2025鲁科版高中化学选择性必修2同步--分层作业13 配位键、金属键（含解析）
文档属性
| 名称 | 2025鲁科版高中化学选择性必修2同步--分层作业13 配位键、金属键（含解析） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 498.2KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-06-27 09:21:16 | ||
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文档简介
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2025鲁科版高中化学选择性必修2
分层作业13 配位键、金属键
A级必备知识基础练
题组1.配位键
1.铜氨液可以吸收CO,其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+。下列说法正确的是( )
A.Cu+价电子排布式:3d94s1
B.CO为非极性分子
C.NH3空间结构为三角锥形
D.1 mol [Cu(NH3)3CO]+中含有3 mol配位键
2.配合物[Co(NH3)5Cl](NO3)2中,中心离子的化合价是( )
A.+1 B.+2
C.+3 D.+4
3.某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列说法正确的是( )
A.配位体是Cl-和H2O,配位数是9
B.中心离子是Ti4+,内界是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2
D.H2O的中心原子是sp2杂化
4.已知NH3分子可与Cu2+以配位键形成[Cu(NH3)4]2+,则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是( )
A.NaOH B.NH3
C.BaCl2 D.Cu(OH)2
5.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,分别溶于水后,加入足量AgNO3溶液,产生AgCl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(黄色) ,CoCl3·4NH3(紫色) 。
(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)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 ,写出基态中心离子的电子排布式:
。
题组2.金属键
6.关于金属性质和原因的描述不正确的是( )
A.金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光,又把部分能量以光的形式释放出来
B.金属具有良好的导电性,是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动形成电流
C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属阳离子发生碰撞,传递能量
D.金属的导电性和导热性与金属键无关
7.已去除表面氧化膜的金属铝投入NaOH溶液中不涉及下列哪种变化( )
A.金属键破坏 B.共价键破坏
C.共价键形成 D.离子键破坏
8.金属键的强弱与金属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。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是( )
A.Li、Na、K B.Al、Mg、Na
C.Ca、Mg、Be D.Li、Na、Mg
B级关键能力提升练
以下选择题中,有1~2个选项符合题意。
9.已知:铜离子的配位数通常为4,[Cu(OH)4]2-和[Cu(NH3)4]2+均为深蓝色。某化学小组设计如下实验制备铜的配合物。
下列说法不正确的是( )
A.b中得到配合物Na2[Cu(OH)4],其配体为OH-
B.硫酸铜溶液呈蓝色的原因是[Cu(H2O)4]2+的颜色所致
C.由实验可知,NH3的配位能力比OH-弱
D.加热c中溶液有可能得到蓝色浑浊液
10.已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O ΔH,将该溶液分为三份做实验,溶液的颜色变化如表:
装置 序号 操作 现象
① 将试管置于冰水浴中 溶液均 呈粉红色
② 加水稀释
③ 加少量ZnCl2固体
以下结论和解释正确的是( )
A.由实验①可知:ΔH>0
B.由实验②可推知加水稀释,浓度商QC.由实验③可知:Zn2+络合Cl-能力比Co2+络合Cl-能力弱
D.实验①②③可知:配合物的形成与温度、配体的浓度及配体的种类等有关
11.许多过渡金属离子对多种配体有很强的结合力,能形成种类繁多的配合物,下列说法正确的是( )
A.1 mol配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O不能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀
B.1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键
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
