第2课时 配位键与金属键
学习目标 1.知道配位键、配合物的概念,学会配位键的判断方法,会分析配合物的组成与应用。2.知道金属键的概念及其实质,能够用金属键理论解释金属的物理特性。
一、配位键和配位化合物
(一)知识梳理
1.配位键
(1)N中的配位键
①形成过程
当氨分子与H+相互接近到一定程度时,氨分子中的 所在的轨道将与H+的 重叠,使得孤电子对主要在重叠区域中运动,即这一对电子为氮原子、氢原子所共用,从而形成一种新的化学键,这种化学键叫配位键。
②N中配位键的性质
氨分子与H+之间以配位键结合形成铵离子,形成铵离子后,四个氮氢键的性质变得 。
③形成过程表示方法
(2)配位键的相关概念
概念 成键原子的一方提供孤电子对,另一方提供能够接受孤电子对的空轨道而形成的一种新的化学键叫配位键
形成 条件 形成配位键的一方A是能够提供孤电子对的原子,另一方B具有能够接受孤电子对的空轨道
表示 方法 常用符号A→B表示,箭头指向提供空轨道的原子或离子
实质 配位键的实质与共价键相同,仍是原子间的强相互作用
(3)配位键与共价键
配位键与共价键有相似之处,但形成配位键的 是由一方提供而不是由双方共同提供的。
2.配位化合物
(1)配位化合物的定义
组成中含有 的物质称为配位化合物,简称配合物,如[Ag(NH3)2]+(二氨合银离子)、[Cu(H2O)4]2+(水合铜离子)等都是配离子。
(2)配合物的组成
①实例
配合物一般由内界和外界两部分组成,如Cu(NH3)4SO4的结构如图所示。
②中心原子或离子:提供空轨道的原子或离子。常见的是过渡金属的原子或离子,如Fe、Ni、Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等。
③配体:含有孤电子对的原子、分子或离子。
原子:常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子;
分子:如H2O、NH3、CO等;
阴离子:如X-(Cl-、Br-、I-)、OH-、SCN-、CN-、RCOO-等。
④配位数:直接同中心原子(离子)配位的分子或离子的数目叫中心原子(离子)的配位数。如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位数为6。
⑤配离子的电荷数:等于中心原子或离子和配体总电荷数的代数和,如[Co(NH3)5Cl]n+中的n=2。
⑥常见配合物的组成
配离子 中心离子原子 配体 配位数
[Cu(H2O)4]2+ Cu2+ H2O 4
[Cu(NH3)4]2+ Cu2+ NH3 4
[Ag(NH3)2]+ Ag+ NH3 2
Fe(SCN)3 Fe3+ SCN- 3
Fe(CO)5 Fe CO 5
[Fe(CN)6]3- Fe3+ CN- 6
(3)配合物的应用
配合物在生命体中大量存在,对于生命活动具有重要意义。配合物在尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域也有着广泛的应用,人们经常利用金属离子和与其配位的物质的性质不同,进行 、 、或 操作来达到 、分析检测等目的。
(二)互动探究
实验任务 实验过程 现象
1.探究氯化铜固体在溶解并稀释过程中所发生的变化 过程:取适量氯化铜固体于试管中,逐滴加入蒸馏水溶解并且稀释 溶液由黄绿色逐渐变为蓝色
2.分别以氯化铁和硝酸铁为原料,探究Fe3+溶液显颜色的原因 过程:①取适量氯化铁于试管中,逐滴加入1 mol·L-1盐酸至恰好溶解,然后逐滴加入蒸馏水进行稀释 ②取适量硝酸铁于试管中,逐滴加入1 mol·L-1硝酸至恰好溶解,然后逐滴加入蒸馏水进行稀释 氯化铁溶液显黄色,硝酸铁溶液开始无色,稀释过程中逐渐变为黄色
3.制备 [Ag(NH3)2]+并用于与葡萄糖反应 过程:向1 mL 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液中边振荡边逐滴加入浓氨水至生成的沉淀恰好消失,制得[Ag(NH3)2]+,再滴入几滴葡萄糖溶液,振荡后放在热水浴中温热 逐滴加入浓氨水时,先生成白色沉淀,然后沉淀逐渐溶解,加入葡萄糖水浴加热后,试管内壁产生银镜
4.对比 Cu2+与氨水和OH-反应的差异 过程:①取适量0.1 mol·L-1的CuSO4溶液于试管中,逐滴加入1 mol·L-1NaOH溶液 ②取适量0.1 mol·L-1的CuSO4溶液于试管中,逐滴加入浓氨水至沉淀溶解 Cu2+与OH-反应产生蓝色沉淀,沉淀逐渐溶解变成亮蓝色溶液;与氨水反应先产生蓝色沉淀,然后沉淀又逐渐溶解,变成深蓝色透明溶液
【问题讨论】
1.在任务1的实验中存在哪些配合物 在这些配合物中中心离子和配体分别是什么
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2.任务2实验现象产生的原因是什么
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3.任务3和任务4实验生成配合物的离子反应是怎样的 配合物是如何影响物质性质的。
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【探究归纳】
配合物的形成对性质的影响
(1)对溶解性的影响
一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物,可以溶解于氨水中,或依次溶解于含过量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中,形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-。
(2)颜色的改变
当简单离子形成配离子时,其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象,根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN-形成Fe(SCN)3配离子,其溶液显红色。
(3)稳定性增强
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。当作为中心离子的金属离子相同时,配合物的稳定性与配体的性质有关。例如,血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强,因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后,就很难再与O2分子结合,血红素失去输送氧气的功能,从而导致人体CO中毒。
1.(2023·达州一中高二月考)下列各组中的物质或离子都含配位键的是 ( )
A.H2O、Al2Cl6
B.CO2、S
C.PCl5、[Co(NH3)4Cl2]Cl
D.NH4Cl、[Cu(NH3)4]SO4
2.若X、Y两种粒子之间可以形成配位键,则下列说法正确的是 ( )
A.X、Y只能是离子
B.若X提供空轨道,则配位键可表示为X→Y
C.若X、Y分别为Ag+、NH3,则形成配位键时,Ag+为配体
D.若X提供空轨道,则Y必须提供孤电子对
3.[Co(NH3)5Cl]Cl2是一种紫红色的晶体,下列说法中正确的是 ( )
A.配体是Cl-和NH3,配位数是8
B.中心离子是Co2+,配离子是Cl-
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-一定被完全沉淀
二、金属键
1.金属键及其实质
(1)概念
“自由电子”和金属阳离子之间的强的 ,叫做金属键。
(2)本质
金属键在本质上也是一种 作用。
(3)特征
金属键没有共价键所具有的 和 ;金属键中的电子在整个三维空间里运动,属于整块固态金属。
