2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第3节 离子键、配位键与金属键（含解析）
文档属性
| 名称 | 2024鲁教版高中化学选择性必修2同步练习题--第3节 离子键、配位键与金属键（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-11-22 19:54:33 | ||
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文档简介
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2024鲁教版高中化学选择性必修2同步
第3节 离子键、配位键与金属键
基础过关练
题组一 离子键
1.(2022山东临沂一中月考)下列过程能形成离子键的是( )
A.白磷在空气中燃烧
B.镁在空气中逐渐失去金属光泽
C.硫黄在空气中点燃
D.氢气与氯气混合后在光照时发生爆炸
2.(2022安徽铜陵第一中学期中)下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是( )
元素 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
A.a和c B.a和f C.d和g D.c和g
题组二 配位键与配合物
3.(2022山东烟台期末)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 ③CO ④CN-
A.①② B.①②③
C.①②③④ D.②③④
4.(2023湖南邵东一中月考)配位化合物广泛地应用于物质分离、定量测定、医药科学、催化反应等方面。利用氧化法可制备某些配位化合物,如2CoCl2+2NH4Cl+8NH3+H2O2 2[Co(NH3)5Cl]Cl2+2H2O。下列说法正确的是 ( )
A.该配位化合物的配位数为5
B.提供孤电子对的成键原子是N和Cl
C.[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位键、共价键和离子键
D.氧化剂H2O2是非极性分子
5.请回答下列问题:
(1)金属铜单独与氨水或过氧化氢溶液都不能反应,但可与氨水和过氧化氢溶液的混合物发生反应:Cu+H2O2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-。[Cu(NH3)4]2+的配位数是 。
(2)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物质的量分别为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后两种物质组成相同而颜色不同的原因是 。
③上述配合物中,中心离子的配位数都是 。
题组三 金属键
6.(2023河北石家庄第二十七中学月考)下列生活中涉及的化学知识,不能用金属键理论解释的是( )
A.用铁制品做炊具 B.铁易生锈
C.用铂金做首饰 D.金属铝制成导线
7.金属键的强弱与金属原子的价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子半径越大,金属键越弱。据此判断下列各组金属熔点逐渐升高的是( )
A.Li、Na、K B.Na、Mg、Al
C.Li、Be、Mg D.Li、Na、Mg
能力提升练
题组一 离子键与离子化合物
1.(2023广东广州实验外语学校期末)下列说法正确的是 ( )
A.MgF2中存在共价键和离子键
B.某物质在熔融状态时能导电,则该物质中一定含有离子键
C.NH3和Cl2两种分子中,每个原子的最外层都满足8电子稳定结构
D.氢氧化钠在熔融状态下离子键断裂,形成自由移动的离子,具有导电性
2.体操运动员上器械前,都会在手掌心抹一种白色的粉末,这种白色粉末是“镁粉”,“镁粉”主要成分是碳酸镁。“镁粉”的功能是吸汗,保持手的干燥,增加手掌和握持物之间的摩擦力,以免打滑和脱手。下列说法不正确的是( )
A.碳酸镁是离子化合物
B.碳酸镁高温分解生成的氧化镁是离子化合物
C.碳酸镁是只含离子键的离子化合物
D.氧化镁是只含离子键的离子化合物
3.(2022安徽合肥第八中学期末)化学家巴特列特用PtF6(六氟化铂)与等物质的量的氧气在室温下制得了一种深红色的固体化合物O2PtF6,这是人类第一次制得的盐。巴特列特经过类比和推理,在室温下轻而易举地制得了XePtF6黄色固体。根据以上叙述判断下列说法不正确的是( )
A.O2PtF6是离子化合物
B.XePtF6存在离子键
C.PtF6具有氧化性
D.Xe元素的化合价一定为零
4.化合物X3[Q(Y2Z4)3]可用于制备负载活性催化剂,其结构如图所示,其中Q是使用最广泛的金属元素,Y、Z、X的原子序数依次增大且均为前20号主族元素,Y、Z位于同周期,二者原子序数之和比X小5,Z的最外层电子数与Y的原子序数相等。下列说法错误的是 ( )
A.工业上,常采用电解法制备单质Q
B.简单氢化物的热稳定性:Z>Y
C.前20号主族元素中X的原子半径最大
D.X与Z形成的二元化合物可能存在离子键和共价键
题组二 配合物的结构和性质
5.(2023山东潍坊昌乐一中阶段测试)实验室中常用丁二酮肟来检验Ni2+,反应时形成双齿配合物。离子方程式如下:
下列说法错误的是( )
A.丁二酮肟分子中碳原子与氮原子的杂化方式均为sp2
B.基态Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8
