选择性必修2第三章 晶体结构与性质第四节 配合物与超分子获奖课件ppt

 [课 时 分 层 作 业(十五)]

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1．下列微粒中不含配位键的是(　　 )

A．NH　　　　　　　 B．P4

C．BF     D．NaAlF6

B　[NH中N原子为sp3杂化，与三个氢原子形成三个σ共价键，剩余的一对孤电子对与氢离子形成配位键，即NH中的H＋提供空轨道，N原子提供孤电子对，含有配位键，A错误；P4分子中P原子为sp3杂化，每个P原子与另外3个P原子形成3个σ共价键，同时含有一对孤电子对，没有空轨道，不含配位键，B正确；BF中B原子为sp3杂化，与3个F原子形成σ共价键，还有一个空轨道，由F－提供孤电子对形成配位键，C错误；NaAlF6中有Al原子提供空轨道，F－提供孤电子对形成配位键，D错误。]

2．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　③Cl－　④CN－　⑤CO

A．①②     B．①②③

C．①②④     D．①②③④⑤

D　[①H2O、②NH3、③Cl－、④CN－、⑤CO的路易斯结构式分别为：，根据其路易斯结构式知，这几种微粒都能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键，所以都能与某些金属离子形成配位键。]

3．配合物Fe(CO)5的熔点为－20 ℃，沸点为103 ℃，可用于制备纯铁。Fe(CO)5的结构如图所示。 关于Fe(CO)5的说法正确的是(　　 )

A．Fe(CO)5属于离子晶体

B．Fe(CO)5属于极性分子

C．1 mol Fe(CO)5含有10 mol配位键

D．反应Fe(CO)5===Fe＋5CO没有新化学键生成

C　[Fe(CO)5的熔点为－20 ℃，沸点为103  ℃，熔、沸点较低，属于分子晶体，A错误；Fe(CO)5为对称结构，分子中正负电荷中心重合，属于非极性分子，B错误；Fe(CO)5分子中Fe原子形成5个配位键，CO中含有1个配位键，故Fe (CO)5分子含有10个配位键，1 mol Fe(CO)5含有10 mol配位键，C正确；反应得到Fe单质，形成金属键，D错误。]

4．下列各组物质中发生状态变化时所克服的微粒间的相互作用力属于同种类型的是(　　 )

A．食盐和蔗糖熔化

B．氢氧化钠和金刚石熔化

C．碘和干冰升华

D．二氧化硫和氧化钠熔化

C　[食盐是离子晶体，蔗糖是分子晶体，分别破坏离子键和分子间作用力，A不选；氢氧化钠和金刚石分别属于离子晶体和共价晶体，熔化分别破坏离子键和共价键，B不选；碘、干冰都是分子晶体，升华克服分子间作用力，C选；二氧化硫和氧化钠分别是分子晶体、离子晶体，熔化时分别破坏分子间作用力和离子键，D不选。]

5．下列关于超分子的叙述正确的是(　　 )

A．超分子就是高分子

B．超分子都是无限伸展的

C．形成超分子的微粒都是分子

D．超分子具有分子识别和自组装的特征

D　[有些超分子不是高分子，有些超分子是高分子，A项错误；超分子这种分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的，B项错误；形成超分子的微粒也包括离子，C项错误；超分子的特征是分子识别和自组装，D项正确。]

6．如图为酞菁钴分子的结构简式。下列说法不正确的是(　　 )

A．电负性：N＞C＞H

B．4个N原子均与Co形成配位键

C．分子中C的杂化轨道类型为sp2

D．结构中存在σ键、π键和大π键

B　[酞菁钴中三种非金属原子为C、N、H，同周期自左而右电负性增大，非金属性越强电负性越大，故电负性：N＞C＞H，A正确；N原子最外层有5个电子，有1个孤电子对，含有孤电子对的N原子与Co原子以配位键结合；含有双键的N原子与Co原子形成的才是配位键；形成3个单键的N原子与Co原子形成的是普通共价键；所以与Co原子相连的4个N原子中只有2个N原子形成配位键，B错误；根据分子结构简式，碳碳双键和苯的结构都为平面形结构，其中的碳原子的杂化轨道类型为sp2，C正确；结构中含有苯环结构，存在大π键，单键为σ键，双键中有1个σ键和1个π键，所以存在σ键、π键和大π键，D正确。]

7．配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验，下列说法不正确的是(　　)

A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键

B．配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子为C和N

C．1 mol配合物中含σ键数目为12NA

D.该配合物为离子化合物，易电离，1 mol配合物电离共得到3NA阴、阳离子

A　[配合物内界中存在配位键，内界和外界之间存在离子键，又内界CN－、NO中存在极性键，但不存在非极性键，A错误；配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配体为CN－和NO，配位原子为C和N，配位数为6，B正确；配位键也属于σ键，配体CN－中含有1个σ键，NO中含有1个σ键，所以1 mol配合物中σ键数目为(6＋1×5＋1)NA＝12NA，C正确；配合物为离子化合物，完全电离成Na＋和[Fe(CN)5(NO)]2－，1 mol配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]电离共得到3NA阴、阳离子，D正确。]

