2024人教版高中化学选择性必修2同步练习题--第四节　配合物与超分子（含解析）

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2024人教版高中化学选择性必修2同步
第三章　晶体结构与性质
第四节　配合物与超分子
基础过关练
题组一　配位键与配合物的组成与判断
1.下列说法正确的是(　　)
A.配位键只能存在于离子中
B.配位键同样具有饱和性和方向性
C.形成配位键的中心原子只能是金属元素原子
D.同一种配合物中,配体只能有一种
2.(2023山东名校联盟检测)下列反应过程中无配合物形成的是(　　)
A.配制银氨溶液
B.向澄清石灰水中通入过量CO2
C.向CuSO4溶液中滴加过量氨水
D.向FeCl3溶液中加入KSCN溶液
3.配位化合物的数量巨大,组成和结构形形色色,丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体和配位数分别为(　　)
A.Cu2+、NH3、4 　　　　B.Cu+、NH3、4
C.Cu2+、OH-、2　　　　D.Cu2+、NH3、2
4.(2022广东十五校联盟联考)关于配合物[Zn(NH3)4]Cl2的说法正确的是(　　)
A.配位数为6
B.配体为NH3和Cl-
C.[Zn(NH3)4]2+为内界
D.Zn2+和NH3以离子键结合
5.(2023辽宁沈阳重点高中郊联体联考)关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物,下列说法正确的是(　　)
A.配体是Cl-和H2O,配位数是5
B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中Cl-的数目比是1∶2
D.在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液,可以得到3 mol AgCl沉淀
6.某物质的实验式为PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3溶液也不产生沉淀,以强碱处理没有NH3放出,则关于此化合物的说法中正确的是(　　)
A.配合物中中心离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+的配体
D.配合物中Cl-与Pt4+配位,而NH3分子不配位
题组二　配合物的结构与性质
7.(2023天津武清城关中学等三校联考)已知反应:2[Co(H2O)6]2++10NH3+2N+H2O2 2[Co(NH3)6]3++14H2O,下列说法错误的是(　　)
A.NH3和H2O的中心原子的杂化类型相同
B.反应中H2O2作氧化剂,发生还原反应,被还原
C.NH3和H2O与Co3+的配位能力:NH3>H2O
D.1 mol [Co(H2O)6]2+中,含有的σ键数目为6×6.02×1023
8.许多过渡金属离子对多种配体有很强的结合力,能形成多种配合物。下列说法正确的是　(　　)
A.向配合物[TiCl2(H2O)4]Cl·2H2O的溶液中加入足量的AgNO3溶液,所有的Cl-均被沉淀
B.配合物Ni(CO)4常温下呈液态,易溶于CCl4、苯等有机溶剂
C.配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3和S
D.配合物[Ag(NH3)2]OH的配位数为6
9.(2023山东昌乐一中月考)(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,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:　　　　　　;
CoCl3·5NH3:　　　　　　;
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,还能以其他个数比配合。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1∶1配合所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是　　　　　。
③若Fe3+与SCN-以个数比1∶5配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为　　 　　　　　　　　　。
题组三　超分子
10.“杯酚”()能够分离C60和C70,其原理如图所示。下列说法错误的是(　　)
A.分离过程中“杯酚”能循环利用
B.“操作1”是过滤,“操作2”是分液
C.“杯酚”与C60形成了超分子
D.该过程体现了超分子的“分子识别”功能
11.(2023河北邯郸一中月考)冠醚是一类皇冠状的分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。18-冠-6可以通过图示方法制备。下列说法错误的是(　　)
A.18-冠-6分子中C、O都采用sp3杂化
B.18-冠-6可以适配任意碱金属离子
C.冠醚的空穴结构对离子有选择作用,在有机反应中可作催化剂
