选择性必修2 3.4 配合物 超分子 同步练习题(含解析)

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第三章 第四节 配合物 超分子 同步练习题
一、选择题（本题共有15小题，每小题4分，共60分，每小题只有一个正确选项）
1． 下列配合物的配位数不是6的是(　　)
A．Na3[AlF6] B．Na2[SiF6]
C．[Cu(NH3)4]Cl2 D．[Pt(NH3)2Cl4]Cl4
2． 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
3． 向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是(　　)
A．[Co(NH3)4Cl2]Cl B．[Co(NH3)3Cl3]
C．[Co(NH3)6]Cl3 D．[Co(NH3)5Cl]Cl2
4． 下列关于超分子的说法不正确的是(　　)
A．C70属于超分子
B．超分子有的是有限的，有的是无限伸展的
C．C60与“杯酚”可通过分子间作用力形成超分子
D．超分子具有“分子识别”“自组装”两大重要特征
5． 关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物，下列说法中正确的是(　　)
A．配体是Cl－和H2O，配位数是9
B．1 mol[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O含有σ键的数目为12NA
C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
6． N2的结构可以表示为，CO的结构可以表示为，其中椭圆框表示π键，下列说法中不正确的是(　　)
A．N2分子与CO分子中都含有三键
B．CO分子中有一个π键是配位键
C．N2与CO互为等电子体
D．N2与CO的化学性质相同
7． 2016年诺贝尔化学奖授予在合成分子机器领域做出贡献的三位科学家。分子机器是一种特殊的超分子体系，当体系受到外在刺激(如pH变化、吸收光子、电子得失等)时，分子组分间原有作用被破坏，各组分间发生类似于机械运动的某种热运动。下列说法不正确的是(　　)
A．驱动分子机器时，需要对体系输入一定的能量
B．分子状态的改变会伴随能量变化，属于化学变化
C．氧化还原反应有可能是刺激分子机器体系的因素之一
D．光照有可能使分子产生类似于机械运动的某种热运动
8． 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FeCl3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
9． B和Al为同族元素，下列说法错误的是(　　)
A．BF3和AlF3都可以与F－形成配位键
B．H3BO3为三元酸，Al(OH)3呈两性
C．共价键的方向性使晶体B有脆性，原子层的相对滑动使金属Al有延展性
D．B和Al分别与N形成的共价晶体，均具有较高硬度和熔点
10．缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构(一个原子通过共享电子使其价层电子数达到8，H原子达到2所形成的稳定分子结构)要求的一类化合物。下列说法错误的是(　　)
A．NH3、BF3、BF中只有BF3是缺电子化合物
B．BF3、BF中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3
C．BF3与NH3反应时有配位键生成
D．BF的键角小于NH3
11．如图所示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．该叶绿素只含有H、Mg、C元素
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，其配位体是N元素
D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物
12．向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是(　　)
A．开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液
B．Cu(OH)2溶于浓氨水的离子方程式是Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH
C．开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解形成深蓝色溶液
D．开始生成Cu(OH)2，之后生成更稳定的配合物
13．向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，下列关于实验现象的叙述不正确的是(　　)
A．先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失
B．生成的沉淀为AgCl，它不溶于水，但溶于氨水，重新电离成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)2Cl
D．若向AgNO3溶液中直接滴加氨水，产生的现象也是先出现白色沉淀后又消失
14．胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：
下列说法正确的是(　　)
A．在上述结构示意图中，所有氧原子都采用sp2杂化
B．在上述结构示意图中，存在配位键、共价键，不存在离子键
C．胆矾是分子晶体，分子间存在氢键
D．胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去