C.每个二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)含有32个σ键
D.二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)的中心原子的配体数目和配位数均为4
6.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间结构为( )
A.直线形 B.平面正方形
C.正四面体形 D.正八面体形
7.已知[Co(NH3)6]3+的空间结构如图所示,其中○表示NH3分子,且各相邻的NH3分子间的距离相等,Co3+位于正八面体的中心。若其中两个NH3被Cl取代,所形成的[Co(NH3)4Cl2]+的结构有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
8.(2023江西抚州崇仁一中、广昌一中、金溪一中联考)过渡元素的配合物在物质制备、尖端技术、医药科学、催化反应、材料化学等领域有广泛的应用。请回答下列问题:
Ⅰ.Cu2+能与NH3、H2O、OH-、Cl-等形成配位数为4的配合物。
(1)Na2[Cu(OH)4]中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 E.配位键
(2)CuCl2溶液中存在平衡:[CuCl4]2-(aq)(黄绿色)+4H2O(l) [Cu(H2O)4]2+(aq)(蓝色)+4Cl-(aq),设计简单实验证明溶液中存在上述平衡
。
Ⅱ.某同学设计实验探究Fe(NO3)3溶液和FeCl3溶液呈黄色的原因,查阅资料可知,在溶液中Fe3+与OH-、H2O、Cl-配位形成配离子[Fe(H2O)n]3+、[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n、[FeCl4(H2O)2]-等,且形成配离子的反应均是可逆反应。
可供选择的试剂有:Fe(NO3)3溶液、FeCl3溶液、2 mol·L-1硝酸、
2 mol·L-1盐酸、1 mol·L-1 NaCl溶液、蒸馏水。
实验1:取2 mL Fe(NO3)3溶液,加入3滴试剂X,黄色的Fe(NO3)3溶液褪色;
实验2:取2 mL FeCl3溶液,加入3滴试剂X,溶液仍然为黄色;
实验3:向实验1的Fe(NO3)3(无色)溶液中加入3滴1 mol·L-1的NaCl溶液,溶液变为黄色。
(3)试剂X为 。
(4)根据实验1的现象可知,Fe(NO3)3溶液呈现黄色的主要原因是 (填配体的化学式)。
(5)由实验1和实验2的现象对比分析可知,FeCl3溶液显黄色的主要原因是 (填配体的化学式)。
(6)请用平衡移动原理,结合化学用语,对实验3的现象进行解释:
。
9.(2022江苏宿迁月考)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的配合物多。回答下列问题:
(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是 。
②在[Ni(NH3)6]2+中,Ni2+与NH3之间形成的化学键为 ,提供孤电子对的成键原子是 (填元素符号)。
(2)银氨溶液中含[Ag(NH3)2]OH,向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀刚好完全溶解为止,得到澄清的银氨溶液。
①AgNO3中阴离子的空间结构是 。
②[Ag(NH3)2]+的配位数为 。
(3)现代工业冶金中,2[Au(CN)2]-+Zn 2Au+[Zn(CN)4]2-。CN-是常见的配体,提供孤电子对的是C不是N,其主要原因是
。
题组三 有关化学键的综合考查
10.(2022安徽芜湖第一中学期末)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)3-
B.硼原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
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
11.A、B、C、D、E、F、G是元素周期表前四周期中常见的七种元素,其原子序数依次增大,其相关信息如表:
元素 相关信息
A 基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等
B 基态原子的s电子与p电子数目相同
C 形成化合物时没有正价
D 常温常压下,单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积
E 和D处于同一周期,电负性大于D
F 原子基态时未成对电子数是同周期中最多的
G 一种核素的质量数为63,中子数为34
(1)A的空间结构为 ,其中A的杂化轨道类型是 。
(2)N2与互为等电子体,则的电子式可表示为 ,1 mol 中含有共用电子对的数目为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)AD2是一种常用的溶剂,1个AD2的分子中存在 个π键。表中C、D、E三种元素原子分别与氢原子形成的共价键中,键长最长的是 (用具体元素原子形成的化学键的符号表示)键。
(4)下列有关A2H2的说法正确的是 。
A.分子中所有原子都满足8电子稳定结构
B.每个分子中σ键和π键数目之比为2∶3
C.其分子中含有极性键和非极性键
