分层作业17 配合物的形成
A级 必备知识基础练
1.下列物质不是配合物的是( )
A.K2[Co(SCN)4] B.Fe(SCN)3
C.CuSO4·5H2O D.NH4Cl
2.向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是( )
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[Cu(NH3)4]2+
C.向反应后的溶液中加入乙醇,溶液不发生变化
D.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供孤电子对,NH3中氮原子提供空轨道
3.HCHO与[Zn(CN)4]2-在水溶液中发生反应:4HCHO+[Zn(CN)4]2-+4H++4H2O══ [Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN,下列有关说法正确的是( )
A.[Zn(CN)4]2-中存在共价键和离子键
B.HCHO中碳原子以sp2的形式杂化
C.CN-中的σ键和π键数目相同
D.Zn原子的3d能级中有空轨道
4.下列现象与形成配合物无关的是( )
A.向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液,出现红色
B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量H2O,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.Fe在O2中燃烧产物为黑色
5.Fe为过渡金属元素,在工业生产中具有重要的用途。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)n]SO4,该配合物的中心原子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26。下列有关说法正确的是( )
A.该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)4]SO4
B.该配合物中所含非金属元素均位于元素周期表p区
C.1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应可生成1 mol沉淀
D.该配合物中阴、阳离子均呈正八面体构型
6.回答下列问题:
(1)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3, 原子提供孤电子对, 原子提供空轨道。写出NH3·BF3的结构式,并用“→”表示出配位键: 。
(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晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内存在 (填字母)。
a.离子键 b.配位键
c.共价键 d.σ键
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。不考虑空间结构,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 ;Na2[Cu(OH)4]中除配位键外,还存在的化学键类型是 (填字母)。
a.离子键 b.金属键
c.极性键 d.非极性键
(4)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,上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外,还有 和 。
B级 关键能力提升练
7.配位化合物Pt(NH3)2Cl2有顺铂和反铂两种同分异构体。顺铂在水中的溶解度较大,具有抗癌作用;反铂在水中的溶解度小,无抗癌作用。下列说法正确的是( )
A.顺铂在苯等有机溶剂中溶解度小于反铂
B.已知Pt位于周期表第十纵列,则Pt是d区的ⅧB族元素
C.分子中Pt和N之间为离子键
D.N原子杂化方式为sp2杂化
8.许多过渡金属离子对多种配位体有很强的结合力,能形成种类繁多的配合物。下列说法正确的是( )
A.向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液,所有的Cl-均被完全沉淀
B.[Pt(NH3)6]2+和[PtCl4]2-中,其中心离子的化合价都是+2价
C.配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配位体为NH3和S
D.配合物[Ag(NH3)2]OH的配位数为6
9.冠醚是皇冠状的分子,可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。如图是18-冠-6与钾离子以配位键结合形成的超分子结构示意图。下列说法错误的是( )
超分子
A.冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键
B.中心离子K+的配位数为6
C.冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有阴离子
D.这类配合物晶体是分子晶体
10.BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3,一定条件下(H2O)2·BF3可发生如图转化,下列说法正确的是( )
[H3O]+[]-
