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.(教材习题改编)下列说法错误的是( )
A.离子键是阴、阳离子间的静电作用
B.离子键没有方向性和饱和性
C.含有离子键的化合物中可以存在共价键
D.原子最外层只有1个电子的主族元素原子与卤素原子所形成的化学键一定是离子键
2.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
3.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.NaOH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
题组二 配位键与配合物
4.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
5.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
6.配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验。下列说法不正确的是( )
A.该配合物中存在离子键、配位键、极性键
B.配离子为[Fe(CN)6]3-,中心离子为Fe3+,配位原子为N
C.1 mol该配合物中含有12 mol σ键
D.该配合物为离子化合物,易电离,1 mol该配合物电离得到阴、阳离子共4 mol
7.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 配合物的制备与应用
8.向盛有CuSO4溶液的试管中滴加氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色的透明溶液。下列说法正确的是( )
A.H2O、NH3、N都可以与Cu2+形成配合物
B.以上实验现象,说明H2O配位能力比NH3弱
C.向深蓝色的透明溶液中加入乙醇,不会析出晶体
D.滴加氨水,首先形成的难溶物是[Cu(NH3)4]SO4·H2O
9.二氯二吡啶合铂分子是一种铂配合物,空间构型为平面四边形,如图有顺式和反式两种同分异构体。科学研究表明,顺式分子具有抗癌活性。下列说法错误的是( )
A.二氯二吡啶合铂分子中铂为+2价
B.顺式二氯二吡啶合铂分子的极性小于反式二氯二吡啶合铂
C.已知吡啶为平面形,可推知吡啶中N原子的杂化方式为sp2
D.吡啶分子中与Pt形成配位键的孤电子对位于N原子的2p轨道上
10.Fe3+的配位化合物较稳定且运用广泛。Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成溶液呈浅紫色的[Fe(H2O)6]3+、红色的[Fe(SCN)6]3-、无色的[FeF6]3-配离子。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-配离子,Co2+不能与F-形成配离子。下列说法正确的是( )
A.Fe的第四电离能(I4)远小于第三电离能(I3)
B.基态Fe3+和基态Fe2+的核外电子排布中,未成对电子数之比N(Fe3+)∶N(Fe2+)=4∶5
C.配离子[Fe(H2O)6]3+中H—O—H的键角与H2O分子中H—O—H的键角相等
D.可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2+
题组四 金属键
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
12.下列关于微粒间的作用力说法正确的是( )
A.所有金属元素原子与所有非金属元素原子之间都能形成离子键
B.记忆合金具有一定的导热性
C.Li、Na、K、Rb的熔点逐渐降低与化学键无关
D.金属晶体具有良好的延展性,是因为金属键具有方向性
13.下列各组金属熔点的高低顺序判断正确的是( )
A.Mg>Al>Li B.Al>Na>Mg
C.Al>Mg>Na D.Mg>Na>Al
能力提升练
题组一 离子键与离子化合物
1.(易错题)氟在自然界中常以CaF2的形式存在。下列有关CaF2的表述,正确的是( )
A.Ca2+与F-间仅存在静电吸引作用
B.F-的半径小于Cl-,则CaF2的熔点比CaCl2低
C.CaF2的电子式为
D.CaF2中的化学键为离子键,因此CaF2在熔融状态下能导电
2.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
3.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
4.(不定项)硫酸四氨合铜是一种植物生长激素,实验室制备过程如下:向硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水,先生成蓝色沉淀X,继续滴加氨水,蓝色沉淀逐渐溶解为深蓝色溶液Y,再向溶液Y中加入95%乙醇,有深蓝色晶体Z析出。下列说法错误的是( )