D.制取方法中(1)为取代反应,另一种产物为HCl
12.(2023重庆璧山来凤中学月考)冠醚能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并-18-冠-6与K+形成的超分子结构如图所示。下列说法错误的是(　　)
冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子(直径/pm)
15-冠-5 170~220 Na+(204)
18-冠-6 260~320 K+(276) Rb+(304)
21-冠-7 340~430 Cs+(334)
A.冠醚可以用来识别碱金属离子
B.二苯并-18-冠-6也能适配Li+
C.该冠醚分子中碳原子杂化方式有2种
D.一个超分子中配位键的数目为6
能力提升练
题组一　配合物的结构、性质及应用
1.(2023安徽灵璧一中月考)某物质的结构如下所示。下列关于该物质的说法正确的是(　　)
Cl
A.该配合物中Co3+为中心离子,NH3、Cl为配体
B.1个该物质中含有25个σ键
C.中心离子的配位数为4
D.NH3和Cl中心原子的杂化方式相同
2.(2023山东部分学校联考)[Zn(CN)4]2-在水溶液中可与HCHO发生反应生成[Zn(H2O)4]2+和HOCH2CN,设NA为阿伏加德罗常数的值,下列说法错误的是(　　)
A.HCHO分子中,碳原子轨道的杂化类型是sp2,分子的空间构型为平面三角形
B.1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3NA
C.HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型只有sp3
D.[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键,结构可表示为
3.如图钌配合物是一种金属钌(Ru)分子导线,有关说法错误的是(　　)
A.该配合物中与Ru配位的原子为Cl、C、P,配位数为6
B.1 mol该配合物有6 mol配位键
C.该钌配合物中Si原子的杂化方式为sp3
D.电负性大小顺序为Cl>P>Si
4.分子或配离子中含有两个或两个以上中心原子(离子)的配合物称为多核配合物,如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内界,下列说法正确的是(　　)
A.每个中心离子的配位数都为6
B.如图结构中的氯元素以Cl-形式存在,则该配合物的内界中含有极性键、非极性键和离子键
C.配合物内界中的C原子都是sp2杂化
D.如图结构中所有原子共平面
5.(2023北京师大附属实验中学月考)血红蛋白结合O2后的结构如图所示,Fe2+与周围的6个原子均以配位键结合。CO也可与血红蛋白配位,它与血红蛋白结合的能力比O2强得多。二者与血红蛋白(Hb)结合的反应可表示为①Hb+O2 Hb(O2)　K1
②Hb+CO Hb(CO)　K2
下列说法不正确的是(　　)
A.Fe2+形成配位键时提供空轨道
B.电负性:O>C,故CO中与Fe2+配位的是O
C.由题意可得结论:相同温度下,K2>K1
D.CO中毒者进入高压氧舱治疗,平衡①、②移动的方向相反
6.(2023山东德州一中月考)Fe3+的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3+可与H2O、SCN-、F-、Cl-分别形成使溶液呈浅紫色的[Fe(H2O)6]3+、红色的[Fe(SCN)6]3-、无色的[FeF6]3-、黄色的[FeCl4]-。某同学按如下步骤完成实验:
已知:向含Co2+的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的[Co(SCN)4]2-;Co2+不能与F-形成配离子。下列说法不正确的是(　　)
A.溶液Ⅰ呈黄色可能是由Fe3+水解产物的颜色造成的
B.向溶液Ⅲ中加入足量的KSCN固体,溶液可能再次变为红色
C.可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2+
D.为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3+的颜色,可向该溶液中加入稀盐酸
题组二　超分子
7.(2023山东泰安期中)某同学对甲苯与高锰酸钾水溶液反应的反应速率做了如下两个实验探究:
实验Ⅰ.取一定量的甲苯与一定体积、一定浓度的高锰酸钾溶液,混合,振荡10 min,缓慢褪色。
实验Ⅱ.在实验Ⅰ的试剂取量基础上,再加入120 g·L-1的冠醚(18-冠-6),振荡,4.5 min后褪色。
下列有关说法错误的是(　　)
A.冠醚是该反应的催化剂
B.K+与冠醚形成超分子,这种超分子可溶于甲苯
C.冠醚与K+和Mn结合
D.实验Ⅰ反应速率小的原因是高锰酸钾不溶于甲苯,氧化剂Mn与还原剂甲苯接触不充分
8.抗癌药阿霉素与环糊精(具有若干个葡萄糖单元的分子)在水溶液中形成超分子包合物,增大了阿霉素的水溶性,控制了阿霉素的释放速度,从而提高其药效。下列说法错误的是(　　)