D.分子的空间结构为直线形
(5)写出G元素的原子核外电子排布式:
;工业上常通过在空气中煅烧G的低价含硫矿获得G单质,请写出该反应的化学方程式: ;若往含有G2+的溶液中加过量氢氧化钠溶液,可生成Na2[G(OH)4],Na2[G(OH)4]中含有的化学键类型为 。
A.离子键 B.极性共价键
C.非极性共价键 D.配位键
(6)表中F元素的单质与Mn、Fe在工业上统称“黑色金属”,Mn、Fe均为第四周期过渡金属元素,两元素的部分电离能数据列于下表:
元素 Mn Fe
电离能/ (kJ·mol-1) I1 717 759
I2 1 509 1 561
I3 3 248 2 957
F元素为 (填元素名称);请写出基态Mn2+的价电子轨道表示式: ,比较两元素的I2、I3可知,气态Mn2+失去1个电子比气态Fe2+失去1个电子难,请解释原因:
。
第3节 离子键、配位键与金属键
基础过关练
1.B 2.B 3.C 4.B 6.B 7.B
1.B 白磷在空气中燃烧生成P2O5,硫黄在空气中点燃生成SO2,氢气与氯气混合后在光照下反应生成HCl,A、C、D项的生成物都不含离子键;镁与空气中的O2反应生成MgO,MgO是离子化合物,B项能形成离子键。
2.B 由元素a~g的M层电子数可知,M层为原子的最外层,元素a~g均位于第3周期。a、b均为活泼的金属元素,f、g均为活泼的非金属元素,所以a与f形成的化学键为离子键,c或d与g形成的化学键为共价键。
3.C H2O、NH3、CO、CN-的电子式分别为H····H、H····H、··C O··、[··C N··]-,这四种微粒都能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键。
4.B 配位化合物[Co(NH3)5Cl]Cl2的内界为[Co(NH3)5Cl]2+,中心离子为Co3+,NH3和Cl-是配体,该配位化合物的配位数为6,故A错误;[Co(NH3)5Cl]2+中,中心离子Co3+提供空轨道,N和Cl提供孤电子对,故B正确;[Co(NH3)5Cl]2+中NH3分子内存在N—H共价键,Co3+与NH3、Cl-之间形成配位键,则[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位键、共价键,故C错误;H2O2分子结构不对称,正、负电荷重心不重合,为极性分子,故D错误。
5.答案 (1)4
(2)①[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)5Cl]Cl2
[Co(NH3)4Cl2]Cl ②它们的结构不同 ③6
解析 (2)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,最后两种物质虽组成相同,但结构不同,故颜色不同。
6.B 铁易生锈是因为日常使用的铁是合金,其中含有碳,易发生电化学腐蚀,与金属键理论无关,故B符合题意。
7.B 金属键越强,金属的熔点越高。A项,阳离子半径Li+Na>K,熔点依次降低;B项,价电子数NaMg2+>Al3+,故金属键依次增强,金属熔点依次升高;C项,Be的熔点高于Mg;D项,Li的熔点高于Na。
能力提升练
1.D 2.C 3.D 4.A 5.AD 6.C 7.A 10.B
1.D MgF2中不存在共价键,故A错误;金属在熔融状态时能导电,但其中不含离子键,故B错误;NH3分子中,氢原子的最外层不满足8电子稳定结构,故C错误;氢氧化钠在熔融状态下电离出自由移动的Na+、OH-,具有导电性,故D正确。
2.C 绝大多数的盐、活泼金属的氧化物都是离子化合物,碳酸镁、氧化镁均为离子化合物,A、B正确;碳酸镁中除含有离子键外,还含有共价键,C错误;氧化镁中只有Mg2+、O2-之间形成的离子键,D正确。
3.D O2PtF6是一种盐,存在离子键,为离子化合物,A正确;XePtF6是巴特列特通过类比和推理后制得的,可以推断它的结构类似于O2PtF6,是一种离子化合物,存在离子键,B正确;PtF6与O2反应时,PtF6得电子,说明PtF6具有氧化性,C正确;稀有气体原子的最外层有2个或8个电子,达到稳定结构,但稀有气体也可以参加反应,形成具有共价键或离子键的化合物,单质中Xe的化合价为零,在其形成的化合物XePtF6中,它的化合价不为零,D错误。
4.A Q是使用最广泛的金属元素,则Q为Fe,根据结构图及题给信息可推出Y为C,Z为O,X为K。工业上,常采用热还原法冶炼铁,故A项错误;Y为C,Z为O,非金属性CCH4,故B项正确;同周期主族元素原子半径从左至右依次减小,同主族元素原子半径从上到下依次增大,因此前20号主族元素中原子半径最大的是K,故C项正确;X与Z形成的二元化合物中,其中一种是K2O2,K2O2中存在离子键和共价键,故D项正确。
5.AD 根据丁二酮肟分子的结构可知,分子中的碳原子的杂化方式为sp2、sp3,氮原子的杂化方式为sp2,故A错误;镍元素的核电荷数为28,Ni失去2个电子形成Ni2+,基态Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8,故B正确;根据二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)的结构可知,1个二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)中含有4个配位键、4个双键和24个单键,共32个σ键,故C正确;二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)的中心原子为Ni,配位数为4,配体为2个丁二酮肟,故D错误。