12.向CuSO4溶液中逐滴滴加氨水,先生成蓝色沉淀,后蓝色沉淀逐渐溶解为深蓝色溶液,向深蓝色溶液中加入95%乙醇,深蓝色溶液变浑浊,静置后有深蓝色硫酸四氨合铜晶体析出,上层溶液颜色变浅。下列有关说法正确的是( )
A.生成蓝色沉淀反应的离子方程式为Cu2++2OH-Cu(OH)2↓
B.该实验能证明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定
C.蓝色沉淀溶解为深蓝色溶液是因为N提供孤电子对
D.硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
13.下列说法中正确的是( )
A.存在手性异构体的分子只能含一个手性碳原子
B.配合物[Cu(NH3)4]Cl2的配位数是6
C.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道形成sp3杂化轨道,则[ZnCl4]2-的空间结构为正四面体形
D.在AgCl、Cu(OH)2、AgOH这三种物质中只有AgCl不能溶于浓氨水
14.下列现象与形成配合物无关的是( )
A.Fe3+与SCN-不能大量共存
B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,呈绿色,再加水,呈蓝色
C.Cu与浓硝酸反应后,溶液呈绿色;Cu与稀硝酸反应后,溶液呈蓝色
D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失
15.[Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN。
(1)Zn2+基态核外电子排布式为 。
画出配合物离子[Zn(H2O)4]2+中的配位键 。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 。
(3)HOCH2CN的结构简式为,HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型分别是 和 。
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为 。
(5)下列一组微粒中键角由大到小顺序排列为 (用编号填写)。
①CO2 ②SiF4 ③SCl2 ④C ⑤H3O+
(6)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:
①H、B、N中,原子半径最大的是 。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素 的相似。
②NH3BH3分子中,N—B化学键称为 键,其电子对由 提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2,B3的结构如图所示: ;在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
16.(1)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是 ,中心离子的配位数为 。
(2)SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示:
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为 ,1个M2+中含有 个σ键。
17.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]+中的配位数为 。
(3)现代工业冶金中,2[Au(CN)2]-+Zn2Au+[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 。
C级学科素养拔高练
18.(1)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。LiAlH4中,存在 (填字母)。
A.离子键 B.σ键
C.π键 D.氢键
(2)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是 。
(3)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)= 。
(4)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的
[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图
19.配合物广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中。铜(+1)氰配离子[Cu(CN)4]3-曾用作镀铜的电镀液,但因氰化物有毒,现已被无毒的焦磷酸合铜(+2)配离子[Cu(P2O7)2]6-做电镀液来取代。
(1)写出基态Cu+的核外电子排布式: ;与铜位于同一周期,且基态原子最高电子层的电子数与基态Cu原子最高电子层电子数相同的元素还有 (填元素符号)。
(2)配离子[Cu(CN)4]3-中,Cu+的配位数是 ;1 mol [Cu(CN)4]3-中含有π键的数目为 。
(3)磷酸的结构可以表示为,磷酸强热下可发生分子间脱水生成焦磷酸,则焦磷酸的分子式为 ;P的空间结构是 ,与P互为等电子体的离子有 、 (写出两种)。
(4)甘氨酸铜是一种常用的饲料添加剂,其分子结构如图,甘氨酸铜中所含的非金属元素,电负性由大到小排列的顺序是 ,碳原子的杂化方式为 。
答案：