(4)金属键强弱的判断
一般来说,金属键的强弱主要取决于金属原子的半径和价电子数。原子半径越 ,价电子数越 ,金属键越弱;反之越强。
2.金属键与金属性质
(1)金属不透明,但具有金属光泽
当可见光照射到金属表面上时,固态金属中的“ ”能够吸收所有频率的光并很快释放,使得金属不透明并具有金属光泽。
(2)金属具有良好的导电性
金属内部自由电子的运动不具有方向性,在外加电场的作用下,金属中的“自由电子”沿着导线由电源的负极向电源正极发生 移动而形成电流。
(3)金属具有良好的导热性
当金属中有温度差时,不停运动着的“自由电子”通过自身与 ,把能量由高温处传向低温处。
(4)金属具有良好的延展性
当金属受到外力作用时,金属中的各原子层就会发生相对滑动,但排列方式不变,金属中的 没有被破坏。
(5)金属键越强,金属的熔、沸点越高。
①同周期主族元素金属单质,从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点 。
②同主族金属单质,从上到下(如碱金属)熔、沸点 。
③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点 。
④金属熔点差别很大,如汞常温下为液体,熔点很低;而铁常温下为固体,熔点很高。
(6)金属键越强,金属的硬度越大,金属原子的电离能越大,一般金属性越弱。
4.在金属中,“自由电子”与金属阳离子的碰撞中有能量传递,可以由此来解释的金属的物理性质是 ( )
A.延展性 B.导电性
C.导热性 D.硬度
5.物质结构理论推出:金属键越强,其金属的硬度越大,熔、沸点越高。且研究表明,一般来说,金属阳离子半径越小,所带电荷数越多,则金属键越强,由此判断下列说法错误的是 ( )
A.硬度:Mg>Al B.熔点:Mg>Ca
C.硬度:Mg>K D.熔点:Ca>K
6.金属具有延展性的原因是 ( )
A.金属原子半径都较大,价电子较少
B.金属受外力作用变形时,金属阳离子与“自由电子”间仍保持较强烈作用
C.金属中大量“自由电子”受外力作用时,运动速度加快
D.“自由电子”受外力作用时能迅速传递能量
【题后归纳】 有关金属的几个注意点
(1)有金属光泽的单质不一定是金属单质,如单晶硅、晶体碘也有金属光泽。
(2)金属有导电性,但能导电的物质不一定是金属,如石墨、硅、能导电的有机高分子化合物等。
(3)温度升高,金属阳离子的振动频率和“自由电子”的无序运动增强,金属导电能力减弱;电解质溶液中,阴、阳离子随溶液温度升高,运动速率加快,导电能力增强。
1.配位化合物的数量巨大,组成和结构形形色色。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的化合价和配位数分别为 ( )
A.Cu2+、NH3、+2、4 B.Cu+、NH3、+1、4
C.Cu2+、OH-、+2、2 D.Cu2+、NH3、+2、2
2.(2023·邵东一中高二上月考)配位化合物广泛地应用于物质分离、定量测定、医药、催化等方面。利用氧化法可制备某些配位化合物。如2CoCl2+2NH4Cl+8NH3+H2O22[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
3.用过量的AgNO3溶液处理含0.01 mol氯化铬的水溶液(CrCl3·6H2O),生成0.02 mol AgCl沉淀,此配合物的组成最可能是 ( )
A.[Cr(H2O)6]Cl3
B.[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O
C.[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
D.[CrCl3(H2O)3]·3H2O
4.下列有关金属的叙述正确的是 ( )
A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,是由于金属阳离子之间有较强的作用
B.通常情况下,金属里的“自由电子”会发生定向移动,而形成电流
C.金属是借助金属阳离子的运动,把能量从温度高的部分传到温度低的部分
D.金属的导电性随温度的升高而降低
5.金属钾、铜的部分结构和性质的数据如下表所示,则下列说法错误的是 ( )
金属 K Cu
原子外围电子排布 4s1 3d104s1
原子半径/pm 255 128
原子化热/(kJ·mol-1) 90.0 339.3
熔点/℃ 63.4 1 083
A.单位体积内自由电子数目:K
B.金属键强弱顺序为KC.金属的硬度大小顺序为KD.两者最外层电子数目相等,因此其金属键的强弱取决于原子半径大小
6.(1)[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
(2)[Zn(CN)4]2+中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间结构,[Zn(CN)4]2-中的结构可用示意图表示为 。
(3)CuCl难溶于水但易溶于氨水,其原因是
。
此化合物的氨水溶液遇到空气被氧化为深蓝色,深蓝色溶液中阳离子的化学式为 。
第2课时 配位键与金属键
一、(一)1.(1)①孤电子对 1s空轨道 ②完全相同
③ (3)共用电子 2.(1)配位键 (3)溶解
沉淀 萃取 分离提纯
问题讨论
1.提示 黄绿色的[CuCl4]2-和蓝色的[Cu(H2O)4]2+,[CuCl4]2-中心离子为Cu2+,配体Cl-,[Cu(H2O)4]2+中心离子为Cu2+,配体H2O。
2.提示 Fe3+也可与Cl-配位形成黄色的[FeCl4]-,Fe3+溶液显黄色是因为水解与OH-配位。
3.提示 AgOH+2NH3[Ag(NH3)2]++OH-
Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-
Ag+与NH3可以发生配位作用,可用于制备银镜;与OH-相比,Cu2+可与NH3配位生成蓝色更深的[Cu(NH3)4]2+。
对点训练
1.D [水分子中没有配位键,Al2Cl6中铝原子含有空轨道,氯原子含有孤电子对,所以氯化铝中含有配位键,故A不选;二氧化碳分子中没有配位键,硫酸根离子中硫原子提供孤电子对,氧原子提供空轨道,所以硫酸根离子中含有配位键,故B不选;PCl5分子中没有配位键,[Co(NH3)4Cl2]Cl中Co提供空轨道,N原子、Cl原子提供孤电子对,[Co(NH3)4Cl2]Cl中含有配位键,故C不选;氯化铵中氮原子提供孤电子对,氢原子提供空轨道,从而形成配位键,[Cu(NH3)4]SO4中铜原子提供空轨道,氮原子提供孤电子对,所以形成配位键,故D选。]
2.D [提供空轨道的可以是金属原子或金属离子,提供孤电子对的可以是分子或离子,二者形成配位键,A项错误;若X提供空轨道,则箭头应指向提供空轨道的X,配位键应表示为Y→X,B项错误;若X、Y分别为Ag+、NH3,则形成配位键时,提供孤电子对的离子或分子为配体,因此NH3为配体,C项错误;若X提供空轨道,则Y必须提供孤电子对,D项正确。]
3.C [配位数不包含外界离子,故[Co(NH3)5Cl]Cl2中配体是Cl-和NH3,配位数是6,A错误;Co3+为中心离子,配离子是[Co(NH3)5Cl]2+,B错误;[Co(NH3)5Cl]Cl2内界是[Co(NH3)5Cl]2+,外界是Cl-,内界和外界中Cl-的数目比是1∶2,C正确;加入足量的AgNO3溶液,内界Cl-不沉淀,D错误。]
二、1.(1)相互作用 (2)电性 (3)方向性 饱和性 (4)大 少 2.(1)自由电子 (2)定向 (3)金属阳离子间的碰撞 (4)化学键 (5)①升高 ②降低 ③低
对点训练
