (1)超分子定义中的分子是广义的，包括离子。(2)超分子有的是有限的，有的是无限伸展的。
2．超分子的两个重要特征是分子识别和自组装。
1．冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？
提示 共价键。
2．冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？
提示 阴离子，离子晶体。
1．下列关于超分子的说法不正确的是( )
A．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
B．超分子都是无限伸展的
C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子
D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装特征
答案 B
解析 超分子有的是有限的，有的是无限伸展的，B项错误。
2．我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，微观结构如图所示。下列叙述正确的是( )
A．SiO2与干冰的晶体结构相似
B．SiO2耐腐蚀，不与任何酸反应
C．该SiO2超分子纳米管具有分子识别和自组装特征
D．光纤的主要成分是SiO2，具有导电性
答案 C
解析 SiO2是共价晶体而干冰是分子晶体，二者晶体结构不相似，A项错误；SiO2耐腐蚀，但可与氢氟酸反应，B项错误；超分子的两个重要特征是分子识别和自组装，C项正确；光纤的主要成分是SiO2，二氧化硅不导电，D项错误。
1．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中的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
答案 B
解析 配合物中不一定只含配位键，也可能含有其他化学键，B项错误。
2．下列物质：①H3O＋、②[B(OH)4]－、③CH3COO－、④NH3、⑤CH4中存在配位键的是( )
A．①② B．①③ C．④⑤ D．②④
答案 A
解析 H2O分子中各原子已达到稳定结构，H3O＋是H＋和H2O中的O形成配位键；[B(OH)4]－
是3个OH－与B原子形成3个共价键，还有1个OH－的O与B形成配位键，而其他物质中均不存在配位键，故选A。
3．向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是( )
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋
C．反应后的溶液中Cu2＋的浓度增加了
D．在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道
答案 B
解析 发生的反应为Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH，Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，Cu2＋转化为配离子，浓度减小，A错误；[Cu(NH3)4]2＋是深蓝色的，B正确；Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对，D错误。
4．0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量的AgNO3处理，产生0.01 mol AgCl沉淀，此氯化铬最可能是( )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
答案 C
解析 0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量的AgNO3处理，产生0.01 mol AgCl沉淀，说明1 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)中有1 mol氯离子在外界，其余在内界，而正三价铬配位数为六，则此氯化铬最可能是[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O，C正确。
5．Cu2＋能与NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位数为4的配合物。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。
①画出配离子[Cu(OH)4]2－中的配位键：___________。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外，还存在的化学键类型有____________(填字母)。
A．离子键 B．金属键
C．极性共价键 D．非极性共价键
(2)金属铜与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生反应：Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是__________________________________
______________________________________________________________________________。
答案 (1)① ②AC
(2)过氧化氢为氧化剂，将Cu氧化为Cu2＋，氨分子与Cu2＋形成配位键
解析 (1)①Cu2＋含有空轨道，OH－含有孤电子对，可形成配位键，配离子[Cu(OH)4]2－中1个Cu2＋与4个OH－形成配位键，可表示为；②Na2[Cu(OH)4]为离子化合物，含有离子键，并且O—H为极性共价键，故选AC。(2)过氧化氢可氧化Cu生成Cu2＋，Cu2＋与氨分子形成配位键。
题组一 配位键
1．下列各种说法中错误的是( )
A．形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对
B．配位键是一种特殊的共价键
C．配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子
D．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
答案 D
解析 微粒间形成配位键的条件是：一方是能够提供孤电子对的原子或离子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子或离子，故A正确；配位键是一种特殊的共价键，故B正确；在配位化合物中，配体可以是分子、原子、离子等，如氨、水、SCN－等，故C正确；形成共价键的成键原子不一定有未成对电子，如配位键中就是一方提供孤电子对，双方共用，故D错误。