15．硼砂是含结晶水的四硼酸钠,其阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图所示,下列叙述正确的是(　　)
A．Xm- 的化学式为(H4B4O9)2-
B．硼原子轨道的杂化类型都为sp2杂化
C．配位键存在于4、6原子之间
D．硼砂晶体中有离子键、配位键两种化学键
二、填空题（本题包括4个小题，共40分）
16．(10分)配位键是一种特殊的共价键，即共用电子对由某原子单方面提供和另一缺电子的粒子结合。如NH就是由NH3(氮原子提供电子对)和H＋(缺电子)通过配位键形成的。据此，回答下列问题：
(1)下列粒子中可能存在配位键的是________。
A．CO2 B．H3O＋ C．CH4 D．H2SO4
(2)硼酸(H3BO3)溶液呈酸性，试写出其电离方程式：_______________________。
(3)科学家对H2O2结构的认识经历了较为漫长的过程，最初科学家提出了两种观点：
甲：、乙：H—O—O—H，式中O→O表示配位键，在化学反应中O→O键遇到还原剂时易断裂。化学家Baeyer和Villiyer为研究H2O2的结构，设计并完成了下列实验：
a．将C2H5OH与浓硫酸反应生成(C2H5)2SO4和水；
b．将制得的(C2H5)2SO4与H2O2反应，只生成A和H2SO4；
c．将生成的A与H2反应(已知该反应中H2作还原剂)。
①如果H2O2的结构如甲所示，实验c中化学反应方程式为(A写结构简式)______________。
②为了进一步确定H2O2的结构，还需要在实验c后添加一步实验d，请设计d的实验方案：
___________________________________________ 。
17．(10分)回答下列问题：
(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物提供孤电子对的原子是__________。
(2)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，________原子提供孤电子对，________原子提供空轨道。写出NH3·BF3的结构式，并用“→”表示出配位键______________。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内存在________(填字母序号)。
a．离子键　　　　 b．配位键 c．共价键 d．σ键
(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH 溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为___________________,
Na2[Cu(OH)4]中除配位键外，还存在的化学键类型是________(填字母)。
a．离子键　　 b．金属键　　 c．极性键　　 d．非极性键
(5)向氯化铜溶液中加入过量浓氨水，然后加入适量乙醇，溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]Cl2晶体，上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外，还有________和________。
18．(10分)回答下列问题：
(1)在NH4+中存在4个N—H共价键，则下列说法正确的是________(填字母，下同)。
a．4个共价键的键长完全相同
b．4个共价键的键长完全不同
c．原来的3个N—H的键长完全相同，但与通过配位键形成的N—H键不同
d．4个N—H键键长相同，但键能不同
e．NH4+中H—N—H夹角比NH3中H—N—H夹角小
(2)向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀，再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液，继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。下列说法不正确的是________(填字母序号)。
a．[Cu(NH3)4]SO4组成元素中电负性最大的是N元素
b．CuSO4晶体及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中S原子的杂化方式均为sp3
c．[Cu(NH3)4]SO4所含有的化学键有离子键、极性共价键和配位键
d．NH3分子内的H—N—H键角大于H2O分子内的H—O—H 键角
e．SO42- 的空间构型为正四面体形
f．[Cu(NH3)4]2+中，N原子是配位原子
g．NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化
(3)配离子[Cu(NH3)2(H2O)2]2+的中心离子是________，配位体是________，配位数为________，其含有的微粒间的作用力类型有______________。
19．（10分）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＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。
①基态锂离子核外能量最高的电子所处电子层符号为 ________。
②W中Li＋与孤电子对之间的作用属于________(填字母)。
A．离子键 B．共价键 C．配位键 D．氢键 E．以上都不是
(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________________。
(3)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。