8．请回答下列问题：

(1)比较结合H＋能力的相对强弱：H2O__________(填“＞” “＜”或“＝”)NH3；用一个化学方程式说明H2O和NH3结合H＋能力的相对强弱：____________________________。

(2)NaNH2是离子化合物，各原子均满足8电子或2电子稳定结构。写出NaNH2的电子式：________________________________________________________________________。

(3)异丁烷的沸点低于正丁烷，原因是________________________________________

________________________________________________________________________。

解析　(1)水呈中性，氨气溶于水后呈碱性，碱性物质结合氨离子能力更强，所以结合H＋能力的相对强弱：H2O＜NH3，反应的方程式为：H3O＋＋NH3===NH＋H2O。

(2)NaNH2是类似于NaOH的离子化合物，NaNH2是由Na＋和NH构成的，其电子式为Na＋[HH]－。

(3)互为同分异构体的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，因为异丁烷有支链，分子间距离较大，分子间作用力较小，所以异丁烷的熔、沸点低于正丁烷。

答案　(1)＜　H3O＋＋NH3===NH＋H2O

(2)Na＋[HH]－　(3)异丁烷有支链，分子间距离较大，分子间作用力较小

9．请回答下列问题：

(1)一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂，结构简式如图所示。Zn2＋的配位数为________。甘氨酸中碳原子的杂化轨道类型为________；配体水分子的VSEPR模型为________；甘氨酸易溶于水，试从结构角度解释_____________________________________________。

(2)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Ni2＋与EDTA形成的螯合物的结构如图所示，1个该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________个，其中提供孤对电子的原子为________(写元素符号)。

解析　(1)由一水合甘氨酸锌的结构可知，Zn2＋与O原子、N原子形成配位键，则Zn2＋的配位数为5；C===O上碳原子为sp2杂化，—CH2—上碳原子为sp3杂化，则甘氨酸中碳原子的杂化轨道类型为sp2、sp3；甘氨酸易溶于水，是因为甘氨酸为极性分子，且分子中的氨基和羧基都能与水分子形成氢键。

(2)一种Ni2＋与EDTA形成的螯合物的结构如图所示，1个该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6个，其中提供孤电子对的原子为N、O。

答案　(1)5　sp2、sp3　四面体形　甘氨酸为极性分子，且分子中的氨基和羧基都能与水分子形成氢键　(2)6　N、O

10．请回答下列问题：

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________。

解析　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，最后两种物质结构不同。

答案　(1)[Co(NH3)6]Cl3

[Co(NH3)5Cl]Cl2　[Co(NH3)4Cl2]Cl

(2)它们结构不同　(3)6

11．晶体场理论认为，配合物中金属离子的d轨道存在未成对电子时，d电子发生d­d跃迁是金属离子在水溶液中显色的主要原因。下列水溶液没有颜色的是(　　 )

A．ZnSO4·7H2O     B．CrCl3·6H2O

C．CuSO4·5H2O     D．CoSO4·7H2O

A　[ZnSO4·7H2O中Zn2＋的基态价电子排布为3d10，不存在未成对电子，所以不显色，A选；CrCl3·6H2O中Cr3＋的基态价电子排布为3d3，存在未成对电子，所以显色，B不选；CuSO4·5H2O中Cu2＋的基态价电子排布为3d9，存在未成对电子，所以显色，C不选；CoSO4·7H2O中Co2＋的基态价电子排布式为3d7，存在未成对电子，所以显色，D不选。]

12．已知某紫色配合物的组成为CoCl3·5NH3·H2O，其水溶液显弱酸性，加入强碱并加热至沸腾有NH3放出，同时产生Co2O3沉淀；向一定量该配合物溶液中加过量AgNO3溶液，有AgCl沉淀生成，待沉淀完全后过滤，再加过量AgNO3溶液于滤液中，无明显变化，但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成，且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一，则该配合物的化学式最可能为(　　)

A．[CoCl(NH3)5]Cl2·H2O

B．[Co(NH3)5(H2O)]Cl3

C．[CoCl2(NH3)3(H2O)]Cl·2NH3

D．[CoCl2(NH3)4]Cl·NH3·H2O

A　[CoCl3·5NH3·H2O水溶液加AgNO3于该化合物溶液中，有AgCl沉淀生成，说明外界离子有Cl－，过滤后再加AgNO3溶液于滤液中无变化，但加热至沸腾有AgCl沉淀生成，说明配体中含有Cl－，且其质量为第一次沉淀量的二分之一，说明外界离子Cl－与配体Cl－之比为2∶1，选项中只有A符合。]