A.深蓝色晶体Z的化学式为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,Cu2+的配位数为4
B.溶液Y呈深蓝色,主要是因为存在[Cu(NH3)4]2+
C.[Cu(NH3)4]2+中含有离子键、极性共价键、配位键
如图是溶液Y中的一种粒子,该粒子带两个单位的正电荷
5.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.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:
。
题组三 有关化学键的综合考查
7.硼砂是含结晶水的四硼酸钠,四硼酸钠的阴离子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
8.(不定项)(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O可
用于印染、畜牧等领域,其晶体的部分结构如图所示。下列说法正确的是( )
A.电负性:O>S>Fe>H
B.基态Fe2+的价电子排布式为3d44s2
C.晶体中N和S原子的轨道杂化类型均为sp3
D.晶体中有离子键、共价键和配位键
答案与分层梯度式解析
第3节 离子键、配位键与金属键
基础过关练
1.D 原子最外层只有1个电子的主族元素有H元素和碱金属元素,H与卤素原子形成共价键,D项错误。
2.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项过程能形成离子键。
3.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;NaOH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。
4.C H2O、NH3、CO、CN-的电子式分别为、、、,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。
5.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,[Co(NH3)5Cl]2+中不存在离子键,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。
B Na+与[Fe(CN)6]3-之间存在离子键,CN-与Fe3+之间存在配位键,CN-中碳原子与氮原子之间存在极性键,A项正确;配合物Na3[Fe(CN)6]中,配离子为[Fe(CN)6]3-,中心离子为Fe3+,电负性N>C,故C更易提供孤电子对形成配位键,配位原子为C,B项错误;1个CN-中碳原子与氮原子之间存在1个σ键,CN-与Fe3+之间的配位键属于σ键,则1 mol Na3[Fe(CN)6]中含有σ键的物质的量为(6+6) mol=
12 mol,C项正确;该配合物为离子化合物,易电离,其电离方程式为Na3[Fe(CN)6] 3Na++[Fe(CN)6]3-,则1 mol该配合物电离得到阴、阳离子共4 mol,D项正确。
7.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)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后两种物质虽组成相同,但结构不同,故颜色不同。
8.B N中氮原子没有孤电子对,不能与Cu2+形成配合物,A错误;CuSO4溶液中H2O与Cu2+结合形成配合物,滴加氨水至过量后,得到深蓝色的透明溶液,使溶液呈现深蓝色的是[Cu(NH3)4]SO4,说明H2O配位能力比NH3弱,B正确;向深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4溶液中加入乙醇,会析出晶体,C错误;滴加氨水,首先形成的难溶物是Cu(OH)2,D错误。
9.B 二氯二吡啶合铂是由Pt2+、Cl-和吡啶结合形成的铂配合物,Pt为+2价,A正确;顺式二氯二吡啶合铂分子结构不对称,为极性分子,反式二氯二吡啶合铂分子中Cl-、吡啶均关于Pt2+呈对称结构,分子中正、负电荷重心重合,属于非极性分子,则顺式二氯二吡啶合铂分子的极性大于反式二氯二吡啶合铂,B错误;吡啶的结构简式中N原子形成2个σ键,含有1对孤电子对,杂化方式为sp2,C正确;吡啶分子中与Pt形成配位键的孤电子对位于N原子的2p轨道上,D正确。
10.D 基态Fe原子的核外电子排布式为[Ar]3d64s2,失去2个电子后形成Fe2+,核外电子排布式为[Ar]3d6,容易失去1个电子形成3d5稳定结构,而基态Fe原子失去3个电子后形成Fe3+,核外电子排布式为[Ar]3d5,d轨道处于半充满稳定状态,难失去电子,所以Fe第四电离能(I4)远大于第三电离能(I3),A错误;基态Fe3+核外电子排布式为[Ar]3d5,有5个未成对电子,基态Fe2+核外电子排布式为[Ar]3d6,有4个未成对电子,未成对电子数之比N(Fe3+)∶N(Fe2+)=5∶4,B错误;配离子[Fe(H2O)6]3+中,Fe3+与H2O之间形成配位键,氧原子提供孤电子对,导致[Fe(H2O)6]3+中H—O—H的键角比H2O分子中H—O—H的键角大,C错误;可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2+,具体操作为向溶液中加入NaF使Fe3+转化为无色的[FeF6]3-配离子,再加入KSCN溶液,若含有Co2+,则生成蓝色的[Co(SCN)4]2-配离子,D正确。