①水分子中键角________(填“>”“<”或“＝”)109°28′。
②已知：冠醚Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。
加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是 。
1．答案：C
解析：A．Na3[AlF6]中配体为F-，配合物的配位数为6，故A不选；B．Na2[SiF6]中配体为F-，配合物的配位数为6，故B不选；C．[Cu(NH3)4]Cl2 中配合物的配位数为4，配体为NH3，故C选；
D．[Pt(NH3)2Cl4]Cl4配合物的配位数为6，配体为NH3和Cl-，故D不选。
2．答案：B
解析：超分子有的是有限的，有的是无限伸展的。
3．答案：B
解析：配合物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在Cl－，加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀生成。对于B项配合物分子[Co(NH3)3Cl3]，Co3＋、NH3、Cl－全处于内界，很难电离，不存在Cl－，所以不生成AgCl沉淀。
4．答案：A
解析：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。C70是一种分子，故不属于超分子。
5．答案：C
解析：在[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中，中心离子是Ti3＋，配体是Cl－、H2O，配位数为6，内界和外界的Cl－数目比是1∶2，配合物中，内界Cl－不与Ag＋反应，外界中的Cl－与Ag＋反应，1 mol [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O含σ键数目为(6＋5×2＋2)NA＝18NA，A、B、D错。
6．答案：D
解析：N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。
7．答案：B
解析：需要对体系输入一定的能量，才能驱动分子机器，故A正确；分子状态的改变是物态变化，属于物理变化，故B错误；电子的得失是氧化还原反应的本质，则发生氧化还原反应时可刺激分子机器体系，故C正确；光照可使光能转化为机械能，即光照能使分子产生类似于机械运动的某种热运动，故D正确。
8．答案：A
解析：对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于选项B，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配合物离子[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成了配合物离子[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配合物离子[Cu(NH3)4]2＋。
9．答案：B
解析：BF3和AlF3中B和Al均有空轨道，F－有孤电子，因此BF3和AlF3都可以与F－形成配位键，A正确；H3BO3为一元弱酸，Al(OH)3为两性氢氧化物，B错误；晶体B为共价晶体，共价键的方向性使晶体B有脆性，Al为金属晶体，原子层的相对滑动使金属Al有延展性，C正确；B和Al分别与N通过共价键形成共价晶体，共价晶体具有较高硬度和熔点，D正确。
10．答案：D
解析：NH3电子式为，符合路易斯结构，BF3电子式为，B原子价层电子数为6，不符合路易斯结构，BF电子式为，只有BF3是缺电子化合物，故A正确；BF3中心B原子价层电子对数为3＋×(3－1×3)＝3，为sp2杂化；BF中心B原子价层电子对数为4＋×(3＋1－4×1)＝4，为sp3杂化，故B正确；BF3与NH3反应时，NH3中N原子有孤电子对，BF3中B原子有空轨道，可生成配位键，故C正确；BF和NH3的中心原子均为sp3杂化，BF中心原子无孤电子对，NH3有一对孤电子对，根据价层电子对互斥理论，孤电子对对成键电子的斥力增大，键角减小，则BF的键角大于NH3，故D错误。
11．答案：B
解析：该化合物还含有O元素和N元素，A错误；Mg的最高化合价为+2，而化合物中Mg与4个N原子作用，由此可以判断该化合物中Mg与N原子间形成配位键，该物质为配合物，B正确，D错误；该化合物中配位原子为N原子，不能称N原子为配位体，同样也不能称N元素为配位体，因为配位体一般为离子或分子，C错误。
12．答案：A
解析：向CuCl2溶液中加入少量NaOH溶液，发生反应Cu2++2OH ===Cu(OH)2↓，Cu(OH)2沉淀为蓝色，再加入适量浓氨水，发生反应Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH ，形成深蓝色溶液，故A错误。
13．答案：B
解析：由于Ag+与NH3分子能通过配位键而发生反应：Ag++2NH3===[Ag(NH3)2]+，所以AgCl、AgOH等沉淀都能溶于氨水中。
14．答案：D
解析：H2O中O原子形成2个σ键，有2个孤电子对，为sp3杂化，硫酸根离子中羟基氧是sp3杂化，非羟基氧不是中心原子，不参与杂化，故A错误；在题述结构示意图中，存在O→Cu配位键，H—O、S—O共价键和配离子与硫酸根离子之间形成离子键，故B错误；胆矾是五水硫酸铜，胆矾是由水合铜离子及硫酸根离子构成的，属于离子晶体，故C错误；由于胆矾晶体中有两类结晶水，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，结合方式不同，因此受热时也会因温度不同而得到不同的产物，故D正确。
15．答案：A