6.C 该配离子的中心离子Zn2+的1个4s轨道和3个4p轨道形成sp3杂化轨道,又由于Zn2+结合了4个Cl-,孤电子对数为0,则[ZnCl4]2-的空间结构为正四面体形,C正确。
7.A 该配离子的结构为正八面体,正八面体的六个顶点的位置是等效的,则选取其中两个NH3被Cl取代,形成的[Co(NH3)4Cl2]+结构有2种。
8.答案 (1)ACE (2)取CuCl2溶液少许,加蒸馏水稀释后,溶液若呈蓝色,可证明溶液中存在题述平衡 (3)2 mol·L-1硝酸 (4)OH- (5)Cl- (6)Fe3+和H2O、Cl-均可以形成配合物,氯离子浓度增大,平衡[Fe(H2O)6]3++4Cl- [FeCl4(H2O)2]-(黄色)+4H2O右移,溶液由无色变为黄色
解析 (1)Na2[Cu(OH)4]中存在的化学键类型有离子键、极性共价键、配位键,故选A、C、E。
(2)CuCl2溶液中存在平衡:[CuCl4]2-(aq)(黄绿色)+4H2O(l) [Cu(H2O)4]2+(aq)(蓝色)+4Cl-(aq),可取CuCl2溶液少许,加蒸馏水稀释后,溶液若呈蓝色,即可证明溶液中存在上述平衡。
(3)Fe(NO3)3溶液呈黄色的原因是[Fe(H2O)n]3+水解产生了
[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n,加入2 mol·L-1硝酸可以增大氢离子浓度,使反应逆向进行,溶液褪色。
(4)实验1和实验2中都加入了2 mol·L-1硝酸,实验1中溶液褪色,所以Fe(NO3)3溶液呈现黄色的主要原因是OH-。
(5)实验2中取2 mL FeCl3溶液,加入3滴2 mol·L-1硝酸,溶液仍然为黄色,说明硝酸不影响生成配离子的反应,所以FeCl3溶液显黄色的主要原因是Cl-。
9.答案 (1)①正四面体形 ②配位键 N
(2)①平面三角形 ②2
(3)C的电负性比N小,吸引孤电子对的能力比N弱
解析 (1)①S中S原子的孤电子对数为=0,价电子对数为4+0=4,其空间结构为正四面体形。②Ni2+提供空轨道,NH3中N原子提供孤电子对,二者形成配位键。
(2)①N中N原子形成3个σ键,且不含孤电子对,根据价电子对互斥理论可判断其空间结构为平面三角形。②[Ag(NH3)2]+的配位数为2。
(3)形成配位键时配位原子的电负性不能太大,CO、CN-等配体中C原子提供孤电子对,因为C的电负性比N、O的小。
10.B 题图中白色小球代表氢原子,白色大球代表氧原子,灰色球代表硼原子,则Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1价,B为+3价,O为-2价,可得m=2,则Xm-的化学式为(H4B4O9)2-,A错误;根据题图知,硼原子价电子对数是3的采用sp2杂化、是4的采用sp3杂化,B正确;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,硼原子含有空轨道、氧原子含有孤电子对,4、5原子之间存在配位键,C错误;硼砂晶体中有离子键、配位键和共价键三种化学键,D错误。
11.答案 (1)平面三角形 sp2 (2)[··O……O··]2+ 3NA
(3)2 H—S (4)CD (5)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 Cu2S+O2 2Cu+SO2 ABD (6)铬
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
由Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转化为不稳定的3d4状态,需要的能量较多,而Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转化为较稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对较少,更易进行
解析 A的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p2,则A为C元素;B的基态原子的s电子与p电子数目相同,原子核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2,C在形成化合物时没有正价,为F元素,B的原子序数小于F,则B为O元素;常温常压下,D单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积,则D为S元素;E和D处于同一周期,E的电负性大于D,则E为Cl元素;F原子基态时未成对电子数是同周期中最多的,价电子排布式为3d54s1,则F为Cr元素;G的一种核素的质量数为63,中子数为34,其质子数是63-34=29,则G为Cu元素。
(1)C中C原子孤电子对数为=0,价电子对数为3+0=3,所以空间结构为平面三角形,C的杂化轨道类型是sp2。
(2)N2与互为等电子体,则的电子式可表示为[··……O··]2+,
1 mol 中含有共用电子对的数目为3NOA。
(3)CS2的结构式为SCS,一个该分子中存在2个π键;原子半径S>Cl>F,所以三种元素原子分别与氢原子形成的共价键中,键长最长的是H—S键。