1.C 解析 基态铜原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1,失去4s上的1个电子变成Cu+,则Cu+价电子排布式为3d10,A错误;CO为含有极性键的双原子分子,则为极性分子,B错误;NH3中心原子价电子对数为3+=4,采取sp3杂化,有1对孤电子对,所以分子的空间结构为三角锥形,C正确;[Cu(NH3)3CO]+中Cu+提供空轨道,NH3和CO为配位体,所以1 mol [Cu(NH3)3CO]+中含有4 mol配位键,D错误。
2.C 解析 由化学式可知,硝酸根离子化合价为-1,氯离子化合价为-1,根据化合价代数和为零可知,中心离子的化合价是+3。
3.C 解析 由化学式知,配位体是Cl-和H2O,配位数是6,A项错误;由化学式知中心离子是Ti3+,内界是[TiCl(H2O)5]2+,B项错误;内界有1个Cl-,外界有2个Cl-,故数目比是1∶2,C项正确;H2O中价电子对数为2+=4,故中心原子是sp3杂化,D项错误。
4.D 解析 加入NaOH会生成Cu(OH)2沉淀,A项错误;通入NH3会形成[Cu(NH3)4]2+,B项错误;加入BaCl2会消耗S,C项错误;Cu(OH)2能与硫酸反应生成硫酸铜,且过量的Cu(OH)2可以通过过滤除去,D项正确。
5.答案 (1)[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)4Cl2]Cl
(2)空间结构不同
(3)6 1s22s22p63s23p63d6
解析 (1)1 mol CoCl3·6NH3(黄色)与足量AgNO3溶液反应生成3 mol AgCl,说明1 mol CoCl3·6NH3中有3 mol Cl-为外界离子,其配体为NH3,所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3;1 mol CoCl3·4NH3(紫色)与足量AgNO3溶液反应生成1 mol AgCl,说明1 mol CoCl3·4NH3中有1 mol Cl-为外界离子,其配体为NH3和Cl-,所以其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl。(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的化学式都是[Co(NH3)4Cl2]Cl,但因其空间结构不同,故颜色不同。(3)这四种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6;中心离子为Co3+,Co3+核外有24个电子,则基态Co3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
6.D 解析 金属的导电性和导热性与金属键有关,D错误。
7.D 解析 已去除表面氧化膜的金属铝投入NaOH溶液中,铝先与水反应2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑,氢氧化铝与强碱反应Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-。铝含有金属键,铝单质参加反应,金属键破坏,故不选A;水参与反应,水中共价键破坏,故不选B;反应生成氢气,共价键形成,故不选C;根据反应方程式,没有离子键的破坏和形成,故选D。
8.C 解析 金属键越强,金属的熔点越高。阳离子半径顺序为Li+Mg2+>Al3+,故金属键依次增强,熔点NaMg>Ca,C项符合题意;D项中Li的熔点高于Na,D项不符合题意。
9.C 解析 [Cu(OH)4]2-和[Cu(NH3)4]2+均为深蓝色,b加入过量的氢氧化钠得到配合物Na2[Cu(OH)4],其配体为OH-,A正确;水分子中氧原子可以提供孤电子对,能和铜离子形成配离子,硫酸铜溶液呈蓝色的原因是[Cu(H2O)4]2+的颜色所致,B正确;由实验a、c可知,NH3的配位能力比OH-强,C错误;加热c中溶液会促进一水合氨向电离的方向进行,使得一水合氨浓度减小,导致[Cu(NH3)转化为氢氧化铜沉淀,故有可能得到蓝色浑浊液,D正确。
10.AD 解析 由实验①可知,降低温度,溶液呈粉红色说明平衡向逆反应方向移动,正反应为吸热反应,反应焓变ΔH>0,故A正确;稀释时离子浓度减小,平衡向离子浓度增大的方向移动,即平衡逆向移动,浓度商Q>K,故B错误;由实验③可知,加入氯化锌固体,溶液呈粉红色说明溶液中氯离子浓度减小,平衡向逆反应方向移动,所以锌离子络合氯离子的能力比钴离子络合氯离子的能力强,故C错误;实验①②③可知,配合物的形成与温度、配体的浓度及配体的种类等有关,故D正确。
11.B 解析 加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应形成AgCl沉淀,内界配位离子Cl-与Ag+不能反应,A说法错误;一个CO中有一个σ键,配合物Ni(CO)4中有四个配位键,则1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键,B说法正确;配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3,C说法错误;配合物[Ag(NH3)2]OH的配体为NH3,配位数为2,D说法错误。
12.BD 解析 一水合氨为弱电解质,离子方程式中不能拆,正确的离子方程式为Cu2++2NH3·H2OCu(OH)2↓+2N,A错误;氢氧化铜沉淀能转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,说明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定,B正确;蓝色沉淀溶解为深蓝色溶液的过程Cu(OH)2转化为[Cu(NH3)4]2+,提供孤电子对的是NH3,N中并不含孤电子对,C错误;向深蓝色溶液中加入95%乙醇,深蓝色溶液变浑浊,说明硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,加入乙醇后硫酸四氨合铜变成沉淀析出,D正确。