4.C [金属中的“自由电子”与金属阳离子的碰撞过程中有能量传递,故热量从金属温度高的一端传递给温度低的一端。]
5.A [根据题目所给信息,镁、铝原子的电子层数相同,价电子数:Al>Mg,原子半径:Al6.B [金属的延展性是由于金属阳离子在发生相对滑动时,与“自由电子”的相互作用并未破坏,即金属键依然存在。]
课堂达标训练
1.A [配合物[Cu(NH3)4](OH)2中,Cu2+为中心离子,化合价为+2,配体为NH3,配位数为4。]
2.B [由[Co(NH3)5Cl]Cl2配位化合物可知,内界为[Co(NH3)5Cl]2+,Co3+为中心离子,5个NH3和1个Cl-是配体,该配位化合物的配位数为5+1=6,故A错误;在[Co(NH3)5Cl]2+配合物离子中,中心离子Co3+提供空轨道,配体NH3中N原子和配体Cl-提供孤电子对,故B正确;[Co(NH3)5Cl]2+中氨气分子内存在N-H共价键,Co3+与氨分子之间形成配位键,Co3+与Cl-之间也形成配位键,则[Co(NH3)5Cl]2+中有配位键、共价键,故C错误;H2O2分子不是直线形的,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。]
3.B [与过量的Ag+反应生成AgCl沉淀的Cl-是由配合物的外界在水溶液中电离出来的,因此在该配合物中1个Cl-在内界,2个Cl-在外界,对照各选项,答案选B。]
4.D [金属受外力作用时常常发生变形而不易折断,是因为金属中各原子层会发生相对滑动,由于金属阳离子与“自由电子”之间的相互作用(金属键)没有方向性,滑动以后,各层之间仍保持着这种相互作用(金属键仍然存在),故A项错误;金属里的“自由电子”要在外加电场作用下才能发生定向移动形成电流,故B项错误;金属的导热性是通过“自由电子”与金属阳离子间的碰撞,将能量从高温部分传递至低温部分,故C项错误;温度升高,电阻升高,金属导电性降低,故D项正确。]
5.D [决定金属键强弱的因素是单位体积内自由电子的数目和原子半径的大小,金属键越强,金属的熔、沸点越高,硬度越大;金属单位体积内自由电子的数目则取决于金属的价电子数目,而不是金属的最外层电子数目。]
6.(1) (2)
(3)Cu+可与氨形成易溶于水的配位化合物(或配离子) [Cu(NH3)4]2+
解析 (1)[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中,NO中N原子与Fe2+形成配位键,H2O中O原子与Fe2+形成配位键,据此写出[Fe(NO)(H2O)5]2+的结构示意图:。(2)[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键,Zn2+是中心离子,CN-是配体,二者形成4个配位键,则[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为。(共82张PPT)
第 节 离子键、配位键与金属键
第 章 微粒间相互作用与物质性质
第 课时 配位键与金属键
2
3
2
1.知道配位键、配合物的概念，学会配位键的判断方法，会分析配合物的组成与应用。
2.知道金属键的概念及其实质，能够用金属键理论解释金属的物理特性。
学习目标
一、配位键和配位化合物
二、金属键
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、配位键和配位化合物
对点训练
孤电子对
1s空轨道
完全相同
(2)配位键的相关概念
概念 成键原子的一方提供孤电子对，另一方提供能够接受孤电子对的空轨道而形成的一种新的化学键叫配位键
形成条件 形成配位键的一方A是能够提供孤电子对的原子，另一方B具有能够接受孤电子对的空轨道
表示方法 常用符号A→B表示，箭头指向提供空轨道的原子或离子
实质 配位键的实质与共价键相同，仍是原子间的强相互作用
(3)配位键与共价键
配位键与共价键有相似之处，但形成配位键的__________是由一方提供而不是由双方共同提供的。
共用电子
2.配位化合物
(1)配位化合物的定义
组成中含有________的物质称为配位化合物，简称配合物，如[Ag(NH3)2]＋(二氨合银离子)、[Cu(H2O)4]2＋(水合铜离子)等都是配离子。
配位键
(2)配合物的组成
①实例
配合物一般由内界和外界两部分组成，如Cu(NH3)4SO4的结构如图所示。
②中心原子或离子：提供空轨道的原子或离子。常见的是过渡金属的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
③配体：含有孤电子对的原子、分子或离子。
原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子；
分子：如H2O、NH3、CO等；
阴离子：如X－(Cl－、Br－、I－)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等。
④配位数：直接同中心原子(离子)配位的分子或离子的数目叫中心原子(离子)的配位数。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。
⑤配离子的电荷数：等于中心原子或离子和配体总电荷数的代数和，如[Co(NH3)5Cl]n＋中的n＝2。
⑥常见配合物的组成
配离子 中心离子原子 配体 配位数
[Cu(H2O)4]2＋ Cu2＋ H2O 4
[Cu(NH3)4]2＋ Cu2＋ NH3 4
[Ag(NH3)2]＋ Ag＋ NH3 2
Fe(SCN)3 Fe3＋ SCN－ 3
Fe(CO)5 Fe CO 5
[Fe(CN)6]3－ Fe3＋ CN－ 6
(3)配合物的应用
配合物在生命体中大量存在，对于生命活动具有重要意义。配合物在尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域也有着广泛的应用，人们经常利用金属离子和与其配位的物质的性质不同，进行______、______、或______操作来达到__________、分析检测等目的。
溶解
沉淀
萃取
分离提纯
(二)互动探究
实验任务 实验过程 现象
1.探究氯化铜固体在溶解并稀释过程中所发生的变化 过程：取适量氯化铜固体于试管中，逐滴加入蒸馏水溶解并且稀释 溶液由黄绿色逐渐变为蓝色
2.分别以氯化铁和硝酸铁为原料，探究Fe3＋溶液显颜色的原因 过程：①取适量氯化铁于试管中，逐滴加入1 mol·L－1盐酸至恰好溶解，然后逐滴加入蒸馏水进行稀释 ②取适量硝酸铁于试管中，逐滴加入1 mol·L－1硝酸至恰好溶解，然后逐滴加入蒸馏水进行稀释 氯化铁溶液显黄色，硝酸铁溶液开始无色，稀释过程中逐渐变为黄色
实验任务 实验过程 现象
3.制备[Ag(NH3)2]＋并用于与葡萄糖反应 过程：向1 mL 0.1 mol·L－1的AgNO3溶液中边振荡边逐滴加入浓氨水至生成的沉淀恰好消失，制得[Ag(NH3)2]＋，再滴入几滴葡萄糖溶液，振荡后放在热水浴中温热 逐滴加入浓氨水时，先生成白色沉淀，然后沉淀逐渐溶解，加入葡萄糖水浴加热后，试管内壁产生银镜
实验任务 实验过程 现象
4.对比Cu2＋与氨水和OH－反应的差异 过程：①取适量0.1 mol·L－1的CuSO4溶液于试管中，逐滴加入 1 mol·L－1NaOH溶液 ②取适量0.1 mol·L－1的CuSO4溶液于试管中，逐滴加入浓氨水至沉淀溶解 Cu2＋与OH－反应产生蓝色沉淀，沉淀逐渐溶解变成亮蓝色溶液；与氨水反应先产生蓝色沉淀，然后沉淀又逐渐溶解，变成深蓝色透明溶液
【问题讨论】
1.在任务1的实验中存在哪些配合物？在这些配合物中中心离子和配体分别是什么？
提示 黄绿色的[CuCl4]2－和蓝色的[Cu(H2O)4]2＋，[CuCl4]2－中心离子为Cu2＋，配体Cl－，[Cu(H2O)4]2＋中心离子为Cu2＋，配体H2O。