13．已知Cu2＋在溶液中与H2O或Cl－等可形成配位数为4的配离子。某同学通过实验研究铜盐溶液颜色的变化。下列说法错误的是(　　)

A．由②③④推测，溶液中存在：[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－⇌[CuCl4]2－＋4H2O

B．溶液②中形成了[Cu(H2O)4]2＋，[Cu(H2O)4]2＋中Cu2＋采取sp3杂化

C．由④可知，Cu2＋与Cl－可能会结合产生黄色物质

D．若取少量④中溶液进行稀释，溶液会变为蓝色

B　[③中蓝色溶液加入足量NaCl固体后，生成④中底部的NaCl固体表面呈黄色，说明溶液中存在：[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－⇌[CuCl4]2－＋4H2O，A正确；[Cu(H2O)4]2＋的空间结构为平面四边形，所以Cu2＋不为sp3杂化，B错误；向③中溶液加入足量NaCl固体后，底部的NaCl固体表面呈黄色，说明Cu2＋与Cl－可能会结合产生黄色物质，C正确；将④中溶液进行稀释，[Cu(H2O)4]2＋＋4Cl－⇌[CuCl4]2－＋4H2O平衡逆向移动，则溶液会变为蓝色，D正确；故选B。]

14．金属羰基配位化合物在催化反应中有着重要应用。HMn(CO)5是锰的一种简单羰基配位化合物，其结构示意图如下：

请回答下列问题：

(1)基态锰原子的价层电子排布式为：_________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)配位化合物中的中心原子配位数是指和中心原子直接成键的原子的数目。HMn(CO)5中锰原子的配位数为________。

(3)第一电离能的大小：C________(填“大于”或“小于”)O。

(4)CO中碳原子的杂化轨道类型是________，写出一种与具有相同空间结构的－1价无机酸根离子的化学式：________。

(5)CH3Mn(CO)5可看作是HMn(CO)5中的氢原子被甲基取代的产物。CH3Mn(CO)5与I2反应可用于制备CH3I，反应前后锰的配位数不变，CH3Mn(CO)5与I2反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

解析　(1)Mn元素是第25号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2。

(2)由题干图例所示，HMn(CO)5中Mn原子以配位键连接5个C原子，1个H原子。

(3)根据元素周期律，总体规律：同一周期元素从左到右第一电离能依次增强，特殊规律同周期ⅡA族第一电离能大于ⅢA族，ⅤA族第一电离能大于ⅥA族 ，C是ⅣA族，O是ⅥA族。

(4)根据价层电子对互斥理论，CO中心原子C连接3个O原子，所以σ键为3，孤电子对数＝×(4－3×2＋2)＝0(阴离子计算孤电子对数时，所带负电荷绝对值要与中心原子价电子数相加)，所以CO中C原子价层电子对数为3，孤电子对数为0，故其离子结构为平面三角形；再根据价层电子对数与杂化轨道对应关系，可知CO中C原子的杂化轨道类型是sp2。与CO具有相同空间结构的－1价无机酸根离子中含有4个原子且价电子数是24，符合条件的离子为NO。

(5)根据题目描述，CH3Mn(CO)5与I2交换原子(或原子团)，形成新物质CH3Mn(CO)5＋I2→CH3I＋MnI(CO)5。

答案　1s22s22p63s23p63d54s2　(2)6

(3)小于　(4)sp2　NO

(5)CH3Mn(CO)5＋I2→CH3I＋MnI(CO)5

15．探究Fe3＋的配合物。

Fe3＋可与H2O、SCN－、F－等配体形成配离子，如[Fe(H2O)6]3＋、[Fe(SCN)6]3－、[FeF6]3－。按图示完成实验。

(1)[Fe(H2O)6]3＋为浅紫色，但溶液Ⅰ却呈黄色，原因是[Fe(H2O)6]3＋水解生成[Fe(H2O)5(OH)]2＋，为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3＋的浅紫色，往溶液中加入的最佳试剂为________(填化学式)。

(2)溶液Ⅱ转化为溶液Ⅲ反应的离子方程式为______________________________________。

解析　(1)根据[Fe(H2O)6]3＋为浅紫色，溶液Ⅰ呈黄色，原因是[Fe(H2O)6]3＋水解生成[Fe(H2O)5(OH)]2＋，为了能观察到溶液Ⅰ中[Fe(H2O)6]3＋的浅紫色，应抑制其水解，根据原溶液的阴离子为NO，所以往溶液中加入的最佳试剂为HNO3。

(2)溶液Ⅱ转化为溶液Ⅲ的反应，即[Fe(SCN)6]3－与F－离子反应转化成[FeF6]3－，离子方程式为[Fe(SCN)6]3－＋6F－⇌[FeF6]3－＋6SCN－。

答案　(1)HNO3　(2)[Fe(SCN)6]3－＋6F－⇌[FeF6]3－＋6SCN－