(4)C2H2中H原子不满足8电子稳定结构,故A错误;C2H2的结构式为,单键为σ键,一个三键中含有1个σ键、2个π键,每个C2H2分子中σ键和π键数目之比为3∶2,故B错误;C2H2中碳原子之间形成非极性键,碳、氢原子之间形成极性键,其分子中含有极性键和非极性键,故C正确;C2H2分子的空间结构为直线形,故D正确。
(5)G为Cu元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;工业上常通过在空气中煅烧Cu的低价含硫矿获得Cu单质,该反应的化学方程式为Cu2S+O2 2Cu+SO2;若往含有Cu2+的溶液中加过量氢氧化钠溶液,可生成Na2[Cu(OH)4],Na2[Cu(OH)4]中Na+与[Cu(OH)4]2-之间形成离子键,[Cu(OH)4]2-中Cu2+与OH-之间形成配位键,OH-中氧原子与氢原子之间形成的是极性共价键。
(6)F为铬元素;基态Mn2+的价电子轨道表示式为
↑ ↑ ↑ ↑ ↑
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第3节 离子键、配位键与金属键
基础过关练
题组一 离子键
1.(2022山东临沂一中月考)下列过程能形成离子键的是( )
A.白磷在空气中燃烧
B.镁在空气中逐渐失去金属光泽
C.硫黄在空气中点燃
D.氢气与氯气混合后在光照时发生爆炸
2.(2022安徽铜陵第一中学期中)下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是( )
元素 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
A.a和c B.a和f C.d和g D.c和g
题组二 配位键与配合物
3.(2022山东烟台期末)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 ③CO ④CN-
A.①② B.①②③
C.①②③④ D.②③④
4.(2023湖南邵东一中月考)配位化合物广泛地应用于物质分离、定量测定、医药科学、催化反应等方面。利用氧化法可制备某些配位化合物,如2CoCl2+2NH4Cl+8NH3+H2O2 2[Co(NH3)5Cl]Cl2+2H2O。下列说法正确的是 ( )
A.该配位化合物的配位数为5
B.提供孤电子对的成键原子是N和Cl
C.[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位键、共价键和离子键
D.氧化剂H2O2是非极性分子
5.请回答下列问题:
(1)金属铜单独与氨水或过氧化氢溶液都不能反应,但可与氨水和过氧化氢溶液的混合物发生反应:Cu+H2O2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-。[Cu(NH3)4]2+的配位数是 。
(2)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物质的量分别为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后两种物质组成相同而颜色不同的原因是 。
③上述配合物中,中心离子的配位数都是 。
题组三 金属键
6.(2023河北石家庄第二十七中学月考)下列生活中涉及的化学知识,不能用金属键理论解释的是( )
A.用铁制品做炊具 B.铁易生锈
C.用铂金做首饰 D.金属铝制成导线
7.金属键的强弱与金属原子的价电子数多少有关,价电子数越多金属键越强;与金属阳离子的半径大小也有关,金属阳离子半径越大,金属键越弱。据此判断下列各组金属熔点逐渐升高的是( )
A.Li、Na、K B.Na、Mg、Al
C.Li、Be、Mg D.Li、Na、Mg
能力提升练
题组一 离子键与离子化合物
1.(2023广东广州实验外语学校期末)下列说法正确的是 ( )
A.MgF2中存在共价键和离子键
B.某物质在熔融状态时能导电,则该物质中一定含有离子键
C.NH3和Cl2两种分子中,每个原子的最外层都满足8电子稳定结构
D.氢氧化钠在熔融状态下离子键断裂,形成自由移动的离子,具有导电性
2.体操运动员上器械前,都会在手掌心抹一种白色的粉末,这种白色粉末是“镁粉”,“镁粉”主要成分是碳酸镁。“镁粉”的功能是吸汗,保持手的干燥,增加手掌和握持物之间的摩擦力,以免打滑和脱手。下列说法不正确的是( )
A.碳酸镁是离子化合物
B.碳酸镁高温分解生成的氧化镁是离子化合物
C.碳酸镁是只含离子键的离子化合物
D.氧化镁是只含离子键的离子化合物
3.(2022安徽合肥第八中学期末)化学家巴特列特用PtF6(六氟化铂)与等物质的量的氧气在室温下制得了一种深红色的固体化合物O2PtF6,这是人类第一次制得的盐。巴特列特经过类比和推理,在室温下轻而易举地制得了XePtF6黄色固体。根据以上叙述判断下列说法不正确的是( )
A.O2PtF6是离子化合物
B.XePtF6存在离子键
C.PtF6具有氧化性
D.Xe元素的化合价一定为零
4.化合物X3[Q(Y2Z4)3]可用于制备负载活性催化剂,其结构如图所示,其中Q是使用最广泛的金属元素,Y、Z、X的原子序数依次增大且均为前20号主族元素,Y、Z位于同周期,二者原子序数之和比X小5,Z的最外层电子数与Y的原子序数相等。下列说法错误的是 ( )
A.工业上,常采用电解法制备单质Q
B.简单氢化物的热稳定性:Z>Y
C.前20号主族元素中X的原子半径最大
D.X与Z形成的二元化合物可能存在离子键和共价键
题组二 配合物的结构和性质
5.(2023山东潍坊昌乐一中阶段测试)实验室中常用丁二酮肟来检验Ni2+,反应时形成双齿配合物。离子方程式如下:
下列说法错误的是( )
A.丁二酮肟分子中碳原子与氮原子的杂化方式均为sp2
B.基态Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8
C.每个二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)含有32个σ键
D.二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)的中心原子的配体数目和配位数均为4
6.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间结构为( )
A.直线形 B.平面正方形
C.正四面体形 D.正八面体形
7.已知[Co(NH3)6]3+的空间结构如图所示,其中○表示NH3分子,且各相邻的NH3分子间的距离相等,Co3+位于正八面体的中心。若其中两个NH3被Cl取代,所形成的[Co(NH3)4Cl2]+的结构有( )
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
8.(2023江西抚州崇仁一中、广昌一中、金溪一中联考)过渡元素的配合物在物质制备、尖端技术、医药科学、催化反应、材料化学等领域有广泛的应用。请回答下列问题:
Ⅰ.Cu2+能与NH3、H2O、OH-、Cl-等形成配位数为4的配合物。
(1)Na2[Cu(OH)4]中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 E.配位键
(2)CuCl2溶液中存在平衡:[CuCl4]2-(aq)(黄绿色)+4H2O(l) [Cu(H2O)4]2+(aq)(蓝色)+4Cl-(aq),设计简单实验证明溶液中存在上述平衡
。
Ⅱ.某同学设计实验探究Fe(NO3)3溶液和FeCl3溶液呈黄色的原因,查阅资料可知,在溶液中Fe3+与OH-、H2O、Cl-配位形成配离子[Fe(H2O)n]3+、[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n、[FeCl4(H2O)2]-等,且形成配离子的反应均是可逆反应。
可供选择的试剂有:Fe(NO3)3溶液、FeCl3溶液、2 mol·L-1硝酸、
2 mol·L-1盐酸、1 mol·L-1 NaCl溶液、蒸馏水。
实验1:取2 mL Fe(NO3)3溶液,加入3滴试剂X,黄色的Fe(NO3)3溶液褪色;
实验2:取2 mL FeCl3溶液,加入3滴试剂X,溶液仍然为黄色;
实验3:向实验1的Fe(NO3)3(无色)溶液中加入3滴1 mol·L-1的NaCl溶液,溶液变为黄色。
(3)试剂X为 。
(4)根据实验1的现象可知,Fe(NO3)3溶液呈现黄色的主要原因是 (填配体的化学式)。
(5)由实验1和实验2的现象对比分析可知,FeCl3溶液显黄色的主要原因是 (填配体的化学式)。
(6)请用平衡移动原理,结合化学用语,对实验3的现象进行解释:
。
9.(2022江苏宿迁月考)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的配合物多。回答下列问题:
(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是 。
②在[Ni(NH3)6]2+中,Ni2+与NH3之间形成的化学键为 ,提供孤电子对的成键原子是 (填元素符号)。
(2)银氨溶液中含[Ag(NH3)2]OH,向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀刚好完全溶解为止,得到澄清的银氨溶液。
①AgNO3中阴离子的空间结构是 。
②[Ag(NH3)2]+的配位数为 。
(3)现代工业冶金中,2[Au(CN)2]-+Zn 2Au+[Zn(CN)4]2-。CN-是常见的配体,提供孤电子对的是C不是N,其主要原因是
。
题组三 有关化学键的综合考查
10.(2022安徽芜湖第一中学期末)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)3-
B.硼原子的杂化轨道类型为sp2、sp3
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
11.A、B、C、D、E、F、G是元素周期表前四周期中常见的七种元素,其原子序数依次增大,其相关信息如表:
元素 相关信息
A 基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等
B 基态原子的s电子与p电子数目相同
C 形成化合物时没有正价
D 常温常压下,单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积
E 和D处于同一周期,电负性大于D
F 原子基态时未成对电子数是同周期中最多的
G 一种核素的质量数为63,中子数为34
(1)A的空间结构为 ,其中A的杂化轨道类型是 。
(2)N2与互为等电子体,则的电子式可表示为 ,1 mol 中含有共用电子对的数目为 (用NA表示阿伏加德罗常数的值)。
(3)AD2是一种常用的溶剂,1个AD2的分子中存在 个π键。表中C、D、E三种元素原子分别与氢原子形成的共价键中,键长最长的是 (用具体元素原子形成的化学键的符号表示)键。
(4)下列有关A2H2的说法正确的是 。
A.分子中所有原子都满足8电子稳定结构