2.任务2实验现象产生的原因是什么？
提示 Fe3＋也可与Cl－配位形成黄色的[FeCl4]－，Fe3＋溶液显黄色是因为水解与OH－配位。
3.任务3和任务4实验生成配合物的离子反应是怎样的？配合物是如何影响物质性质的。
提示 AgOH＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋OH－
Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
Ag＋与NH3可以发生配位作用，可用于制备银镜；与OH－相比，Cu2＋可与NH3配位生成蓝色更深的[Cu(NH3)4]2＋。
【探究归纳】
配合物的形成对性质的影响
(1)对溶解性的影响
一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。
(2)颜色的改变
当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成Fe(SCN)3配离子，其溶液显红色。
(3)稳定性增强
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。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
D
解析 水分子中没有配位键，Al2Cl6中铝原子含有空轨道，氯原子含有孤电子对，所以氯化铝中含有配位键，故A不选；二氧化碳分子中没有配位键，硫酸根离子中硫原子提供孤电子对，氧原子提供空轨道，所以硫酸根离子中含有配位键，故B不选；PCl5分子中没有配位键，[Co(NH3)4Cl2]Cl中Co提供空轨道，N原子、Cl原子提供孤电子对，[Co(NH3)4Cl2]Cl中含有配位键，故C不选；氯化铵中氮原子提供孤电子对，氢原子提供空轨道，从而形成配位键，[Cu(NH3)4]SO4中铜原子提供空轨道，氮原子提供孤电子对，所以形成配位键，故D选。
2.若X、Y两种粒子之间可以形成配位键，则下列说法正确的是( )
A.X、Y只能是离子
B.若X提供空轨道，则配位键可表示为X→Y
C.若X、Y分别为Ag＋、NH3，则形成配位键时，Ag＋为配体
D.若X提供空轨道，则Y必须提供孤电子对
D
解析 提供空轨道的可以是金属原子或金属离子，提供孤电子对的可以是分子或离子，二者形成配位键，A项错误；若X提供空轨道，则箭头应指向提供空轨道的X，配位键应表示为Y→X，B项错误；若X、Y分别为Ag＋、NH3，则形成配位键时，提供孤电子对的离子或分子为配体，因此NH3为配体，C项错误；若X提供空轨道，则Y必须提供孤电子对，D项正确。
3.[Co(NH3)5Cl]Cl2是一种紫红色的晶体，下列说法中正确的是( )
A.配体是Cl－和NH3，配位数是8
B.中心离子是Co2＋，配离子是Cl－
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－一定被完全沉淀
C
解析 配位数不包含外界离子，故[Co(NH3)5Cl]Cl2中配体是Cl－和NH3，配位数是6，A错误；Co3＋为中心离子，配离子是[Co(NH3)5Cl]2＋，B错误；[Co(NH3)5Cl]Cl2内界是[Co(NH3)5Cl]2＋，外界是Cl－，内界和外界中Cl－的数目比是1∶2，C正确；加入足量的AgNO3溶液，内界Cl－不沉淀，D错误。
二、金属键
对点训练
1.金属键及其实质
(1)概念
“自由电子”和金属阳离子之间的强的__________，叫做金属键。
(2)本质
金属键在本质上也是一种______作用。
相互作用
电性
(3)特征
金属键没有共价键所具有的________和________；金属键中的电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属。
(4)金属键强弱的判断
一般来说，金属键的强弱主要取决于金属原子的半径和价电子数。原子半径越____，价电子数越____，金属键越弱；反之越强。
方向性
饱和性
大
少
2.金属键与金属性质
(1)金属不透明，但具有金属光泽
当可见光照射到金属表面上时，固态金属中的“__________”能够吸收所有频率的光并很快释放，使得金属不透明并具有金属光泽。
(2)金属具有良好的导电性
金属内部自由电子的运动不具有方向性，在外加电场的作用下，金属中的“自由电子”沿着导线由电源的负极向电源正极发生______移动而形成电流。
自由电子
定向
(3)金属具有良好的导热性
当金属中有温度差时，不停运动着的“自由电子”通过自身与____________________，把能量由高温处传向低温处。
(4)金属具有良好的延展性
当金属受到外力作用时，金属中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，金属中的________没有被破坏。
金属阳离子间的碰撞
化学键
(5)金属键越强，金属的熔、沸点越高。
①同周期主族元素金属单质，从左到右(如Na、Mg、Al)熔、沸点______。
②同主族金属单质，从上到下(如碱金属)熔、沸点______。
③合金的熔、沸点一般比其各成分金属的熔、沸点____。
④金属熔点差别很大，如汞常温下为液体，熔点很低；而铁常温下为固体，熔点很高。
(6)金属键越强，金属的硬度越大，金属原子的电离能越大，一般金属性越弱。
升高
降低
低
4.在金属中，“自由电子”与金属阳离子的碰撞中有能量传递，可以由此来解释的金属的物理性质是( )
A.延展性 B.导电性 C.导热性 D.硬度
解析 金属中的“自由电子”与金属阳离子的碰撞过程中有能量传递，故热量从金属温度高的一端传递给温度低的一端。
C
5.物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。且研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是( )
A.硬度：Mg>Al B.熔点：Mg＞Ca
C.硬度：Mg>K D.熔点：Ca>K
解析 根据题目所给信息，镁、铝原子的电子层数相同，价电子数：Al>Mg，原子半径：AlA
6.金属具有延展性的原因是( )
A.金属原子半径都较大，价电子较少
B.金属受外力作用变形时，金属阳离子与“自由电子”间仍保持较强烈作用
C.金属中大量“自由电子”受外力作用时，运动速度加快
D.“自由电子”受外力作用时能迅速传递能量
解析 金属的延展性是由于金属阳离子在发生相对滑动时，与“自由电子”的相互作用并未破坏，即金属键依然存在。
B
【题后归纳】 有关金属的几个注意点
(1)有金属光泽的单质不一定是金属单质，如单晶硅、晶体碘也有金属光泽。
(2)金属有导电性，但能导电的物质不一定是金属，如石墨、硅、能导电的有机高分子化合物等。
(3)温度升高，金属阳离子的振动频率和“自由电子”的无序运动增强，金属导电能力减弱；电解质溶液中，阴、阳离子随溶液温度升高，运动速率加快，导电能力增强。
课堂达标训练
1.配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的化合价和配位数分别为( )
A.Cu2＋、NH3、＋2、4 B.Cu＋、NH3、＋1、4
C.Cu2＋、OH－、＋2、2 D.Cu2＋、NH3、＋2、2
解析 配合物[Cu(NH3)4](OH)2中，Cu2＋为中心离子，化合价为＋2，配体为NH3，配位数为4。
A
2.(2023·邵东一中高二上月考)配位化合物广泛地应用于物质分离、定量测定、医药、催化等方面。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
B