13.C 解析 存在手性异构体的分子至少含一个手性碳原子,可以有多个手性碳原子,故A错误;配合物[Cu(NH3)4]Cl2中NH3是配体,配体的个数是配位数,[Cu(NH3)4]Cl2的配位数为4,故B错误;杂化是能量相近的轨道之间进行杂化,已知Zn2+的4s轨道和4p轨道形成sp3杂化轨道,则形成四面体结构,因此[ZnCl4]2-的空间结构为正四面体形,故C正确;在AgCl、Cu(OH)2、AgOH这三种物质中都能溶于浓氨水形成配合物,故D错误。
14.C 解析 A项涉及[Fe(SCN)]2+的形成;B项涉及[CuCl4]2-与[Cu(H2O)4]2+的转化;D项涉及[Al(OH)4]-的形成;C项Cu与浓硝酸反应后溶液显绿色,是因为反应后生成的NO2溶于Cu(NO3)2溶液中造成的。
15.答案 (1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(2)3NA
(3)sp3杂化 sp杂化
(4)N
(5)①④②⑤③
(6)①B(硼) Si(硅) ②配位 N sp3杂化 sp2杂化
解析 (1)Zn是30号元素,其原子核外有30个电子,失去最外层两个电子生成锌离子,根据构造原理书写Zn2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10;Zn为中心离子,H2O为配体,配位数为4,所以配合物离子[Zn(H2O)4]2+中的配位键为。
(2)单键为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,三键含有1个σ键和2个π键,HCHO分子中含有2个C—H键、1个CO双键,分子中含有3个σ键,所以1 mol甲醛(HCHO)分子中含有的σ键数目为3NA。
(3)根据HOCH2CN的结构简式,其中与羟基(—OH)相连的一个碳为饱和碳原子,杂化类型为sp3,另一碳原子与氮原子形成碳氮三键,三键含有1个σ键和2个π键,杂化类型为sp杂化。
(4)原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体,与水互为等电子体的微粒含3个原子,最外层电子数之和为8,这样的微粒有H2S、N,阴离子为N。
(5)①CO2是直线结构,键角为180°;②SiF4为正四面体结构,键角为109°28';③SCl2中S采用sp3杂化,为角形结构;④C中C采用sp2杂化,为正三角形结构,键角为120°;⑤H3O+中O采用sp3杂化,为三角锥形结构,③中2对孤电子对之间的斥力较大,使得③中键角小于⑤,同理⑤中键角小于②,因此键角由大到小顺序排列为①④②⑤③。
(6)①同一周期从左到右主族元素的原子半径逐渐减小,H原子核外电子层最少,原子半径最小,可知H、B、N中原子半径最大的是B(硼);元素周期表中B与Si处于对角线上,二者化学性质相似。②NH3BH3中N有孤电子对,B有空轨道,N和B形成配位键;NH3BH3中B形成四个σ键,为sp3杂化,B3中B形成3个σ键,为sp2杂化。
16.答案 (1)N、O、Cl 6 (2)sp3、sp2 54
解析 (1)H2O中的氧原子、NH3中的氮原子和Cl-中都有孤电子对,可做配位原子,故配位原子为O、N、Cl;中心离子的配位数为3+2+1=6。
(2)由结构可知,N-甲基咪唑含有甲基和碳碳双键、碳氮双键,则该分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3;1个N-甲基咪唑中含有6个C—H键、4个C—N键、1个碳碳双键和1个碳氮双键,单键、配位键属于σ键,1个双键中有1个σ键和1个π键,所以1个M2+中含有12×4+6=54个σ键。
17.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配位数即配体的个数,NH3是配体,[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。
18.答案 (1)AB (2)离子键 (3)1∶2 (4)
解析 (1)LiAlH4由Li+与Al构成,阴、阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,共价单键为σ键,不存在π键和氢键。
(2)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),可以判断其为离子化合物,所以一定存在离子键。
(3)N2的结构式为N≡N,三键中含1个σ键和2个π键,N2分子中σ键与π键的数目比为n(σ)∶n(π)=1∶2。
(4)根据化学式,缺少的配体是NO和H2O,NO中N为配位原子,H2O中O上有孤电子对,O为配位原子,故结构为。
19.答案 (1)[Ar]3d10 K、Cr
(2)4 8NA
(3)H4P2O7 正四面体形 S Cl
(4)O>N>C>H sp3、sp2
解析 (1)Cu为29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,Cu原子失去4s1的电子形成Cu+,则Cu+的核外电子排布式为[Ar]3d10;基态铜原子的最外层电子数为1,与铜位于同一周期且基态原子的最外层电子数为1的元素,其基态原子的简化电子排布式为[Ar]4s1或[Ar]3d54s1,相应的元素分别为K、Cr。