11.B 铁易生锈是因为日常使用的是铁合金,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。
12.B 金属元素原子与非金属元素原子之间也可形成共价键,如AlCl3,A错误;记忆合金中存在金属键,存在金属阳离子和自由电子,二者相互碰撞可将能量由高温处传向低温处,使金属表现出导热性,B正确;原子半径Li13.C 一般来说,金属阳离子半径越小,阳离子所带电荷数越多,其金属键越强,金属的熔、沸点就越高。金属阳离子的半径:r(Na+)>
r(Mg2+)>r(Al3+)>r(Li+),则熔点:Al>Mg>Na,C正确。
能力提升练
1.D Ca2+与F-间存在离子键,既存在静电吸引作用,又存在静电排斥作用,A错误;F-的半径小于Cl-,则CaF2中所含离子键强度大于CaCl2中所含离子键强度,所以CaF2的熔点比CaCl2高,B错误;书写电子式时,同种离子不能合在一起写,则CaF2的电子式为,C错误;CaF2中的化学键为离子键,熔融时离子键被破坏,CaF2电离产生能自由移动的Ca2+和F-,因此CaF2在熔融状态下能导电,D正确。
2.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反应生成,PtF6得电子,说明PtF6具有氧化性,C正确;稀有气体元素原子的最外层有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。
3.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,A项错误;Y为C,Z为O,非金属性CCH4,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,C项正确;X与Z形成的二元化合物K2O2中存在离子键和共价键,D项正确。
4.C 深蓝色晶体Z为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,其中Cu2+的配位数为4,A正确;溶液Y呈深蓝色,主要是因为存在[Cu(NH3)4]2+,B正确;[Cu(NH3)4]2+中NH3分子内存在N—H极性共价键,Cu2+与NH3之间形成配位键,[Cu(NH3)4]2+中不存在离子键,C错误;题图所示的粒子为[Cu(NH3)4]2+,带两个单位的正电荷,D正确。
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.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-。
7.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;含有空轨道的原子或离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。
8.CD 一般非金属元素的电负性强于金属元素,故H的电负性强于Fe,电负性由强到弱的顺序为O>S>H>Fe,故A错误;基态Fe的价电子排布式为3d64s2,失去最外层2个电子变成Fe2+,故基态Fe2+的价电子排布式为3d6,故B错误;晶体中N原子和S原子都形成4个σ键,不含孤电子对,故都采用sp3杂化,故C正确;该晶体中有离子键、共价键和配位键,故D正确。
2(共23张PPT)
必备知识 清单破
知识点 1 离子键
第3节 离子键、配位键与金属键
1.离子键的形成
(1)形成过程
(2)实质:静电作用,它包括阴、阳离子之间的静电引力和原子核与原子核、电子与电子之间
的斥力。
2.离子键的特征
(1)没有方向性:一种离子可以对不同方向的带异性电荷的离子产生吸引作用。
(2)没有饱和性:只要空间条件允许,阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围,阴离子也
将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。
如图是氯化钠、氯化铯的晶体结构模型,Na+或Cs+周围的Cl-数目不是任意的,离Na+最近的Cl-
有6个,离Cs+最近的Cl-有8个。
易错辨析 离子化合物中不一定含有金属元素;含金属元素的化合物不一定是离子化合物;
离子键只存在于离子化合物中,离子化合物中一定含有离子键,可能含有共价键。
(3)离子极化
基本上呈球形对称的离子本身所带有的电荷会形成一个电场,在相互的电场作用下,阴、阳
离子中电子分布发生偏移的现象称为离子极化。离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道