解析 由[Co(NH3)5Cl]Cl2配位化合物可知，内界为[Co(NH3)5Cl]2＋，Co3＋为中心离子，5个NH3和1个Cl－是配体，该配位化合物的配位数为5＋1＝6，故A错误；在[Co(NH3)5Cl]2＋配合物离子中，中心离子Co3＋提供空轨道，配体NH3中N原子和配体Cl－提供孤电子对，故B正确；[Co(NH3)5Cl]2＋中氨气分子内存在N－H共价键，Co3＋与氨分子之间形成配位键，Co3＋与Cl－之间也形成配位键，则[Co(NH3)5Cl]2＋中有配位键、共价键，故C错误；H2O2分子不是直线形的，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。
3.用过量的AgNO3溶液处理含0.01 mol氯化铬的水溶液(CrCl3·6H2O)，生成0.02 mol AgCl沉淀，此配合物的组成最可能是( )
A.[Cr(H2O)6]Cl3 B.[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O
C.[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O D.[CrCl3(H2O)3]·3H2O
解析 与过量的Ag＋反应生成AgCl沉淀的Cl－是由配合物的外界在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中1个Cl－在内界，2个Cl－在外界，对照各选项，答案选B。
B
4.下列有关金属的叙述正确的是( )
A.金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属阳离子之间有较强的作用
B.通常情况下，金属里的“自由电子”会发生定向移动，而形成电流
C.金属是借助金属阳离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分
D.金属的导电性随温度的升高而降低
D
解析 金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是因为金属中各原子层会发生相对滑动，由于金属阳离子与“自由电子”之间的相互作用(金属键)没有方向性，滑动以后，各层之间仍保持着这种相互作用(金属键仍然存在)，故A项错误；金属里的“自由电子”要在外加电场作用下才能发生定向移动形成电流，故B项错误；金属的导热性是通过“自由电子”与金属阳离子间的碰撞，将能量从高温部分传递至低温部分，故C项错误；温度升高，电阻升高，金属导电性降低，故D项正确。
5.金属钾、铜的部分结构和性质的数据如下表所示，则下列说法错误的是( )
D
金属 K Cu
原子外围电子排布 4s1 3d104s1
原子半径/pm 255 128
原子化热/(kJ·mol－1) 90.0 339.3
熔点/℃ 63.4 1 083
A.单位体积内自由电子数目：KB.金属键强弱顺序为KC.金属的硬度大小顺序为KD.两者最外层电子数目相等，因此其金属键的强弱取决于原子半径大小
解析 决定金属键强弱的因素是单位体积内自由电子的数目和原子半径的大小，金属键越强，金属的熔、沸点越高，硬度越大；金属单位体积内自由电子的数目则取决于金属的价电子数目，而不是金属的最外层电子数目。
6.(1)[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
答案
(2)[Zn(CN)4]2＋中Zn2＋与CN－的C原子形成配位键。不考虑空间结构，
[Zn(CN)4]2－中的结构可用示意图表示为_________________________。
(3)CuCl难溶于水但易溶于氨水，其原因是_____________________________
_____________________________________________________________。
此化合物的氨水溶液遇到空气被氧化为深蓝色，深蓝色溶液中阳离子的化学式为________________________________________________________________。
Cu＋可与氨形成易溶于水的配
位化合物(或配离子)
[Cu(NH3)4]2＋
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.下列关于配位化合物的叙述不正确的是( )
A.配位化合物中必定存在配位键
B.配位化合物中只有配位键
C.[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对，两者结合形成配位键
D.配位化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的应用
B
解析 配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对，两者结合形成配位键。
2.下列金属中，金属阳离子与“自由电子”间的作用最强的是( )
A.Na B.Mg C.Al D.K
解析 Na、Mg、Al均位于第3周期，原子半径逐渐减小，价电子数目逐渐增多，所以金属键强弱：Na＜Mg＜Al，而K和Na位于同一主族，且K的半径比Na的大，K的金属键比Na的弱。
C
3.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.④⑤ D.①②③④⑤
解析 ①中的O，②中的N，③中的F，④中的C、N，⑤中的C、O均能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键。
D
4.下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键具有方向性和饱和性
B.金属键是金属阳离子与“自由电子”之间的强的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场的作用下产生“自由电子”
D.金属具有金属光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
B
解析 金属键没有方向性和饱和性，A项错误；金属键是金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用，B项正确；金属导电是因为在外加电场的作用下“自由电子”发生定向移动，从而形成电流，C项错误；金属具有金属光泽是因为“自由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放，使得金属不透明并具有金属光泽，D项错误。
5.向盛有CuSO4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(H2O)4]2＋
C.该实验能证明[Cu(NH3)4]2＋比Cu(OH)2稳定
D.在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道
C
B
7.有组成不同的3种含铂配合物，分别是H2[PtCl4(OH)2]、(NH4)2[PtCl6]和
H2[PtCl2(OH)4]，在液氨中它们之间的转化关系为2H2[PtCl4(OH)2]＋2NH3===(NH4)2[PtCl6]＋H2[PtCl2(OH)4]，下列关于这3种含铂配合物的说法正确的是( )
A.H2[PtCl2(OH)4]具有很强的碱性
B.3种含铂配合物的配位数均为6
C.3种含铂配合物都属于共价化合物
D.3种含铂配合物中Pt的化合价不同
B