(2)[Cu(CN)4]3-中,Cu+和CN-形成配位键,则Cu+的配位数为4;[Cu(CN)4]3-中,配位键为σ键,CN-的结构式为[C≡N]-,1个CN-含有1个σ键和2个π键,则1个[Cu(CN)4]3-中含有8个π键,1 mol [Cu(CN)4]3-中含有π键的数目为8NA。
(3)磷酸强热下可发生分子间脱水生成焦磷酸,即两分子的磷酸脱去一分子的水生成焦磷酸,则焦磷酸的分子式为H4P2O7;P中P原子的价电子对数为4,无孤电子对,所以P的空间结构为正四面体形;等电子体要求原子个数和价电子数都相等,P含有5个原子,价电子数为32,与P互为等电子体的离子有S、Cl。
(4)甘氨酸铜中所含的非金属元素为H、C、N、O,元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性:O>N>C>H,则电负性:O>N>C>H;甘氨酸铜中羰基上的碳原子形成1个双键和2个单键,采用sp2杂化,亚甲基上的碳原子形成4个单键,采用sp3杂化。
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2025鲁科版高中化学选择性必修2
分层作业13 配位键、金属键
A级必备知识基础练
题组1.配位键
1.铜氨液可以吸收CO,其反应为[Cu(NH3)2]++CO+NH3[Cu(NH3)3CO]+。下列说法正确的是( )
A.Cu+价电子排布式:3d94s1
B.CO为非极性分子
C.NH3空间结构为三角锥形
D.1 mol [Cu(NH3)3CO]+中含有3 mol配位键
2.配合物[Co(NH3)5Cl](NO3)2中,中心离子的化合价是( )
A.+1 B.+2
C.+3 D.+4
3.某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列说法正确的是( )
A.配位体是Cl-和H2O,配位数是9
B.中心离子是Ti4+,内界是[TiCl(H2O)5]2+
C.内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2
D.H2O的中心原子是sp2杂化
4.已知NH3分子可与Cu2+以配位键形成[Cu(NH3)4]2+,则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是( )
A.NaOH B.NH3
C.BaCl2 D.Cu(OH)2
5.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,分别溶于水后,加入足量AgNO3溶液,产生AgCl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(黄色) ,CoCl3·4NH3(紫色) 。
(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)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 ,写出基态中心离子的电子排布式:
。
题组2.金属键
6.关于金属性质和原因的描述不正确的是( )
A.金属具有金属光泽是因为金属中的自由电子吸收了可见光,又把部分能量以光的形式释放出来
B.金属具有良好的导电性,是因为金属晶体中共享了金属原子的价电子,形成了“电子气”,在外电场的作用下自由电子定向移动形成电流
C.金属具有良好的导热性能,是因为自由电子在受热后,加快了运动速率,自由电子通过与金属阳离子发生碰撞,传递能量
D.金属的导电性和导热性与金属键无关
7.已去除表面氧化膜的金属铝投入NaOH溶液中不涉及下列哪种变化( )
A.金属键破坏 B.共价键破坏
C.共价键形成 D.离子键破坏
8.金属键的强弱与金属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。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是( )
A.Li、Na、K B.Al、Mg、Na
C.Ca、Mg、Be D.Li、Na、Mg
B级关键能力提升练
以下选择题中,有1~2个选项符合题意。
9.已知:铜离子的配位数通常为4,[Cu(OH)4]2-和[Cu(NH3)4]2+均为深蓝色。某化学小组设计如下实验制备铜的配合物。
下列说法不正确的是( )
A.b中得到配合物Na2[Cu(OH)4],其配体为OH-
B.硫酸铜溶液呈蓝色的原因是[Cu(H2O)4]2+的颜色所致
C.由实验可知,NH3的配位能力比OH-弱
D.加热c中溶液有可能得到蓝色浑浊液
10.已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色,[CoCl4]2-呈蓝色,[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:[Co(H2O)6]2++4Cl-[CoCl4]2-+6H2O ΔH,将该溶液分为三份做实验,溶液的颜色变化如表:
装置 序号 操作 现象
① 将试管置于冰水浴中 溶液均 呈粉红色
② 加水稀释
③ 加少量ZnCl2固体
以下结论和解释正确的是( )
A.由实验①可知:ΔH>0
B.由实验②可推知加水稀释,浓度商Q
D.实验①②③可知:配合物的形成与温度、配体的浓度及配体的种类等有关
11.许多过渡金属离子对多种配体有很强的结合力,能形成种类繁多的配合物,下列说法正确的是( )
A.1 mol配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O不能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀
B.1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键