A.环糊精分子具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构
B.环糊精分子组成的葡萄糖单元不同,环糊精分子中空圆筒尺寸不同
C.该超分子包合物中环糊精分子和阿霉素分子间只有范德华力
D.阿霉素分子中,基态原子的第一电离能最大的元素为N
答案与分层梯度式解析
第三章　晶体结构与性质
第四节　配合物与超分子
基础过关练
1.B 2.B 3.A 4.C 5.C 6.C 7.D 8.B
10.B 11.B 12.B
1.B　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N),A项错误;配位键具有饱和性和方向性,B项正确;N的中心原子是非金属元素原子,C项错误;同一种配合物中,配体不一定只有一种,如配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4中,配体有两种,D项错误。
2.B　配制银氨溶液时,向硝酸银溶液中加入足量氨水会生成配合物[Ag(NH3)2]OH,A项不符合题意;向澄清石灰水中通入过量CO2反应生成的碳酸氢钙不是配合物,B项符合题意;向CuSO4溶液中滴加过量氨水会生成配合物[Cu(NH3)4]SO4,C项不符合题意;向FeCl3溶液中加入KSCN溶液会生成配合物,D项不符合题意。
3.A　配合物[Cu(NH3)4](OH)2中,Cu2+为中心离子,NH3为配体,配位数为4,A项正确。
4.C　配合物[Zn(NH3)4]Cl2的外界是Cl-,内界是[Zn(NH3)4]2+,Cl-和[Zn(NH3)4]2+以离子键结合,[Zn(NH3)4]2+中Zn2+是中心离子,NH3是配体,Zn2+和NH3以配位键结合,配位数为4,故C正确。
5.C　配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中,配体是Cl-和H2O,配位数是6,故A错误;中心离子是Ti3+,故B错误;配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,内界和外界中Cl-的数目比是1∶2,故C正确;加入足量AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应,内界Cl-不与Ag+反应,最多只能生成2 mol AgCl沉淀,故D错误。
6.C　加入AgNO3溶液不产生沉淀,用强碱处理没有NH3放出,说明外界不存在氯离子和氨分子,Cl-和NH3均与Pt4+配位。根据电中性原理可知配合物中中心离子的电荷数为4,配位数为6,故A错误;Pt与6个配体成键,即6个σ键,该配合物应是八面体结构,故B错误;由分析可知,4个Cl-和2个NH3分子均与Pt4+配位,故C正确,D错误。
7.D　NH3的中心原子N的孤电子对数是1,σ键数为3,价层电子对数为4,为sp3杂化,H2O的中心原子O的孤电子对数是2,σ键数为2,价层电子对数为4,为sp3杂化,A正确;H2O2中氧元素为-1价,反应后生成H2O,氧元素化合价为-2价,化合价降低,作氧化剂,发生还原反应,被还原,B正确;根据离子方程式可知NH3和H2O与Co3+的配位能力:NH3>H2O,原因是N的电负性小于O,即N对孤电子对的吸引小于O,故NH3更容易成为配体,C正确;1 mol [Co(H2O)6]2+中含有的σ键数目为18×6.02×1023,D错误。
8.B　加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与 Ag+反应生成AgCl沉淀,内界中Cl-与Ag+不反应,A错误;配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3,C错误;配合物[Ag(NH3)2]OH的配体为NH3,配位数为2,D错误。
9.答案　(1)①[Co(NH3)6]Cl3　 [Co(NH3)5Cl]Cl2　 [Co(NH3)4Cl2]Cl　②6
(2)①空轨道　孤电子对　②[Fe(SCN)]Cl2
③FeCl3+5KSCN K2[Fe(SCN)5]+3KCl
解析　(1)①由题意知,四种配合物的化学式中处于外界的Cl-数目分别为3、2、1、1,则以配合物的形式表示它们的化学式分别为[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl。②根据它们配合物形式的化学式可知,中心离子的配位数都是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。
②Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得配离子为[Fe(SCN)]2+,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。
③Fe3+与SCN-以个数比1∶5配合所得配离子为[Fe(SCN)5]2-,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成K2[Fe(SCN)5]与KCl,反应的化学方程式为FeCl3+5KSCN K2[Fe(SCN)5]+3KCl。