2．以下微粒含配位键的是( )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)3 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧ B．①④⑤⑥⑦⑧
C．③④⑤⑥⑦ D．全部
答案 B
解析 ①氢离子提供空轨道，N2H4中氮原子提供孤电子对，所以能形成配位键，N2H含有配位键，故正确；②甲烷中碳原子满足8电子稳定结构，氢原子满足2电子稳定结构，无空轨道，无孤电子对，CH4不含有配位键，故错误；③OH－电子式为，无空轨道，OH－不含有配位键，故错误；④氨气分子中氮原子含有孤电子对，氢离子提供空轨道，可以形成配位键，NH含有配位键，故正确；⑤Fe(CO)3中Fe原子提供空轨道，CO提供孤电子对，可以形成配位键，故正确；⑥SCN－的电子式，铁离子提供空轨道，硫原子提供孤电子对，Fe(SCN)3含有配位键，故正确；⑦H3O＋中O提供孤电子对，H＋提供空轨道，二者形成配位键，H3O＋含有配位键，故正确；⑧Ag＋有空轨道，NH3中的氮原子提供孤电子对，可以形成配位键，[Ag(NH3)2]OH含有配位键，故正确。
3．若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是( )
A．X、Y只能是分子
B．X、Y只能是离子
C．若X提供空轨道，则Y至少要提供一个孤电子对
D．一定是X提供空轨道，Y提供孤电子对
答案 C
解析 形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子，还可以一种是分子、一种是离子，但必须是一种微粒提供空轨道、另一种微粒提供孤电子对，A、B项错误，C项正确。
题组二 配合物的理解及应用
4．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Fe3＋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
答案 A
解析 二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，硅酸钠和水都不是配合物，所以与配合物的形成无关，故选A；银离子和氨水反应生成氢氧化银沉淀，氢氧化银能和氨水反应生成银氨配合物，与配合物的形成有关，故不选B；铁离子和硫氰化钾溶液反应生成硫氰化铁配合物，与配合物的形成有关，故不选C；铜离子和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜和氨水反应生成[Cu(NH3)4](OH)2，与配合物的形成有关，故不选D。
5．某物质的结构如图所示：
下列有关该物质的分析中正确的是( )
A．该物质分子中不存在σ键
B．该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力
C．该物质是一种配合物，其中Ni为中心原子
D．该物质的分子中C、N、O均存在孤电子对
答案 C
解析 选项A，该物质中碳原子之间、碳氢原子间、碳氮原子间等，均存在σ键；选项B，该物质中H、O间存在氢键，C与其他原子间存在共价键，Ni、N之间存在配位键，所以该物质的分子内存在氢键、共价键、配位键三种作用力；选项C，Ni具有空轨道，接受孤电子对，是配合物的中心原子；选项D，C最外层的4个电子全部参与成键，没有孤电子对。
6．下列说法错误的是( )
A．[Ag(NH3)2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键，空间结构为直线形
B．配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构，配位数为6的配合单元一定呈正八面体结构
C．[Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键
D．[Pt(NH3)6]2＋和[PtCl4]2－中，其中心离子的化合价都是＋2价
答案 B
解析 Ag＋价电子排布式为4d10,4d轨道电子全充满，则一个5s轨道和1个5p轨道参与杂化形成两个杂化轨道，这两个杂化轨道接受两个氮原子中提供的孤电子对而形成两个配位键，所以中心原子与配位体形成配位键的杂化轨道类型是sp杂化，空间结构为直线形，A正确；配位数为4的配合物可以为四面体结构，也可以为平面四边形结构，B错误；[Cu(NH3)4]SO4属于离子化合物，含有离子键，N—H为极性共价键，Cu—N为配位键，C正确；[Pt(NH3)6]2＋
中，NH3可以看为一个整体，显0价，[PtCl4]2－中，Cl显－1价，故它们的中心离子的化合价都是＋2价，D正确。
7．下列关于配合物的说法不正确的是( )
A．许多过渡金属的离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多
B．配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键结合
C．配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对
D．中心离子所结合配体的个数称为配位数，不同离子的配位数可能不同
答案 B
解析 许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多，A项正确；配合物中中心离子与配体间是以配位键结合，配离子与酸根离子间是以离子键结合，B项错误；配合物中中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对，C项正确；配位数指形成配离子时配体的个数，不同离子的配位数可能相同也可能不同，D项正确。
8．把CoCl2溶于水后加氨水先生成的Co(OH)2沉淀后溶解，再加氨水，生成了[Co(NH3)6]Cl2，此时向溶液中通入空气，得到的产物中有一种其组成可以用CoCl3·5NH3表示，Co的配位数是6，把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液，则析出氯化银沉淀。经测定，每1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl。下列说法错误的是( )
A．产物中CoCl3·5NH3的配位体为氨分子和氯离子
B．通入空气后得到的溶液中含有[Co(NH3)5Cl]2＋
C．[Co(NH3)6]Cl2中心离子的价电子排布式为3d54s2
D．[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键