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
12.向CuSO4溶液中逐滴滴加氨水,先生成蓝色沉淀,后蓝色沉淀逐渐溶解为深蓝色溶液,向深蓝色溶液中加入95%乙醇,深蓝色溶液变浑浊,静置后有深蓝色硫酸四氨合铜晶体析出,上层溶液颜色变浅。下列有关说法正确的是( )
A.生成蓝色沉淀反应的离子方程式为Cu2++2OH-Cu(OH)2↓
B.该实验能证明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定
C.蓝色沉淀溶解为深蓝色溶液是因为N提供孤电子对
D.硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
13.下列说法中正确的是( )
A.存在手性异构体的分子只能含一个手性碳原子
B.配合物[Cu(NH3)4]Cl2的配位数是6
C.已知Zn2+的4s轨道和4p轨道形成sp3杂化轨道,则[ZnCl4]2-的空间结构为正四面体形
D.在AgCl、Cu(OH)2、AgOH这三种物质中只有AgCl不能溶于浓氨水
14.下列现象与形成配合物无关的是( )
A.Fe3+与SCN-不能大量共存
B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量水,呈绿色,再加水,呈蓝色
C.Cu与浓硝酸反应后,溶液呈绿色;Cu与稀硝酸反应后,溶液呈蓝色
D.向AlCl3溶液中逐滴滴加NaOH溶液至过量,先出现白色沉淀,继而消失
15.[Zn(CN)4]2-在水溶液中与HCHO发生如下反应:4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN。
(1)Zn2+基态核外电子排布式为 。
画出配合物离子[Zn(H2O)4]2+中的配位键 。
(2)1 mol HCHO分子中含有σ键的数目为 。
(3)HOCH2CN的结构简式为,HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型分别是 和 。
(4)与H2O分子互为等电子体的阴离子为 。
(5)下列一组微粒中键角由大到小顺序排列为 (用编号填写)。
①CO2 ②SiF4 ③SCl2 ④C ⑤H3O+
(6)氨硼烷(NH3BH3)含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题:
①H、B、N中,原子半径最大的是 。根据对角线规则,B的一些化学性质与元素 的相似。
②NH3BH3分子中,N—B化学键称为 键,其电子对由 提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O3N+B3+9H2,B3的结构如图所示: ;在该反应中,B原子的杂化轨道类型由 变为 。
16.(1)三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是 ,中心离子的配位数为 。
(2)SiCl4与N-甲基咪唑()反应可以得到M2+,其结构如图所示:
N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为 ,1个M2+中含有 个σ键。
17.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]+中的配位数为 。
(3)现代工业冶金中,2[Au(CN)2]-+Zn2Au+[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 。
C级学科素养拔高练
18.(1)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。LiAlH4中,存在 (填字母)。
A.离子键 B.σ键
C.π键 D.氢键
(2)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),其化学键类型是 。
(3)N2分子中σ键与π键的数目比n(σ)∶n(π)= 。
(4)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的
[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。
[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图
19.配合物广泛应用于日常生活、工业生产及生命科学中。铜(+1)氰配离子[Cu(CN)4]3-曾用作镀铜的电镀液,但因氰化物有毒,现已被无毒的焦磷酸合铜(+2)配离子[Cu(P2O7)2]6-做电镀液来取代。
(1)写出基态Cu+的核外电子排布式: ;与铜位于同一周期,且基态原子最高电子层的电子数与基态Cu原子最高电子层电子数相同的元素还有 (填元素符号)。
(2)配离子[Cu(CN)4]3-中,Cu+的配位数是 ;1 mol [Cu(CN)4]3-中含有π键的数目为 。
(3)磷酸的结构可以表示为,磷酸强热下可发生分子间脱水生成焦磷酸,则焦磷酸的分子式为 ;P的空间结构是 ,与P互为等电子体的离子有 、 (写出两种)。
(4)甘氨酸铜是一种常用的饲料添加剂,其分子结构如图,甘氨酸铜中所含的非金属元素,电负性由大到小排列的顺序是 ,碳原子的杂化方式为 。
答案：
1.C 解析 基态铜原子的简化电子排布式为[Ar]3d104s1,失去4s上的1个电子变成Cu+,则Cu+价电子排布式为3d10,A错误;CO为含有极性键的双原子分子,则为极性分子,B错误;NH3中心原子价电子对数为3+=4,采取sp3杂化,有1对孤电子对,所以分子的空间结构为三角锥形,C正确;[Cu(NH3)3CO]+中Cu+提供空轨道,NH3和CO为配位体,所以1 mol [Cu(NH3)3CO]+中含有4 mol配位键,D错误。