发生重叠,从而使得许多离子键不同程度地显示共价性,甚至出现键型变异。如AgF→AgCl
→AgBr→AgI由离子键向共价键过渡,AgI以共价键为主。
1.配位键的形成
(1)配位键
定点 2 配位键
概念 成键的两个原子一方提供孤电子对,一方提
供空轨道而形成的化学键
形成条件 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 A→B
例如:氨分子中,氮原子的三个未成对电子分别与3个氢原子形成3个共价键,氮原子上有
一对孤电子对,可与具有空轨道的H+以配位键结合形成铵离子,铵离子可以表示为
。
(2)配位化合物(简称配合物)
①概念:通常把金属的离子或原子(称为中心离子或原子)与含有孤电子对的分子或离子(称为
配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、
[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。
②配体:提供孤电子对的称为配体。
③中心原子或中心离子:提供空轨道的称为中心原子或中心离子。
配合物分为内界和外界,以[Cu(NH3)4]SO4为例,表示为:
知识拓展 配合物内界的空间结构与中心原子杂化方式、配位数多少有关,如下表:
配位数 杂化方式 空间结构 实例
2 sp [Ag(NH3)2]+
4 sp3 [Zn(NH3)4]2+
4 dsp2 [Cu(NH3)4]2+
6 sp3d2 [AlF6]3-
2.配合物的制备与应用【具体内容见定点2】
1.金属键
定点 3 金属键
概念 “自由电子”和金属阳离子之间存在的强
的相互作用
特征 (1)金属键无方向性和饱和性
(2)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
2.金属键与金属性质
(1)金属光泽
当可见光照射到金属表面上时,“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。
(2)导电性
当把金属导线分别接到电源的正、负极时,有了电势差,“自由电子”就能沿着导线由电源
的负极向电源的正极流动而形成电流,使金属表现出导电性。
(3)导热性
当金属中存在温度差时,不停运动着的“自由电子”通过自身与金属阳离子之间的碰撞,将
能量由高温处传向低温处,使金属表现出导热性。
(4)金属具有良好的延展性。
知识辨析
1.金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键,这种说法正确吗
2.离子键是通过阴、阳离子间的静电吸引形成的,这种说法正确吗
3.配位键也是一种静电作用,这种说法正确吗
4.[Cr(H2O)4Cl2]Cl中心离子的化合价为+2价,这种说法正确吗
5.金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”,这种说法正确吗
6.存在阳离子的物质中一定存在阴离子,这种说法正确吗
一语破的
1.不正确。金属元素与非金属元素化合时也可能形成共价键,如Al、Cl以共价键形成AlCl3。
2.不正确。离子键是阴、阳离子通过静电作用形成的,这种静电作用是指阴、阳离子之间静
电吸引力与电子和电子之间、原子核和原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。
3.正确。静电作用包括静电排斥和静电吸引,配位键本质也是一种静电作用。
4.不正确。该配合物中阴离子是Cl-,Cl-的化合价是-1价,所以中心离子的化合价是+3价。
5.不正确。 金属固体本身的自由电子在外加电场作用下定向移动形成电流。
6.不正确。金属中存在金属阳离子和自由电子,不存在阴离子。
关键能力 定点破
定点 1 离子键、共价键和金属键的比较
离子键 共价键 金属键
非极性键 极性键 配位键 形成 阴、阳离子
间通过静电
作用形成 相邻原子间通过共用电子形成 金属阳离子
和“自由电
子”通过电
性作用形成
成键 条件 成键原子的
得失电子能
力差别很大
(一般活泼金
属元素原子
与活泼非金
属元素原子
之间) 成键原子吸
引电子的能
力相同(同种
非金属元素
原子) 成键原子吸
引电子的能
力不同(不同
种元素原子) 成键原子一
方提供孤电
子对,另一方
提供空轨道 同种金属元
素原子或不
同种金属元
素原子(合金)
特征 无饱和性、
无方向性 有饱和性、有方向性 无饱和性、
无方向性
存在 离子化合物 非金属单质(如H2)、共价化合物(如H2O2)、离子化合物(如Na2O2) 离子化合物
(如NaOH)、
共价化合物
(如HCl) 共价化合物、离子化合物(如NH4Cl) 金属单质
或合金
典例 下列物质中存在离子键、极性共价键和配位键的是 ( )
A.Na2O2 B.H3O+
C.NH4Cl D.NaOH
C
思路点拨 活泼金属元素和活泼非金属元素原子之间一般形成离子键;两个非金属元素原子
之间形成共价键,同种非金属元素原子之间一般形成非极性共价键,不同种非金属元素原子
之间形成极性共价键。