A.(H2O)2·BF3熔化后得到的物质属于离子晶体
B.(H2O)2·BF3分子之间存在着配位键和氢键
C.H3O+中氧原子为sp3杂化
D.BF3是含极性共价键的极性分子
11.[2023湖北武汉统考]Fe3+由于核外有空的d轨道,可与一些配体形成配位数为6的配离子。某同学将淡紫色的Fe(NO3)3·9H2O晶体溶于水后再依次加入KSCN和NaF溶液,出现下列变化:
已知:[Fe(H2O)6]3+为浅紫色,[Fe(SCN)6]3-为红色,[FeF6]3-为无色。下列说法错误的是( )
A.溶液Ⅰ为黄色的原因是Fe3+水解生成了Fe(OH)3
B.SCN-与Fe3+形成配位键时,S原子提供孤电子对
C.溶液Ⅲ为无色,说明F-与Fe3+形成的配位键强度更大
D.焰色反应中可用无锈铁丝的原因是铁灼烧时无焰色且不会产生发射光谱
12.配合物在许多方面有着广泛的用途,目前我国科学家利用配合物在能源转化与储存方面有着杰出的贡献,请根据题意回答下列问题(已知Cr2在溶液中为橙色,Cr在溶液中为黄色):
(1)下列反应曾用于检测司机是否酒后驾驶:2Cr2+3CH3CH2OH+16H++13H2O══4[Cr(H2O)6]3++3CH3COOH
①基态Cr原子价电子排布图为 ;
[Cr(H2O)6]3+中与Cr3+形成配位键的原子是 (填元素符号)。
②CH3CH2OH与H2O可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为 。
(2)有下列实验:
①呈天蓝色的离子的化学符号为 ,溶剂X可以是 (填名称),继续添加氨水,沉淀溶解的离子方程式为 。
②该实验能说明NH3、H2O与Cu2+结合的能力由强到弱的顺序是 。
C级 学科素养拔高练
13.NH3和水都是常用的试剂。请回答下列问题:
(1)基态氮原子的核外电子中,未成对电子数与成对电子数之比为 。
(2)NH3分子可结合一个H+形成铵根离子(N)。
①NH3分子中N原子的杂化方式是 。
②NH3分子与H+结合的过程中未发生改变的是 (填字母)。
a.微粒的空间结构
b.N原子的杂化方式
c.键角
(3)将氨气通入CuSO4溶液中,产生蓝色沉淀,继续通过量氨气,沉淀溶解,得到蓝色透明溶液。该过程中微粒的变化是[Cu(H2O)4]2+→Cu(OH)2→[Cu(NH3)4]2+。[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中共同含有的化学键类型有 。
(4)已知[AlF6]3-在溶液中可稳定存在,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)。
答案：
1.D 解析 A项,Co2+提供空轨道、SCN-提供孤电子对而形成配位键,所以该物质属于配合物,不符合题意;B项,Fe3+提供空轨道、SCN-提供孤电子对而形成配位键,所以该物质为配合物,不符合题意;C项,Cu2+提供空轨道、水分子中氧原子提供孤电子对而形成配位键,所以该物质属于配合物,不符合题意;D项,N中是N原子提供孤电子对,氢离子提供空轨道,形成配位键,但NH4Cl不是配合物,符合题意。
2.B 解析 硫酸铜溶液中加入氨水先生成蓝色沉淀氢氧化铜,继续加入氨水生成[Cu(NH3)4]2+,铜离子浓度减小,A错误,B正确;加入乙醇后有深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O析出,C错误;在[Cu(NH3)4]2+中,NH3分子中的氮原子提供孤电子对,Cu2+提供空轨道,D错误。
3.B 解析 [Zn(CN)4]2-中存在共价键和配位键,没有离子键,故A错误;HCHO中心原子碳原子以sp2的形式杂化,B正确;CN-中C、N原子间形成三键,一个三键中含有1个σ键和2个π键,故C错误;Zn原子的外围电子排布式为3d104s2,3d能级没有空轨道,故D错误。
4.D 解析 Fe3+与SCN-形成一系列配离子,都显红色,A不符合题意;在溶液中Cl-浓度较大时,Cu2+与Cl-形成配离子[CuCl4]2-显黄色,加水稀释,[CuCl4]2-转化为[Cu(H2O)4]2+显蓝色,故A、B、C项均与配合物有关。D项与配合物无关。
5.C 解析 配合物[Fe(NO)(H2O)n]SO4的中心原子的最外层电子数与配体提供的电子总数之和为26,因为Fe2+的最外层有14个电子(3s23p63d6),配体为NO和H2O,每个配体只提供一对电子,因此,14+2+2n=26,所以n=5。
由分析可知,n=5,故该配合物的化学式为[Fe(NO)(H2O)5]SO4,A错误;该配合物所含的非金属元素中,H位于元素周期表s区,N、O、S均位于p区,B错误;
[Fe(NO)(H2O)5]SO4属于配合物,其内界[Fe(NO)(H2O)5]2+较稳定,不与Ba(OH)2发生反应,但是其外界中的硫酸根离子可以与Ba(OH)2反应,因此,1 mol该配合物与足量Ba(OH)2溶液反应只能生成1 mol硫酸钡沉淀,C正确;该配合物中阳离子为[Fe(NO)(H2O)5]2+,中心原子的配位数为6,但是,由于有两种不同的配体,因此其空间结构不可能是正八面体,该配合物中阴离子为S,价电子对数为4,空间结构为正四面体,D错误。
6.答案 (1)N B
(2)abcd
(3) ac
(4)离子键 配位键
解析 (1)NH3中N原子为sp3杂化,N原子上有一对孤电子对,BF3中B原子为sp2杂化,杂化轨道与F原子形成3个共价键,故有一个2p空轨道,与NH3形成配位键。
(2)N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,故为离子晶体,晶体内存在离子键、共价键、配位键、σ键。