2.C 解析 由化学式可知,硝酸根离子化合价为-1,氯离子化合价为-1,根据化合价代数和为零可知,中心离子的化合价是+3。
3.C 解析 由化学式知,配位体是Cl-和H2O,配位数是6,A项错误;由化学式知中心离子是Ti3+,内界是[TiCl(H2O)5]2+,B项错误;内界有1个Cl-,外界有2个Cl-,故数目比是1∶2,C项正确;H2O中价电子对数为2+=4,故中心原子是sp3杂化,D项错误。
4.D 解析 加入NaOH会生成Cu(OH)2沉淀,A项错误;通入NH3会形成[Cu(NH3)4]2+,B项错误;加入BaCl2会消耗S,C项错误;Cu(OH)2能与硫酸反应生成硫酸铜,且过量的Cu(OH)2可以通过过滤除去,D项正确。
5.答案 (1)[Co(NH3)6]Cl3 [Co(NH3)4Cl2]Cl
(2)空间结构不同
(3)6 1s22s22p63s23p63d6
解析 (1)1 mol CoCl3·6NH3(黄色)与足量AgNO3溶液反应生成3 mol AgCl,说明1 mol CoCl3·6NH3中有3 mol Cl-为外界离子,其配体为NH3,所以其化学式为[Co(NH3)6]Cl3;1 mol CoCl3·4NH3(紫色)与足量AgNO3溶液反应生成1 mol AgCl,说明1 mol CoCl3·4NH3中有1 mol Cl-为外界离子,其配体为NH3和Cl-,所以其化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl。(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的化学式都是[Co(NH3)4Cl2]Cl,但因其空间结构不同,故颜色不同。(3)这四种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl,其配位数都是6;中心离子为Co3+,Co3+核外有24个电子,则基态Co3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d6。
6.D 解析 金属的导电性和导热性与金属键有关,D错误。
7.D 解析 已去除表面氧化膜的金属铝投入NaOH溶液中,铝先与水反应2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑,氢氧化铝与强碱反应Al(OH)3+OH-[Al(OH)4]-。铝含有金属键,铝单质参加反应,金属键破坏,故不选A;水参与反应,水中共价键破坏,故不选B;反应生成氢气,共价键形成,故不选C;根据反应方程式,没有离子键的破坏和形成,故选D。
8.C 解析 金属键越强,金属的熔点越高。阳离子半径顺序为Li+
9.C 解析 [Cu(OH)4]2-和[Cu(NH3)4]2+均为深蓝色,b加入过量的氢氧化钠得到配合物Na2[Cu(OH)4],其配体为OH-,A正确;水分子中氧原子可以提供孤电子对,能和铜离子形成配离子,硫酸铜溶液呈蓝色的原因是[Cu(H2O)4]2+的颜色所致,B正确;由实验a、c可知,NH3的配位能力比OH-强,C错误;加热c中溶液会促进一水合氨向电离的方向进行,使得一水合氨浓度减小,导致[Cu(NH3)转化为氢氧化铜沉淀,故有可能得到蓝色浑浊液,D正确。
10.AD 解析 由实验①可知,降低温度,溶液呈粉红色说明平衡向逆反应方向移动,正反应为吸热反应,反应焓变ΔH>0,故A正确;稀释时离子浓度减小,平衡向离子浓度增大的方向移动,即平衡逆向移动,浓度商Q>K,故B错误;由实验③可知,加入氯化锌固体,溶液呈粉红色说明溶液中氯离子浓度减小,平衡向逆反应方向移动,所以锌离子络合氯离子的能力比钴离子络合氯离子的能力强,故C错误;实验①②③可知,配合物的形成与温度、配体的浓度及配体的种类等有关,故D正确。
11.B 解析 加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应形成AgCl沉淀,内界配位离子Cl-与Ag+不能反应,A说法错误;一个CO中有一个σ键,配合物Ni(CO)4中有四个配位键,则1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键,B说法正确;配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3,C说法错误;配合物[Ag(NH3)2]OH的配体为NH3,配位数为2,D说法错误。
12.BD 解析 一水合氨为弱电解质,离子方程式中不能拆,正确的离子方程式为Cu2++2NH3·H2OCu(OH)2↓+2N,A错误;氢氧化铜沉淀能转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,说明[Cu(NH3)4]2+比氢氧化铜稳定,B正确;蓝色沉淀溶解为深蓝色溶液的过程Cu(OH)2转化为[Cu(NH3)4]2+,提供孤电子对的是NH3,N中并不含孤电子对,C错误;向深蓝色溶液中加入95%乙醇,深蓝色溶液变浑浊,说明硫酸四氨合铜在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度,加入乙醇后硫酸四氨合铜变成沉淀析出,D正确。
13.C 解析 存在手性异构体的分子至少含一个手性碳原子,可以有多个手性碳原子,故A错误;配合物[Cu(NH3)4]Cl2中NH3是配体,配体的个数是配位数,[Cu(NH3)4]Cl2的配位数为4,故B错误;杂化是能量相近的轨道之间进行杂化,已知Zn2+的4s轨道和4p轨道形成sp3杂化轨道,则形成四面体结构,因此[ZnCl4]2-的空间结构为正四面体形,故C正确;在AgCl、Cu(OH)2、AgOH这三种物质中都能溶于浓氨水形成配合物,故D错误。