解析 氨气为碱性气体，碱性物质与H2[PtCl4(OH)2]反应：2H2[PtCl4(OH)2]＋2NH3===(NH4)2[PtCl6]＋H2[PtCl2(OH)4]，实质为NH3和外界氢离子反应，所以H2[PtCl2(OH)4]不具有很强的碱性，A项错误；配合物H2[PtCl4(OH)2]中，Pt4＋为中心离子，Cl－、OH－为配体，配位数为6，(NH4)2[PtCl6]中，Pt4＋为中心离子，Cl－为配体，配位数为6，H2[PtCl2(OH)4]中，Pt4＋为中心离子，Cl－、OH－为配体，配位数为6，B项正确；H2[PtCl4(OH)2]和H2[PtCl2(OH4)]为共价化合物，(NH4)2[PtCl6]为离子化合物，C项错误；3种配合物中Pt的化合价都为＋4，D项错误。
8.(2023·石嘴山期中联考)化学式为K4[Fe(CN)6]的配合物常作为抗结剂少量添加在食盐中，而KCN却是一种极具毒性的盐类，下列说法错误的是( )
A.K4[Fe(CN)6]配合物在水中溶解并能完全解离出K＋、Fe2＋和CN－
B.K4[Fe(CN)6]配合物的配体是CN－，配位数是6，其晶体中有离子键、共价键和配位键
C.[Fe(CN)6]4－配离子的中心离子Fe2＋提供6个空轨道，配体CN－提供孤电子对
D.KCN的剧毒性是由CN－引起
A
解析 K4[Fe(CN)6]内界中的CN－在水中不能电离，A错误；K4[Fe(CN)6]配合物的配体是CN－，配位数是6，其晶体中有离子键、共价键和配位键，B正确；[Fe(CN)6]4－配离子的中心离子Fe2＋提供6个空轨道，配体CN－提供孤电子对，C正确；K4[Fe(CN)6]的配合物常作为抗结剂少量添加在食盐中，而KCN却是一种极具毒性的盐类，KCN在水溶液中可电离出CN－，可知剧毒性是由CN－引起，D正确。
9.下列关于金属键或金属的性质说法正确的是( )
①金属的导电性是由金属阳离子和“自由电子”的定向移动实现的
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
③Na、Mg、Al的沸点依次升高
④金属键没有方向性和饱和性，金属中的电子在整个三维空间运动，属于整个金属
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
C
解析 金属的导电性是在外加电场的作用下，自由电子发生定向移动实现的，而金属阳离子并没有移动，因此①错误；金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用，并非仅存在静电吸引作用，因此②错误；一般情况下，金属阳离子所带电荷数越多，半径越小，金属键越强，金属单质的熔、沸点越高，硬度越大，Na＋、Mg2＋、Al3＋三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多，金属键越来越强，因此③正确；金属键没有方向性和饱和性，所有电子在三维空间运动，属于整个金属，因此④正确。
B
解析 手性碳原子是指连接4个不同原子或原子团的碳原子，由其结构可知无手性碳原子，A正确；由于亚铁离子的配位数为6，故[Fe(phen)3]2＋中phen有2个N原子参与配位，B错误；在[Fe(phen)3]2＋中，中心原子Fe2＋提供空轨道，N提供孤电子对，C正确；硫和氧、碳和氮之间为极性键，但phen中C和C为非极性键，D正确。
11.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.Na、Mg、Al C.Li、Be、Mg D.Li、Na、Mg
解析 A项中，Li、Na、K的价电子数相同，离子半径顺序为Li＋Na>K，熔点依次降低；B项，价电子数的关系为NaMg2＋>Al3＋，故金属键依次增强，熔、沸点依次升高；C项中Be的熔点高于Mg；D项Li的熔点高于Na。
B
12.Cu(I)是人体内多种酶的辅因子，某化合物与Cu(I)结合形成如图所示的配离子。下列有关说法不正确的是( )
C
A.Cu(I)的配位数为4
B.该配离子中碳、氮原子的杂化方式均有2种
C.该配离子中含有极性键、配位键和离子键
D.该配离子中所有碳原子上均无孤电子对
配位键
N
O
14.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________。
X
解析 BCl3分子中的B原子的1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化形成3个sp2杂化轨道。B原子还有1个空轨道(未杂化的2p轨道)，所以B原子与X形成配位键时，X应提供孤电子对。
(2)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与硫酸铵类似，同属离子化合物，则N2H6SO4固体内存在________(填序号，下同)。
a.离子键 b.配位键 c.共价键
abc
(3)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，深蓝色晶体中含有的化学键除普通的共价键外，还有________和________。
离子键
配位键
解析 Cu2＋中存在空轨道，NH3中N原子上有孤电子对，N与Cu2＋之间以配位键结合、[Cu(NH3)4]2＋与Cl－间以离子键结合。
B级 素养培优练
15.某过渡金属元素R的一种配合物为RCl4·2NH3，其水溶液能导电，取0.01 mol该配合物，加入足量AgNO3溶液产生沉淀2.87 g，加入强碱并加热没有氨气放出，则关于此配合物的说法正确的是( )
A.配体只有NH3
B.该配合物中中心原子的配位数是4
C.该配离子不可能是平面四边形结构
D.该配合物中只含有离子键和配位键
B
16.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.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
解析 A项，a中N原子有3对σ键电子对，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，b中含有共价键、配位键，错误。
17.(1)氨分子是一种常见的配体。Cu2＋在水溶液中以[Cu(H2O)4]2＋形式存在，向含Cu2＋的溶液中加入足量氨水，可生成更稳定的[Cu(NH3)4]2＋，其原因是_____________________________________________________。
N元素电负性更小，更易给出孤电子对形成配位键
解析 由于N元素电负性更小，更易提供孤电子对形成配位键，所以生成的[Cu(NH3)4]2＋更稳定。
(2)某配合物的化学式为CoCl3·4NH3，内界为八面体形结构配离子。0.1 mol该化合物溶于水中，加入过量AgNO3溶液，有14.35 g白色沉淀生成。则它的中心离子价电子排布式为______________，内界可能的结构有____________种。
3d6
2
(3)在硫酸铜溶液中加入过量KCN，生成配合物[Cu(CN)4]2－，则1 mol CN－中含有的π键的数目为________；若此离子与[Cu(H2O)4]2＋结构相似，则此离子的空间结构为____________________________________________。
2NA
平面正方形
解析 1个CN－中含有2个π键，所以1 mol CN－中含有的π键数目为2NA；[Cu(H2O)4]2＋是平面正方形结构，[Cu(CN)4]2－与[Cu(H2O)4]2＋结构相似，故该配离子的空间结构为平面正方形。作业13 配位键与金属键
(分值:80分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~12题,每小题4分)
1.下列关于配位化合物的叙述不正确的是 ( )
配位化合物中必定存在配位键