解析：观察模型，1、3、5、6代表氧原子，2、4代表B原子,，可知Xm- 是(H4B4O9)m-，依据化合价H为+1，B为+3，O为-2，可得m=2，则Xm- 的化学式为(H4B4O9)2-，故A正确；根据图知，B原子价电子对数是3的采用sp2杂化、是4的采用sp3杂化，故B错误；含有空轨道的原子和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，4、5(或5、4)原子之间存在配位键，故C错误；硼砂晶体中有离子键、配位键和共价键三种化学键，故D错误。
16．答案：(1)BD　 (2)H3BO3＋H2OH＋＋[B(OH)4]－
(3)①＋H2→C2H5OC2H5＋H2O
②用无水硫酸铜检验c的反应产物中有没有水(或其他合理答案)
解析：本题综合考查配位键的形成和配合物的性质。(1)由题中信息可导出结论：凡能给出H＋的物质中一般含有配位键。(2)硼原子为缺电子原子，H3BO3的电离是B原子和水中的OH－形成配位键，水产生的H＋表现出酸性。
17．答案：(1)X　 (2)N　B　 (3)abcd
(4)　ac (5)离子键　配位键
解析：(1)BCl3分子中B原子采取sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道。B原子未杂化的1个2p轨道为空轨道，所以与X形成配位键时，X应提供孤电子对。(2)NH3中N原子为sp3杂化，N原子上有一对孤电子对，BF3中B原子为sp2杂化，杂化轨道与F原子形成3个共价键，故有一个2p空轨道，与NH3形成配位键。(3)N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，可见它是离子晶体，晶体内存在离子键、共价键、配位键、σ键。(4)Cu2+中存在空轨道,而OH-中O原子上有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。Na2[Cu(OH)4]为离子化合物，Na+与[Cu(OH)4]-之间以离子键结合，O—H键为极性键。(5)Cu2+提供空轨道，N原子提供孤电子对，Cu2+与NH3分子之间形成配位键，NH3分子中N、H原子之间以共价键结合，内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子Cl-以离子键结合。
18．答案：(1)a　 (2)ag (3)Cu2+　NH3、H2O　4　配位键、极性共价键
解析：(1)NH4+可看成NH3分子结合1个H+后形成的，在NH3中中心原子氮采取sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个氢原子形成3个σ键，由于孤电子对的排斥作用，所以空间构型为三角锥形，键角压缩至107.3°。但当有H+时，N原子的孤电子对会进入H+的空轨道，以配位键形成NH4+，这样N原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28′，故NH4+为正四面体形，4个N—H键完全一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。NH4+和NH3中的N原子均采取sp3杂化，NH4+中N原子无孤电子对，NH3中N原子有一对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用，故 NH4+中H—N—H键的夹角大于NH3分子中H—N—H键的夹角。(2)电负性：O>N，a不正确；S原子与4个O原子形成共价键，所以S原子采取sp3杂化，b正确；[Cu(NH3)4]SO4中SO42-与[Cu(NH3)4]2+以离子键结合,NH3、SO42-中含有极性共价键,[Cu(NH3)4]2+中含有配位键,c正确;NH3分子内N原子有1对孤电子对，H2O分子中O原子有2对孤电子对，H2O分子中孤电子对对共用电子对排斥作用大，所以H2O分子中H—O—H键角小于NH3分子中H—N—H键角，d正确; SO42-中S原子以4个σ键与4个O原子结合，S采取sp3杂化，故SO42-为正四面体形，e正确；[Cu(NH3)4]2+中N原子提供孤电子对，f正确；NH3中N为sp3杂化，g不正确。(3)由书写形式可以看出其中心离子是Cu2+，配位体是H2O、NH3两种，配位数为4。[Cu(NH3)2(H2O)2]2+中含有微粒间作用力有配位键及极性共价键。
19．答案：(1)①K　②C　(2)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　(3)①<　②冠醚Z可溶于烯烃，加入冠醚之中的K＋因静电作用将MnO带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果
解析：(1)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其电子层符号为K。Li＋提空空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成配位键。②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。(3)①水分子中氧原子的价电子对数是4，根据价层电子对互斥模型判断水分子价层电子对空间结构为四面体。由于水分子中O原子含有2个孤电子对，孤电子对之间的排斥力较强，导致水分子中键角小于109°28′。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MnO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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