14.C 解析 A项涉及[Fe(SCN)]2+的形成;B项涉及[CuCl4]2-与[Cu(H2O)4]2+的转化;D项涉及[Al(OH)4]-的形成;C项Cu与浓硝酸反应后溶液显绿色,是因为反应后生成的NO2溶于Cu(NO3)2溶液中造成的。
15.答案 (1)1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
(2)3NA
(3)sp3杂化 sp杂化
(4)N
(5)①④②⑤③
(6)①B(硼) Si(硅) ②配位 N sp3杂化 sp2杂化
解析 (1)Zn是30号元素,其原子核外有30个电子,失去最外层两个电子生成锌离子,根据构造原理书写Zn2+核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10;Zn为中心离子,H2O为配体,配位数为4,所以配合物离子[Zn(H2O)4]2+中的配位键为。
(2)单键为σ键,双键含有1个σ键和1个π键,三键含有1个σ键和2个π键,HCHO分子中含有2个C—H键、1个CO双键,分子中含有3个σ键,所以1 mol甲醛(HCHO)分子中含有的σ键数目为3NA。
(3)根据HOCH2CN的结构简式,其中与羟基(—OH)相连的一个碳为饱和碳原子,杂化类型为sp3,另一碳原子与氮原子形成碳氮三键,三键含有1个σ键和2个π键,杂化类型为sp杂化。
(4)原子个数相等、价电子数相等的微粒为等电子体,与水互为等电子体的微粒含3个原子,最外层电子数之和为8,这样的微粒有H2S、N,阴离子为N。
(5)①CO2是直线结构,键角为180°;②SiF4为正四面体结构,键角为109°28';③SCl2中S采用sp3杂化,为角形结构;④C中C采用sp2杂化,为正三角形结构,键角为120°;⑤H3O+中O采用sp3杂化,为三角锥形结构,③中2对孤电子对之间的斥力较大,使得③中键角小于⑤,同理⑤中键角小于②,因此键角由大到小顺序排列为①④②⑤③。
(6)①同一周期从左到右主族元素的原子半径逐渐减小,H原子核外电子层最少,原子半径最小,可知H、B、N中原子半径最大的是B(硼);元素周期表中B与Si处于对角线上,二者化学性质相似。②NH3BH3中N有孤电子对,B有空轨道,N和B形成配位键;NH3BH3中B形成四个σ键,为sp3杂化,B3中B形成3个σ键,为sp2杂化。
16.答案 (1)N、O、Cl 6 (2)sp3、sp2 54
解析 (1)H2O中的氧原子、NH3中的氮原子和Cl-中都有孤电子对,可做配位原子,故配位原子为O、N、Cl;中心离子的配位数为3+2+1=6。
(2)由结构可知,N-甲基咪唑含有甲基和碳碳双键、碳氮双键,则该分子中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3;1个N-甲基咪唑中含有6个C—H键、4个C—N键、1个碳碳双键和1个碳氮双键,单键、配位键属于σ键,1个双键中有1个σ键和1个π键,所以1个M2+中含有12×4+6=54个σ键。
17.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配位数即配体的个数,NH3是配体,[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。
18.答案 (1)AB (2)离子键 (3)1∶2 (4)
解析 (1)LiAlH4由Li+与Al构成,阴、阳离子间存在离子键,Al与H之间还有共价单键,共价单键为σ键,不存在π键和氢键。
(2)ZnF2具有较高的熔点(872 ℃),可以判断其为离子化合物,所以一定存在离子键。
(3)N2的结构式为N≡N,三键中含1个σ键和2个π键,N2分子中σ键与π键的数目比为n(σ)∶n(π)=1∶2。
(4)根据化学式,缺少的配体是NO和H2O,NO中N为配位原子,H2O中O上有孤电子对,O为配位原子,故结构为。
19.答案 (1)[Ar]3d10 K、Cr
(2)4 8NA
(3)H4P2O7 正四面体形 S Cl
(4)O>N>C>H sp3、sp2
解析 (1)Cu为29号元素,基态铜原子的核外电子排布式为[Ar]3d104s1,Cu原子失去4s1的电子形成Cu+,则Cu+的核外电子排布式为[Ar]3d10;基态铜原子的最外层电子数为1,与铜位于同一周期且基态原子的最外层电子数为1的元素,其基态原子的简化电子排布式为[Ar]4s1或[Ar]3d54s1,相应的元素分别为K、Cr。
(2)[Cu(CN)4]3-中,Cu+和CN-形成配位键,则Cu+的配位数为4;[Cu(CN)4]3-中,配位键为σ键,CN-的结构式为[C≡N]-,1个CN-含有1个σ键和2个π键,则1个[Cu(CN)4]3-中含有8个π键,1 mol [Cu(CN)4]3-中含有π键的数目为8NA。
(3)磷酸强热下可发生分子间脱水生成焦磷酸,即两分子的磷酸脱去一分子的水生成焦磷酸,则焦磷酸的分子式为H4P2O7;P中P原子的价电子对数为4,无孤电子对,所以P的空间结构为正四面体形;等电子体要求原子个数和价电子数都相等,P含有5个原子,价电子数为32,与P互为等电子体的离子有S、Cl。
(4)甘氨酸铜中所含的非金属元素为H、C、N、O,元素的非金属性越强,电负性越大,非金属性:O>N>C>H,则电负性:O>N>C>H;甘氨酸铜中羰基上的碳原子形成1个双键和2个单键,采用sp2杂化,亚甲基上的碳原子形成4个单键,采用sp3杂化。
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