配位化合物中只有配位键
[Cu(H2O)4]2+中的Cu2+提供空轨道,H2O中的氧原子提供孤电子对,两者结合形成配位键
配位化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的应用
2.下列金属中,金属阳离子与“自由电子”间的作用最强的是 ( )
Na Mg
Al K
3.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
①② ①②③
④⑤ ①②③④⑤
4.下列关于金属及金属键的说法正确的是 ( )
金属键具有方向性和饱和性
金属键是金属阳离子与“自由电子”之间的强的相互作用
金属导电是因为在外加电场的作用下产生“自由电子”
金属具有金属光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
5.向盛有CuSO4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,得到蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是 ( )
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
沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子[Cu(H2O)4]2+
该实验能证明[Cu(NH3)4]2+比Cu(OH)2稳定
在配离子[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供孤电子对,NH3提供空轨道
6.(2023·深圳光明区月考)亚铁氰化铁又名普鲁士蓝,化学式为Fe4[Fe(CN)6]3,是一种配位化合物,可以用来上釉、用作油画染料等。下列有关普鲁士蓝构成微粒的符号表示正确的是 ( )
基态Fe3+的价电子排布图为
氮原子的结构示意图为
CN-的电子式为[C N]－
阴离子的结构式为
7.有组成不同的3种含铂配合物,分别是H2[PtCl4(OH)2]、(NH4)2[PtCl6]和
H2[PtCl2(OH)4],在液氨中它们之间的转化关系为2H2[PtCl4(OH)2]+2NH3(NH4)2[PtCl6]+H2[PtCl2(OH)4],下列关于这3种含铂配合物的说法正确的是 ( )
H2[PtCl2(OH)4]具有很强的碱性
3种含铂配合物的配位数均为6
3种含铂配合物都属于共价化合物
3种含铂配合物中Pt的化合价不同
8.(2023·石嘴山期中联考)化学式为K4[Fe(CN)6]的配合物常作为抗结剂少量添加在食盐中,而KCN却是一种极具毒性的盐类,下列说法错误的是 ( )
K4[Fe(CN)6]配合物在水中溶解并能完全解离出K+、Fe2+和CN-
K4[Fe(CN)6]配合物的配体是CN-,配位数是6,其晶体中有离子键、共价键和配位键
[Fe(CN)6]4-配离子的中心离子Fe2+提供6个空轨道,配体CN-提供孤电子对
KCN的剧毒性是由CN-引起
9.下列关于金属键或金属的性质说法正确的是 ( )
①金属的导电性是由金属阳离子和“自由电子”的定向移动实现的
②金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用
③Na、Mg、Al的沸点依次升高
④金属键没有方向性和饱和性,金属中的电子在整个三维空间运动,属于整个金属
①② ②③
③④ ①④
10.(2023·北京海淀期中)邻二氮菲的结构简式为,简写为phen,遇FeSO4溶液生成橙红色配合物[Fe(phen)3]SO4,其中Fe2+的配位数为6。下列说法不正确的是 ( )
phen中,不含手性碳原子
[Fe(phen)3]2+中,phen的一个N参与配位
[Fe(phen)3]2+中,Fe2+提供空轨道,N提供孤电子对
[Fe(phen)3]SO4中,既存在极性键也存在非极性键
11.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 ( )
Li、Na、K Na、Mg、Al
Li、Be、Mg Li、Na、Mg
12.Cu(I)是人体内多种酶的辅因子,某化合物与Cu(I)结合形成如图所示的配离子。下列有关说法不正确的是 ( )
Cu(I)的配位数为4
该配离子中碳、氮原子的杂化方式均有2种
该配离子中含有极性键、配位键和离子键
该配离子中所有碳原子上均无孤电子对
13.(7分)(1)(3分)在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为 (1分),提供孤电子对的成键原子是 (2分)(填元素符号)。
(2)(2分)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是 (用离子方程式表示,已知Al在溶液中可稳定存在)。
(3)(2分)配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是 (填元素符号)。
14.(7分)回答下列问题:
(1)(1分)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)(2分)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与硫酸铵类似,同属离子化合物,则N2H6SO4固体内存在 (填序号,下同)。
a.离子键 b.配位键 c.共价键
(3)(4分)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,深蓝色晶体中含有的化学键除普通的共价键外,还有 和 。
B级 素养培优练
(15~16题,每小题4分)
15.某过渡金属元素R的一种配合物为RCl4·2NH3,其水溶液能导电,取0.01 mol该配合物,加入足量AgNO3溶液产生沉淀2.87 g,加入强碱并加热没有氨气放出,则关于此配合物的说法正确的是 ( )
配体只有NH3
该配合物中中心原子的配位数是4
该配离子不可能是平面四边形结构
该配合物中只含有离子键和配位键
16.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和b中N原子均采取sp3杂化
b中Ca2+的配位数为4
a中配位原子是C原子
b中含有共价键、离子键和配位键
17.(10分)(1)(2分)氨分子是一种常见的配体。Cu2+在水溶液中以[Cu(H2O)4]2+形式存在,向含Cu2+的溶液中加入足量氨水,可生成更稳定的[Cu(NH3)4]2+,其原因是 。
(2)(4分)某配合物的化学式为CoCl3·4NH3,内界为八面体形结构配离子。0.1 mol该化合物溶于水中,加入过量AgNO3溶液,有14.35 g白色沉淀生成。则它的中心离子价电子排布式为 ,内界可能的结构有 种。
(3)(4分)在硫酸铜溶液中加入过量KCN,生成配合物[Cu(CN)4]2-,则1 mol CN-中含有的π键的数目为 ;若此离子与[Cu(H2O)4]2+结构相似,则此离子的空间结构为 。
作业13 配位键与金属键
1.B [配位化合物中一定含有配位键,但也含有其他化学键;Cu2+提供空轨道,H2O中的氧原子提供孤电子对,两者结合形成配位键。]
2.C [Na、Mg、Al均位于第3周期,原子半径逐渐减小,价电子数目逐渐增多,所以金属键强弱:Na3.D [①中的O,②中的N,③中的F,④中的C、N,⑤中的C、O均能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键。]