答案 C
解析 配合物的内界不能电离，外界可以电离。Co的配位数是6，把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液，每1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl，说明外界有2个Cl－，所以CoCl3·5NH3可表示为[Co(NH3)5Cl] Cl2。由以上分析可知，CoCl3·5NH3的配位体为5个氨分子和1个氯离子，故A正确；[Co(NH3)5Cl]Cl2电离出[Co(NH3)5Cl]2＋和Cl－，所以通入空气后得到的溶液含有[Co(NH3)5Cl]2＋，故B正确；[Co(NH3)6]Cl2中心离子是Co2＋，价电子排布式为3d7，故C错误；[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键，故D正确。
9．[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间结构，[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3被2个Cl－取代，能得到2种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为( )
A．正四面体形 B．正方形
C．三角锥形 D．无法确定
答案 B
解析 由[Cu(NH3)4]2＋的组成知其空间结构只能是正四面体形或正方形，由于其二氯取代产物有两种，而正四面体形结构的二氯取代产物只有一种，故B项正确。
10．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( )
A．配合物中中心原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分子均为Pt4＋配体
D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不配位
答案 C
解析 配合物中中心原子的电荷数为4，配位数为6，故A错误；该配合物应是八面体结构，Pt与6个配体成键，故B错误；由分析可知，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，形成的配合物为PtCl4(NH3)2，故C正确，D错误。
11．NH3和BF3可以通过配位键形成化合物NH3BF3，下列说法正确的是( )
A．NH3、BF3两分子都是平面三角形分子
B．NH3、BF3两分子的中心原子采取的都是sp3杂化
C．形成配合物时NH3中N原子提供的是孤电子对，BF3中B原子提供空轨道
D．形成配合物时BF3中B原子提供的是孤电子对，NH3中N原子提供空轨道
答案 C
解析 NH3是三角锥形分子，A项错误；NH3中N的杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，采取的是sp3杂化，BF3中B形成3个σ键，无孤电子对，B原子的杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，采取的是sp2杂化，B项错误；NH3BF3中B原子有空轨道，N原子有孤电子对，所以NH3提供孤电子对，BF3提供空轨道，形成配位键，C项正确、D项错误。
12．如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，下列有关叙述正确的是( )
A．示意图中的两个氧原子的杂化类型无法确定
B．该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子
C．该叶绿素是配合物，其配体是N元素
D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物
答案 B
解析 由结构示意图知，两个氧原子均形成了两个σ键，故均为sp3杂化，故A错误；Mg的最高化合价为＋2价，而化合物中Mg与4个氮原子形成化学键，由此可以判断该化合物中Mg与N间存在配位键，该物质为配合物，B项正确；因氮原子还与碳原子成键，因此只能说氮原子是配位原子而不能说是配体，故C错误；该叶绿素是配合物，不是高分子化合物，故D错误。
13．关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是( )
A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是Ti2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目之比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有的Cl－均被完全沉淀
答案 C
解析 A项，配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O配位体是Cl－和H2O，配位数是6，错误；C项，配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，内界Cl－数目为1，外界Cl－数目为2，内界和外界中的Cl－的数目之比是1∶2，正确；D项，加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl－与Ag＋反应，内界配位离子Cl－不与Ag＋反应，错误。
14．Co(Ⅲ)的八面体配合物为CoClm·nNH3，若1 mol该配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值是( )
A．m＝1，n＝5 B．m＝3，n＝4
C．m＝5，n＝1 D．m＝4，n＝5
答案 B
解析 Co(Ⅲ)的八面体配合物为CoClm·nNH3，CoClm·nNH3呈电中性，因为NH3为中性分子，故m的值为3，而1 mol该配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则其内界中只含2个氯离子，又因为该配合物为八面体，则中心原子的配位数为6，所以n的值为4，即该配合物的结构是[CoCl2(NH3)4]Cl。
15．如图所示，a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。下列叙述正确的是( )
A．a和b中N原子均采取sp3杂化
B．b中Ca2＋的配位数为4
C．a中配位原子是C原子
D．b中含有共价键、离子键和配位键
答案 A