(3)Cu2+中存在空轨道,而O原子上有孤电子对,故O与Cu之间以配位键结合。Na2[Cu(OH)4]为离子化合物,Na+与[Cu(OH)4]2-之间以离子键结合,O—H键为极性键。
(4)Cu2+提供空轨道,N原子提供孤电子对,Cu2+与NH3分子之间形成配位键,NH3分子中N、H原子之间以共价键结合,内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子Cl-以离子键结合。
7.A 解析 根据“相似相溶规则”,顺铂的极性大于反铂,因而顺铂在苯等有机溶剂中溶解度小于反铂,A正确;Pt位于周期表第十纵列,属于Ⅷ族元素,不存在ⅧB族,B错误;Pt和N之间为配位键,C错误;在Pt(NH3)2Cl2中氮原子形成4个σ键,为sp3杂化,D错误。
8.B 解析 加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应生成AgCl沉淀,内界配位体Cl-难以电离出来,A错误;[Pt(NH3)6]2+中,NH3可以看为一个整体,显0价,[PtCl4]2-中,Cl元素显-1价,故两者的中心离子的化合价都是+2价,B正确;配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配位体为NH3,C错误;配合物[Ag(NH3)2]OH的配位体为NH3,配位数为2,D错误。
9.D 解析 配位键是共价键的一种类型,是由一方提供空轨道,另一方提供孤电子对形成的共用电子对,故冠醚与碱金属离子之间的配位键属于共价键,A正确;由题图可知,中心离子K+周围形成了6个配位键,故其配位数为6,B正确;由题干信息可知冠醚是皇冠状的分子,则冠醚与碱金属离子形成的配合物是一个配位阳离子,故所得到的晶体里还有阴离子,C正确;由C项分析可知,该类配合物晶体是由阴、阳离子构成的,故属于离子晶体,D错误。
10.C 解析 从题干给定的转化可以看出,(H2O)2·BF3熔化后得到的物质[H3O]+[]-虽然由阴、阳离子构成,但为液体,故不属于离子晶体,故A错误;(H2O)2·BF3分子间的H2O与H2O之间形成氢键,分子中O与B原子之间存在配位键,但分子间不存在配位键,故B错误;H3O+中氧原子价电子对数==4,则O原子采取sp3杂化,故C正确;BF3中B原子价电子对数==3,则B原子采取sp2杂化,分子空间结构为平面三角形,BF3是含有极性共价键的非极性分子,故D错误。
11.D 解析 根据[Fe(H2O)6]3+为浅紫色,将Fe(NO3)3·9H2O晶体溶于水后溶液不是浅紫色而是黄色,是因为Fe3+水解生成Fe(OH)3的红褐色与紫色共同作用,选项A正确;S的半径大于N,SCN-中S、N都含有孤电子对,S的半径大于N,所以SCN-与Fe3+形成配位键时,S原子提供孤电子对,选项B正确;溶液Ⅱ加NaF溶液后由红色变为无色,[Fe(SCN)6]3-变为[FeF6]3-,SCN-与Fe3+形成的配位键强度比F-与Fe3+形成的配位键强度小,选项C正确;铁灼烧时产生发射光谱但无特殊焰色,所以焰色反应中可用无锈铁丝替代铂丝,选项D错误。
12.答案 (1)① O ②H2O与CH3CH2OH分子间能形成氢键
(2)①[Cu(H2O)4]2+ 乙醇 Cu(OH)2+4NH3·H2O══[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
②NH3>H2O
解析 (1)①Cr位于周期表第4周期ⅥB族,原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1,价电子排布图为;[Cr(H2O)6]3+中Cr3+为中心原子,H2O为配位体,O原子提供孤电子对,与Cr3+形成配位键;
②CH3CH2OH与H2O可以任意比例互溶,除因为它们都是极性分子外,还因为H2O与CH3CH2OH分子间能形成氢键。
(2)①呈天蓝色的离子的化学符号为[Cu(H2O)4]2+;加入X的作用是降低溶剂的极性,减小[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解度,试剂X可以是乙醇;继续添加氨水,沉淀溶解的离子方程式为Cu(OH)2+4NH3·H2O══[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O;
②天蓝色的离子[Cu(H2O)4]2+最终转换成了深蓝色的[Cu(NH3)4]2+,说明NH3、H2O与Cu2+结合的能力由强到弱的顺序是NH3>H2O。
13.答案 (1)3∶4
(2)①sp3 ②b
(3)极性键、配位键
(4)3CaF2+Al3+══3Ca2++[AlF6]3-
解析 (1)基态N原子的核外电子排布式为1s22s22p3,s能级有1个轨道,1s、2s电子为成对电子,2p能级有3个轨道,3个电子各占据1个轨道,是未成对电子,所以未成对电子数与成对电子数之比为3∶4。
(2)①NH3分子中N原子的价电子对数为4,N原子的杂化方式为sp3。
②NH3分子是三角锥形,N是正四面体形,二者键角不同;NH3和N中N原子均采取sp3杂化。
(3)[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与H2O、NH3分别形成配位键,H2O、NH3中不同原子之间形成了极性键。
(4)CaF2与Al3+反应的离子方程式为3CaF2+Al3+══3Ca2++[AlF6]3-。
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