4.B [金属键没有方向性和饱和性,A项错误;金属键是金属阳离子和“自由电子”之间的强的相互作用,B项正确;金属导电是因为在外加电场的作用下“自由电子”发生定向移动,从而形成电流,C项错误;金属具有金属光泽是因为“自由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放,使得金属不透明并具有金属光泽,D项错误。]
5.C [A.CuSO4和浓氨水反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀,继续加浓氨水时,Cu(OH)2和浓氨水继续反应生成配离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清,发生反应的离子方程式为Cu2++2NH3·H2OCu(OH)2↓+2N,Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-,Cu2+转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,Cu2+浓度减小,A项错误;B.Cu(OH)2和浓氨水继续反应生成配离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液澄清,B项错误;Cu(OH)2沉淀能转化为配离子[Cu(NH3)4]2+,说明[Cu(NH3)4]2+比Cu(OH)2稳定,C项正确;Cu2+具有空轨道,而NH3具有孤电子对,所以Cu2+提供空轨道,而NH3提供孤电子对,D项错误。]
6.B [基态Fe3＋的价电子排布图为，A项错误；氮原子结构示意图：，B项正确；CN－的电子式为[∶C N∶]－，C项错误；配位键箭头指向Fe，D项错误。]
7.B [氨气为碱性气体,碱性物质与H2[PtCl4(OH)2]反应:2H2[PtCl4(OH)2]+2NH3(NH4)2[PtCl6]+H2[PtCl2(OH)4],实质为NH3和外界氢离子反应,所以H2[PtCl2(OH)4]不具有很强的碱性,A项错误;配合物H2[PtCl4(OH)2]中,Pt4+为中心离子,Cl-、OH-为配体,配位数为6,(NH4)2[PtCl6]中,Pt4+为中心离子,Cl-为配体,配位数为6,H2[PtCl2(OH)4]中,Pt4+为中心离子,Cl-、OH-为配体,配位数为6,B项正确;H2[PtCl4(OH)2]和H2[PtCl2(OH4)]为共价化合物,(NH4)2[PtCl6]为离子化合物,C项错误;3种配合物中Pt的化合价都为+4,D项错误。]
8.A [K4[Fe(CN)6]内界中的CN-在水中不能电离,A错误;K4[Fe(CN)6]配合物的配体是CN-,配位数是6,其晶体中有离子键、共价键和配位键,B正确;[Fe(CN)6]4-配离子的中心离子Fe2+提供6个空轨道,配体CN-提供孤电子对,C正确;K4[Fe(CN)6]的配合物常作为抗结剂少量添加在食盐中,而KCN却是一种极具毒性的盐类,KCN在水溶液中可电离出CN-,可知剧毒性是由CN-引起,D正确。]
9.C [金属的导电性是在外加电场的作用下,自由电子发生定向移动实现的,而金属阳离子并没有移动,因此①错误;金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用,并非仅存在静电吸引作用,因此②错误;一般情况下,金属阳离子所带电荷数越多,半径越小,金属键越强,金属单质的熔、沸点越高,硬度越大,Na+、Mg2+、Al3+三种离子的半径依次减小、离子所带电荷数依次增多,金属键越来越强,因此③正确;金属键没有方向性和饱和性,所有电子在三维空间运动,属于整个金属,因此④正确。]
10.B [手性碳原子是指连接4个不同原子或原子团的碳原子,由其结构可知无手性碳原子,A正确;由于亚铁离子的配位数为6,故[Fe(phen)3]2+中phen有2个N原子参与配位,B错误;在[Fe(phen)3]2+中,中心原子Fe2+提供空轨道,N提供孤电子对,C正确;硫和氧、碳和氮之间为极性键,但phen中C和C为非极性键,D正确。]
11.B [A项中,Li、Na、K的价电子数相同,离子半径顺序为Li+Na>K,熔点依次降低;B项,价电子数的关系为NaMg2+>Al3+,故金属键依次增强,熔、沸点依次升高;C项中Be的熔点高于Mg;D项Li的熔点高于Na。]
12.C [Cu(I)的配位数为4,A项正确;该配离子中甲基、亚甲基上的碳原子采取sp3杂化,环上的碳原子采取sp2杂化,“”中的氮原子采取sp3杂化,环上的氮原子采取sp2杂化,B项正确;该配离子中含有极性键和配位键,不含离子键,C项错误;该配离子中所有碳原子上均无孤电子对,D项正确。]
13.(1)配位键 N (2)3CaF2+Al3+3Ca2++Al (3)O
解析 (1)Ni2+与NH3之间形成共价键时,Ni2+提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡:CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq),溶液中的F-与Al3+形成配离子Al,使沉淀溶解平衡正向移动,导致氟化钙溶解。(3)H2O分子中O原子上有孤电子对,能与Cr3+形成配位键。
14.(1)X (2)abc (3)离子键 配位键
解析 (1)BCl3分子中的B原子的1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化形成3个sp2杂化轨道。B原子还有1个空轨道(未杂化的2p轨道),所以B原子与X形成配位键时,X应提供孤电子对。(2)(NH4)2SO4中,N存在配位键、共价键,表示为[]+,S与N之间以离子键结合。故N2H6SO4中,N2存在配位键、共价键,表示为[]2+,S与N2之间以离子键结合。
(3)Cu2+中存在空轨道,NH3中N原子上有孤电子对,N与Cu2+之间以配位键结合、[Cu(NH3)4]2+与Cl-间以离子键结合。
15.B [RCl4·2NH3的水溶液能导电说明它是离子化合物,在溶液中能电离出阴、阳离子;取0.01 mol该配合物,加入足量AgNO3溶液产生沉淀2.87 g,即生成的氯化银的物质的量为=0.02 mol,说明存在0.02 mol游离的氯离子;用强碱处理并加热没有氨气放出,说明不存在游离的氨分子,所以该物质的化学式为[RCl2(NH3)2]Cl2,据此分析解题。由分析可知,该物质的化学式为[RCl2(NH3)2]Cl2,故该配合物的配位体有Cl-和NH3,A错误;由分析可知,该物质的化学式为[RCl2(NH3)2]Cl2,故该配合物的中心原子的配位数为4,B正确;该配离子可能是平面四边形结构,C错误;该物质中含有配位键、极性共价键、离子键,D错误。]
16.A [A项,a中N原子有3对σ键电子对,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,b中含有共价键、配位键,错误。]
17.(1)N元素电负性更小,更易给出孤电子对形成配位键
(2)3d6 2 (3)2NA 平面正方形
解析 (1)由于N元素电负性更小,更易提供孤电子对形成配位键,所以生成的[Cu(NH3)4]2+更稳定。(2)0.1 mol该化合物溶于水中,加入过量AgNO3溶液,有14.35 g白色沉淀生成,即生成的氯化银的物质的量是=0.1 mol,说明有2个氯离子是配体,另外还有4个氨分子是配体。由于内界为八面体形结构配离子,2个氯离子在八面体的6个顶点有相邻、相对2种位置关系,所以内界可能的结构有2种;其中中心离子Co3+的价电子排布式为3d6。(3)1个CN-中含有2个π键,所以1 mol CN-中含有的π键数目为2NA;[Cu(H2O)4]2+是平面正方形结构,[Cu(CN)4]2-与[Cu(H2O)4]2+结构相似,故该配离子的空间结构为平面正方形。