B.每个分子中σ键和π键数目之比为2∶3
C.其分子中含有极性键和非极性键
D.分子的空间结构为直线形
(5)写出G元素的原子核外电子排布式:
;工业上常通过在空气中煅烧G的低价含硫矿获得G单质,请写出该反应的化学方程式: ;若往含有G2+的溶液中加过量氢氧化钠溶液,可生成Na2[G(OH)4],Na2[G(OH)4]中含有的化学键类型为 。
A.离子键 B.极性共价键
C.非极性共价键 D.配位键
(6)表中F元素的单质与Mn、Fe在工业上统称“黑色金属”,Mn、Fe均为第四周期过渡金属元素,两元素的部分电离能数据列于下表:
元素 Mn Fe
电离能/ (kJ·mol-1) I1 717 759
I2 1 509 1 561
I3 3 248 2 957
F元素为 (填元素名称);请写出基态Mn2+的价电子轨道表示式: ,比较两元素的I2、I3可知,气态Mn2+失去1个电子比气态Fe2+失去1个电子难,请解释原因:
。
第3节 离子键、配位键与金属键
基础过关练
1.B 2.B 3.C 4.B 6.B 7.B
1.B 白磷在空气中燃烧生成P2O5,硫黄在空气中点燃生成SO2,氢气与氯气混合后在光照下反应生成HCl,A、C、D项的生成物都不含离子键;镁与空气中的O2反应生成MgO,MgO是离子化合物,B项能形成离子键。
2.B 由元素a~g的M层电子数可知,M层为原子的最外层,元素a~g均位于第3周期。a、b均为活泼的金属元素,f、g均为活泼的非金属元素,所以a与f形成的化学键为离子键,c或d与g形成的化学键为共价键。
3.C H2O、NH3、CO、CN-的电子式分别为H····H、H····H、··C O··、[··C N··]-,这四种微粒都能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键。
4.B 配位化合物[Co(NH3)5Cl]Cl2的内界为[Co(NH3)5Cl]2+,中心离子为Co3+,NH3和Cl-是配体,该配位化合物的配位数为6,故A错误;[Co(NH3)5Cl]2+中,中心离子Co3+提供空轨道,N和Cl提供孤电子对,故B正确;[Co(NH3)5Cl]2+中NH3分子内存在N—H共价键,Co3+与NH3、Cl-之间形成配位键,则[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位键、共价键,故C错误;H2O2分子结构不对称,正、负电荷重心不重合,为极性分子,故D错误。
5.答案 (1)4
(2)①[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)5Cl]Cl2
[Co(NH3)4Cl2]Cl ②它们的结构不同 ③6
解析 (2)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,最后两种物质虽组成相同,但结构不同,故颜色不同。
6.B 铁易生锈是因为日常使用的铁是合金,其中含有碳,易发生电化学腐蚀,与金属键理论无关,故B符合题意。
7.B 金属键越强,金属的熔点越高。A项,阳离子半径Li+
能力提升练
1.D 2.C 3.D 4.A 5.AD 6.C 7.A 10.B
1.D MgF2中不存在共价键,故A错误;金属在熔融状态时能导电,但其中不含离子键,故B错误;NH3分子中,氢原子的最外层不满足8电子稳定结构,故C错误;氢氧化钠在熔融状态下电离出自由移动的Na+、OH-,具有导电性,故D正确。
2.C 绝大多数的盐、活泼金属的氧化物都是离子化合物,碳酸镁、氧化镁均为离子化合物,A、B正确;碳酸镁中除含有离子键外,还含有共价键,C错误;氧化镁中只有Mg2+、O2-之间形成的离子键,D正确。
3.D O2PtF6是一种盐,存在离子键,为离子化合物,A正确;XePtF6是巴特列特通过类比和推理后制得的,可以推断它的结构类似于O2PtF6,是一种离子化合物,存在离子键,B正确;PtF6与O2反应时,PtF6得电子,说明PtF6具有氧化性,C正确;稀有气体原子的最外层有2个或8个电子,达到稳定结构,但稀有气体也可以参加反应,形成具有共价键或离子键的化合物,单质中Xe的化合价为零,在其形成的化合物XePtF6中,它的化合价不为零,D错误。
4.A Q是使用最广泛的金属元素,则Q为Fe,根据结构图及题给信息可推出Y为C,Z为O,X为K。工业上,常采用热还原法冶炼铁,故A项错误;Y为C,Z为O,非金属性C
5.AD 根据丁二酮肟分子的结构可知,分子中的碳原子的杂化方式为sp2、sp3,氮原子的杂化方式为sp2,故A错误;镍元素的核电荷数为28,Ni失去2个电子形成Ni2+,基态Ni2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d8,故B正确;根据二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)的结构可知,1个二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)中含有4个配位键、4个双键和24个单键,共32个σ键,故C正确;二(丁二酮肟)合镍(Ⅱ)的中心原子为Ni,配位数为4,配体为2个丁二酮肟,故D错误。
6.C 该配离子的中心离子Zn2+的1个4s轨道和3个4p轨道形成sp3杂化轨道,又由于Zn2+结合了4个Cl-,孤电子对数为0,则[ZnCl4]2-的空间结构为正四面体形,C正确。
7.A 该配离子的结构为正八面体,正八面体的六个顶点的位置是等效的,则选取其中两个NH3被Cl取代,形成的[Co(NH3)4Cl2]+结构有2种。