10.B　由题图可知,分离过程中“杯酚”能循环利用,A正确;“操作1”“操作2”都是分离固液的操作,均为过滤,B错误;“杯酚”与C60形成了超分子,C正确;该过程杯酚能选择结合C60,体现了超分子的“分子识别”功能,D正确。
11.B　18-冠-6分子中,C、O的价层电子对数都为4,都采用sp3杂化,A正确;由题干信息“不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子”可知,18-冠-6只能适配相应大小的碱金属离子,B错误;由题干信息可知,冠醚的空穴结构对离子有选择作用,在有机反应中可作催化剂,C正确;制取方法(1)中,生成18-冠-6的同时,还有HCl生成,为取代反应,D正确。
12.B　冠醚能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关,冠醚可以用来识别碱金属离子,A项正确;Li+半径小于Na+半径,二苯并-18-冠-6的空腔直径不能适配Li+,B项错误;该冠醚分子中的单键碳原子采用sp3杂化,苯环上的碳原子采用sp2杂化,C项正确;由题图可知,一个超分子中含6个“O→K+”配位键,D项正确。
能力提升练
1.D 2.C 3.B 4.A 5.B 6.D 7.C 8.C
1.D　由题给结构可知该配合物的中心离子为Co3+,配体为NH3和,故A错误;1个NH3分子中有3个σ键,1个中有2个σ键,1个Cl中有4个σ键,配位键也是σ键,配位键有6个,共有3×4+2×2+4+6=26个σ键,故B错误;该配合物中有4个NH3和2个作配体,中心离子的配位数为6,故C错误;NH3的中心原子氮原子的价层电子对数为3+的中心原子氯原子的价层电子对数为4+(7+1-4×2)=4,中心原子都是sp3杂化,故D正确。
2.C　HCHO分子中C原子为sp2杂化,空间构型为平面三角形,A正确;1个HCHO分子中含2个C—H键和1个C O键,共有3个σ键,所以1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为3NA,B正确;HOCH2CN分子中与羟基相连的C为sp3杂化,—CN中的C为sp杂化,C错误;[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键,所以[Zn(CN)4]2-结构可表示为,D正确。
3.B　该配合物中与Ru配位的原子为Cl、C、P,配位数为6,故A正确;该配合物中,钌原子形成6个配位键,还有C← O,C与O也形成了1个配位键,1 mol该物质中有7 mol配位键,故B错误;Si原子形成4个共价键,为sp3杂化,故C正确;电负性大小顺序为Cl>P>Si,故D正确。
4.A
5.B　Fe2+存在空轨道,形成配位键时提供空轨道,A正确;电负性:O>C,O在成键时不易给出孤电子对,故CO中与Fe2+配位的是C,B错误;CO也可与血红蛋白配位,它与血红蛋白结合的能力比O2强得多,可知反应②正向进行程度比①大,故相同温度下,K2>K1,C正确;CO中毒者进入高压氧舱治疗,氧气浓度增大,反应①平衡正向移动,反应②平衡逆向移动,二者平衡移动的方向相反,D正确。
6.D　Fe(NO3)3溶液中部分Fe3+水解生成Fe(OH)3,部分Fe3+形成[Fe(H2O)6]3+;向Fe(NO3)3溶液中加入KSCN溶液,有红色的[Fe(SCN)6]3-生成,再加入NaF溶液,[Fe(SCN)6]3-转化为无色的[FeF6]3-。[Fe(H2O)6]3+使溶液呈浅紫色,Fe3+易水解,Fe(NO3)3溶液呈黄色可能是由Fe3+水解造成的,故A正确;向溶液Ⅲ中加入足量的KSCN固体,SCN-浓度增大,使[Fe(SCN)6]3-(aq)+6F-(aq) [FeF6]3-(aq)+6SCN-(aq)平衡逆向移动,溶液可能再次变为红色,故B正确;先向溶液中加足量NaF溶液,再加KSCN溶液,若溶液呈蓝色,则说明含有Co2+,否则不含Co2+,故C正确;Fe(NO3)3溶液中加稀盐酸形成黄色的[FeCl4]-,观察不到[Fe(H2O)6]3+的颜色,故D错误。
7.C　冠醚是该反应的催化剂,A项正确;K+与冠醚形成超分子,这种超分子可溶于甲苯,冠醚通过与K+结合而将Mn也带入甲苯中,冠醚不与Mn结合,使游离或裸露的Mn反应活性很高,提高氧化效果,B项正确,C项错误;比较实验Ⅱ和实验Ⅰ可知,由于高锰酸钾不溶于甲苯,氧化剂高锰酸钾与还原剂甲苯接触不充分,导致褪色时间较长,反应速率较小,D项正确。
8.C　根据题图可知,环糊精分子具有略呈锥形的中空圆筒立体环状结构,故A正确;环糊精分子组成的葡萄糖单元不同,环糊精分子中空圆筒尺寸不同,故B正确;该超分子包合物中环糊精分子和阿霉素分子间有范德华力和氢键(环糊精中含有羟基),故C错误;阿霉素分子中含有H、C、N、O四种元素,同周期元素,从左往右第一电离能呈增大的趋势,N位于第ⅤA族,2p轨道电子半充满较稳定,第一电离能大于O,则这四种元素中第一电离能最大的元素为N,故D正确。
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