解析 A项，a中N原子有3对σ键电子对，含有1对孤电子对，b中N原子有4对σ键电子对，没有孤电子对，则a、b中N原子均采取sp3杂化，正确；B项，b为配离子，Ca2＋的配位数为6，错误；C项，a不是配合物，错误；D项，钙离子与N、O之间形成配位键，其他原子之间形成共价键，不含离子键，错误。
16．铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间结构，画出[Cu(OH)4]2－
的结构示意图________。
(2)胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列有关胆矾的说法正确的是________(填字母)。
A．所有氧原子都采取sp3杂化
B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键
C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1
D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去
答案 (1)
(2)D
解析 (1)Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。
(2)A项，与S相连的氧原子没有杂化；B项，氢键不是化学键；C项，Cu2＋的价电子排布式为3d9；D项，由图可知，胆矾中有1个H2O与其他微粒靠氢键结合，易失去，有4个H2O与Cu2＋以配位键结合，较难失去。
17．填写下列空白：
(1)下列不属于配合物的是________(填字母)。
A．[Cu(H2O)4]SO4·H2O
B．[Ag(NH3)2]OH
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．Na[Al(OH)4]
(2)在配合离子[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤电子对的微粒是________________，画出配合离子[Cu(NH3)4]2＋中的配位键________。
答案 (1)C
(2)Fe3＋
18．(1)配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3____________，CoCl3·4NH3(绿色和紫色)________。
②上述配合物中，中心离子的配位数都是________。
(2)向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成红色，该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以以其他个数比配合，请按要求填空：
①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供________，SCN－提供________，二者通过配位键结合。
②所得Fe3＋与SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比为1∶1配合所得离子显红色，含该离子的配合物的化学式是________。
答案 (1)①[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)4Cl2]Cl ②6
(2)①空轨道 孤电子对 ②[Fe(SCN)]Cl2
解析 (1)CoCl3·6NH3中有3个Cl－为外界离子，配体为6个NH3，化学式为[Co(NH3)6]Cl3；CoCl3·4NH3(绿色和紫色)中有1个Cl－为外界离子，配体为4个NH3和2个Cl－，化学式均为[Co(NH3)4Cl2]Cl。②这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl，其配位数都是6。(2)①Fe3＋与SCN－反应生成的配合物中，Fe3＋提供空轨道，SCN－提供孤电子对，二者通过配位键结合。②Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子为[Fe(SCN)]2＋，故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。
19．碳、氮、氧、氟、硫是中学常见的非金属元素，铁离子可与由它们组成的SCN－、CN－、F－等形成很多配合物。
(1)基态Fe原子中，电子占据的最高能层符号为________，该能层具有的原子轨道数为________，电子数为____________。
(2)已知(CN)2是直线形分子，并有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为________；在配合物[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤电子对的微粒是________。
(3)配合物K4[Fe(CN)6]中不存在的作用力是________(填字母)。
A．共价键 B．离子键
C．非极性键 D．配位键
(4)肼(N2H4)可用作火箭燃料，燃烧时发生的反应是N2O4(l)＋2N2H4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)，若该反应中有4 mol N—H断裂，则形成的π键有____mol。
(5)图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是______(填字母)。
a．CF4 b．CH4 c．NH d．H2O
答案 (1)N 16 2 (2)4∶3 Fe3＋ (3)C (4)3 (5)c
解析 (1)Fe原子核外电子数为26，基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，电子占据的最高能层符号为N，该能层具有的原子轨道数为1＋3＋5＋7＝16，电子数为2。(2)(CN)2是直线形分子，并有对称性，结构式为N≡C—C≡N，(CN)2中π键和σ键的个数比为4∶3；根据配合物化学式可知，[Fe(SCN)]2＋中提供空轨道接受孤电子对的微粒应该是铁离子。(3)钾离子和六氰合亚铁离子之间是离子键，六氰合亚铁离子[Fe(CN)6]4－中Fe2＋与CN－形成配位键，CN－中存在C≡N，为极性共价键，故不存在非极性共价键。(4)若该反应中有4 mol N—H断裂，参加反应的N2H4为1 mol，生成氮气为1.5 mol，氮气分子结构式为N≡N，氮氮三键中含有2个π键，形成π键的物质的量为2×1.5 mol＝3 mol。(5)F、O、N电负性很大，与H元素形成的微粒之间可以形成氢键，正四面体顶点N原子与嵌入空腔的微粒形成4个氢键，该微粒应含有4个H原子，选项中只有NH符合。