8.答案 (1)ACE (2)取CuCl2溶液少许,加蒸馏水稀释后,溶液若呈蓝色,可证明溶液中存在题述平衡 (3)2 mol·L-1硝酸 (4)OH- (5)Cl- (6)Fe3+和H2O、Cl-均可以形成配合物,氯离子浓度增大,平衡[Fe(H2O)6]3++4Cl- [FeCl4(H2O)2]-(黄色)+4H2O右移,溶液由无色变为黄色
解析 (1)Na2[Cu(OH)4]中存在的化学键类型有离子键、极性共价键、配位键,故选A、C、E。
(2)CuCl2溶液中存在平衡:[CuCl4]2-(aq)(黄绿色)+4H2O(l) [Cu(H2O)4]2+(aq)(蓝色)+4Cl-(aq),可取CuCl2溶液少许,加蒸馏水稀释后,溶液若呈蓝色,即可证明溶液中存在上述平衡。
(3)Fe(NO3)3溶液呈黄色的原因是[Fe(H2O)n]3+水解产生了
[Fe(H2O)6-n(OH)n]3-n,加入2 mol·L-1硝酸可以增大氢离子浓度,使反应逆向进行,溶液褪色。
(4)实验1和实验2中都加入了2 mol·L-1硝酸,实验1中溶液褪色,所以Fe(NO3)3溶液呈现黄色的主要原因是OH-。
(5)实验2中取2 mL FeCl3溶液,加入3滴2 mol·L-1硝酸,溶液仍然为黄色,说明硝酸不影响生成配离子的反应,所以FeCl3溶液显黄色的主要原因是Cl-。
9.答案 (1)①正四面体形 ②配位键 N
(2)①平面三角形 ②2
(3)C的电负性比N小,吸引孤电子对的能力比N弱
解析 (1)①S中S原子的孤电子对数为=0,价电子对数为4+0=4,其空间结构为正四面体形。②Ni2+提供空轨道,NH3中N原子提供孤电子对,二者形成配位键。
(2)①N中N原子形成3个σ键,且不含孤电子对,根据价电子对互斥理论可判断其空间结构为平面三角形。②[Ag(NH3)2]+的配位数为2。
(3)形成配位键时配位原子的电负性不能太大,CO、CN-等配体中C原子提供孤电子对,因为C的电负性比N、O的小。
10.B 题图中白色小球代表氢原子,白色大球代表氧原子,灰色球代表硼原子,则Xm-是(H4B4O9)m-,依据化合价H为+1价,B为+3价,O为-2价,可得m=2,则Xm-的化学式为(H4B4O9)2-,A错误;根据题图知,硼原子价电子对数是3的采用sp2杂化、是4的采用sp3杂化,B正确;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,硼原子含有空轨道、氧原子含有孤电子对,4、5原子之间存在配位键,C错误;硼砂晶体中有离子键、配位键和共价键三种化学键,D错误。
11.答案 (1)平面三角形 sp2 (2)[··O……O··]2+ 3NA
(3)2 H—S (4)CD (5)1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1 Cu2S+O2 2Cu+SO2 ABD (6)铬
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由Mn2+转化为Mn3+时,3d能级由较稳定的3d5半充满状态转化为不稳定的3d4状态,需要的能量较多,而Fe2+转化为Fe3+时,3d能级由不稳定的3d6状态转化为较稳定的3d5半充满状态,需要的能量相对较少,更易进行
解析 A的基态原子核外3个能级上有电子,且每个能级上的电子数相等,原子核外电子排布式为1s22s22p2,则A为C元素;B的基态原子的s电子与p电子数目相同,原子核外电子排布式为1s22s22p4或1s22s22p63s2,C在形成化合物时没有正价,为F元素,B的原子序数小于F,则B为O元素;常温常压下,D单质是淡黄色固体,常在火山口附近沉积,则D为S元素;E和D处于同一周期,E的电负性大于D,则E为Cl元素;F原子基态时未成对电子数是同周期中最多的,价电子排布式为3d54s1,则F为Cr元素;G的一种核素的质量数为63,中子数为34,其质子数是63-34=29,则G为Cu元素。
(1)C中C原子孤电子对数为=0,价电子对数为3+0=3,所以空间结构为平面三角形,C的杂化轨道类型是sp2。
(2)N2与互为等电子体,则的电子式可表示为[··……O··]2+,
1 mol 中含有共用电子对的数目为3NOA。
(3)CS2的结构式为SCS,一个该分子中存在2个π键;原子半径S>Cl>F,所以三种元素原子分别与氢原子形成的共价键中,键长最长的是H—S键。
(4)C2H2中H原子不满足8电子稳定结构,故A错误;C2H2的结构式为,单键为σ键,一个三键中含有1个σ键、2个π键,每个C2H2分子中σ键和π键数目之比为3∶2,故B错误;C2H2中碳原子之间形成非极性键,碳、氢原子之间形成极性键,其分子中含有极性键和非极性键,故C正确;C2H2分子的空间结构为直线形,故D正确。
(5)G为Cu元素,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1;工业上常通过在空气中煅烧Cu的低价含硫矿获得Cu单质,该反应的化学方程式为Cu2S+O2 2Cu+SO2;若往含有Cu2+的溶液中加过量氢氧化钠溶液,可生成Na2[Cu(OH)4],Na2[Cu(OH)4]中Na+与[Cu(OH)4]2-之间形成离子键,[Cu(OH)4]2-中Cu2+与OH-之间形成配位键,OH-中氧原子与氢原子之间形成的是极性共价键。
(6)F为铬元素;基态Mn2+的价电子轨道表示式为
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