解析 Na2O2和NaOH中不存在配位键;H3O+中存在极性共价键和配位键;在NH4Cl中,N 内
存在极性共价键、配位键,N 和Cl-之间存在离子键。
1.配合物的制备
(1)CuSO4固体溶于水:CuSO4固体溶于水显蓝色,是由于Cu2+与H2O结合形成了水合铜离子
[Cu(H2O)4]2+。
(2)硫酸铁固体溶于水:Fe3+在水溶液中由于水解与OH-配位而显黄色,而在酸化抑制水解的情
况下,生成的水合铁离子[Fe(H2O)6]3+溶液为无色(非常浅的紫色,肉眼无法识别)。
(3)制备银氨溶液:向AgNO3溶液中滴入氨水,先生成白色沉淀,继续滴加氨水,沉淀逐渐溶解,
生成了[Ag(NH3)2]+,发生反应Ag++NH3·H2O AgOH↓+N 、AgOH+2NH3 [Ag(NH3)2]++
OH-,在[Ag(NH3)2]+中氨分子提供孤电子对,银离子提供空轨道。
(4)制备[Cu(NH3)4]2+:在大试管中加入CuSO4溶液,然后不断滴加浓氨水,先生成蓝色沉淀,继续
滴加浓氨水,蓝色沉淀溶解,得到深蓝色透明溶液,发生反应Cu2++2NH3·H2O Cu(OH)2↓+
定点 2 配合物的制备与应用
2N 、Cu(OH)2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-。
2.配合物的构成
(1)中心原子或中心离子:一般是金属离子,常见的有Fe2+、Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+、Ni2+等,过
渡金属离子很容易形成配合物,这是因为多数过渡金属的离子含有空轨道。
(2)配体:含有孤电子对的分子或离子,如NH3、CO、H2O、Cl-、Br-、I-、SCN-、CN-等。
(3)配位原子:是指配体中直接同中心离子(或中心原子)配位的原子,如NH3中的N原子、H2O
分子中的O原子。
(4)配位数:直接同中心离子(或中心原子)配位的原子的数目为该中心离子(或中心原子)的配
位数。一般中心离子(或中心原子)的配位数是2、4、6、8,如 中Fe2+的配位数为
6。
3.配合物的形成对物质性质的影响
(1)影响溶解性
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物,可以分别溶于含过量Cl-、Br-、I-、
CN-的溶液中,形成可溶性的配合物。一些难溶于水的金属化合物还可溶于过量氨水中,如银
氨溶液的制备原理:Ag++NH3·H2O AgOH↓+N 、AgOH+2NH3 [Ag(NH3)2]++OH-或
AgCl+2NH3 Ag(NH3)2Cl。
(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,我们
根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN-在溶液中可形成配离子,形成
的配离子的颜色是红色的,反应的离子方程式为Fe3++nSCN- [Fe(SCN)n]3-n(n=1~6)。
(3)稳定性增强
配合物中的配位键越强,配合物越稳定。当中心原子(或离子)相同时,配合物的稳定性与配
体的性质有关。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,使血红蛋白失去输送氧气的功能,从而导致人体CO中毒。
典例 Cu2+能与NH3、H2O、OH-、Cl-等形成配位数为4的配合物。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。
画出[Cu(OH)4]2-中的配位键: ;
Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外,还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
(2)金属铜单独与氨水或过氧化氢都不能反应,但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生如下
反应:
Cu+H2O2+4NH3 [Cu(NH3)4]2++2OH-
其原因是 。
(3)Cu2+可以与乙二胺(H2N—CH2CH2—NH2)形成配离子,结构如下图:
H、O、N三种元素的电负性从大到小的顺序为 ;乙二胺分子中N原子成键
时采取的杂化类型是 。思路点拨 明确配合物的形成条件、配合物的组成以及
配合物的性质是解题的关键。
解析 (1)Cu2+提供空轨道,OH-含有孤电子对,可形成配位键,[Cu(OH)4]2-中1个Cu2+与4个OH-形
成配位键,可表示为 ;Na2[Cu(OH)4]为离子化合物,含有离子键,并且含
有O—H键,为极性共价键。(2)过氧化氢将Cu氧化为Cu2+,Cu2+与氨分子能形成配位键。(3)同
一周期主族元素从左到右,电负性逐渐增大,则电负性O>N,三种元素中H的电负性最小,则电
负性O>N>H;乙二胺分子中N原子采取sp3杂化。
答案 (1) AC
(2)过氧化氢可氧化Cu生成Cu2+,氨分子与Cu2+形成配位键
(3)O>N>H sp3
