1、第四节第四节 配合物与超分子配合物与超分子 基础巩固 1.若 X、Y 两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是( ) A.X、Y 只能均是分子 B.X、Y 只能均是离子 C.若 X 提供空轨道，则 Y 至少要提供一对孤电子对 D.若 X 提供空轨道，则配位键表示为 XY 答案 C 2.下列关于配合物的说法中不正确的是( ) A.许多过渡金属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 族金属配合物多 B.配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键结合 C.配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对 D.与中心原子(或离子)配位的原子或离子的数目称为配位数，不同
2、离子的配位数 可能不同 解析 A.许多过渡元素金属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，A 项正确；B.配合物中中心离子与配体间是以配 位键结合，配离子与酸根离子间是以离子键结合，B 项错误；C.配合物中中心离 子提供空轨道，配体提供孤电子对，C 项正确；D.配位数指直接与中心原子(或离 子)配位的原子或离子的数目， 不同离子的配位数可能相同也可能不同， D 项正确； 答案选 B。 答案 B 3.关于化学式为TiCl(H2O)5Cl2 H2O 的配合物的下列说法正确的是( ) A.配位体是 Cl 和 H 2O，配位数是 8 B.中心离子是 Ti4 ，配离子
3、是TiCl(H 2O)52 C.内界和外界中 Cl 的数目比是 12 D.向 1 mol 该配合物中加入足量 AgNO3溶液，可以得到 3 mol AgCl 沉淀 解析 配合物TiCl(H2O)5Cl2 H2O，配体是 Cl 和 H 2O，配位数是 6，A 项错误； 中心离子是 Ti3 ，B 项错误；配合物TiCl(H 2O)5Cl2 H2O 中内界 Cl 的个数为 1， 外界 Cl 的个数为 2，内界和外界中 Cl的数目比是 12，C 项正确；加入足量 AgNO3溶液， 外界 Cl 与 Ag反应， 内界 Cl不与 Ag反应， 故只能生成 2 mol AgCl 沉淀，D 项错误。 答案 C 4
4、.由配位键形成的Pt(NH3)62 和PtCl 42 中，其中心离子的化合价分别为( ) A.2、2 B.6、2 C.4、2 D.2、2 解析 配体 NH3是中性分子、不带电，故Pt(NH3)62 中 Pt 为2 价；而 Cl作为 配体，带 1 个单位负电荷，故PtCl42 中 Pt 为2 价。 答案 D 5.向 CuSO4溶液中加入稀氨水至沉淀刚好溶解。若所得溶液中只有一种溶质，该 溶质是( ) A.Cu(H2O)4SO4 B.Cu(OH)2 C.Cu(NH3)4(OH)2 D.Cu(NH3)4SO4 答案 D 6.某物质 A 的实验式为 CoCl3 4NH3，1 mol A 中加入足量的
5、AgNO3溶液中能生成 1 mol 白色沉淀，以强碱处理并没有 NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的 是( ) A.Co3 只与 NH 3形成配位键 B.配合物配位数为 3 C.该配合物可能是平面正方形结构 D.此配合物可写成Co(NH3)4 Cl2 Cl 解析 A.由分析可知，Cl 与 NH 3分子均与 Co3 形成配位键，故 A 错误；B.配合 物中中心离子的电荷数为 3，配位数为 6，故 B 错误；C.该配合物应是八面体结 构，Co3 与 6 个配体成键，故 C 错误；D.由分析可知，此配合物可写成Co(NH 3)4 Cl2 Cl，故 D 正确。故选 D。 答案 D 7.配合物在许多
6、方面有着广泛的应用，下列叙述不正确的是( ) A.CuSO4溶液呈天蓝色是因为含有Cu(H2O)42 B.魔术表演中常用一种含硫氰化铁配离子的溶液来代替血液 C.Ag(NH3)2 是化学镀银的有效成分 D.除去硝酸银溶液中的 Ag ，可向其中逐滴加入氨水 解析 A.四水合铜离子呈天蓝色， 正确； B.硫氰化铁配离子是配合物， 呈血红色， Fe3 是中心离子、SCN是配体，正确；C.工业上用银氨溶液(含二氨合银离子)与 葡萄糖反应生成银单质的原理来镀银，正确；D.Ag 与少量氨水生成氢氧化银沉 淀、与过量氨水生成Ag(NH3)2 ，错误。答案选 D。 答案 D 8.用过量的 AgNO3溶液处理含
7、 0.01 mol 氯化铬(CrCl3 6H2O)的水溶液，生成 0.02 mol 的 AgCl 沉淀，此氯化铬最可能是( ) A.Cr(H2O)6Cl3 B.CrCl(H2O)5Cl2 H2O C.CrCl2(H2O)4Cl 2H2O D.CrCl3(H2O)3 3H2O 解析 与 Ag 反应生成 AgCl 沉淀的 Cl是由配合物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。 答案 B 9.某化合物的结构示意图如下，下列关于该化合物的叙述中正确的是( ) A.该化合物只含有 H、N、O、Ni 四种元素 B.该化合物是配合物，中心离子的配位数是 2，配体
8、是氮元素 C.该化合物属于配合物，中心离子是 Ni 离子 D.该化合物不属于配合物，而是属于高分子化合物 解析 A.由图可知，结构中含有 C、H、N、O、Ni 五种元素，故 A 错误；B.该物 质中，Ni2 提供空轨道，氮原子提供孤电子对而形成配位键，所以该物质属于配 合物， 中心离子为 Ni2 ， 中心离子的配位数是 4， 氮原子是配位原子， 故 B 错误； C.Ni2 含有空轨道，N 原子含有孤电子对，N 原子与 Ni2形成配位键，中心离子 是 Ni 离子，故 C 正确；D.由该化合物的结构示意图可知：N 原子连接的氧原子 与氧原子连接 H 原子之间形成氢键，N 原子与 Ni 离子之间形成
9、配位键，该化合 物属于配合物，该化合物的分子式为：C8H14O4N4Ni，相对分子质量较小，不属 于高分子化合物，故 D 错误。 答案 C 10.二茂铁(C5H5)2Fe分子是一种金属有机配合物，是燃料油的添加剂，用以提高 燃烧的效率和去烟，可作为导弹和卫星的涂料等。它的结构如图所示，下列说法 不正确的是( ) A.二茂铁中 Fe2 与环戊二烯离子(C 5H 5)之间为配位键 B.1 mol 环戊二烯()中含有 键的数目为 11NA C.二茂铁分子中存在 键 D.Fe2 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d44s2 解析 A.含有孤电子对和空轨道的原子之间存在配位键，所以二茂铁中
10、 Fe2 与环 戊二烯离子(C5H 5)之间为配位键，故 A 正确；B.一个环戊二烯( )分子中含有 键的数目为 11， 则 1 mol 环戊二烯()中含有 键的数目为 11NA， 故 B 正确； C.碳碳双键中存在 键，所以该分子中存在 键，故 C 正确；D. Fe 的原子序数 为 26，亚铁离子的核外有 24 个电子，Fe 原子首先失去的是 4s 上的电子，所以 Fe2 的电子排布式为 1s22s22p63s23p63d6，故 D 错误。故答案选 D。 答案 D 能力提升 11.已知 A、B、C、D 都是周期表中的短周期元素，它们的核电荷数依次增大。A 原子、C 原子的 L 能层中都有两个
11、未成对的电子，C、D 同主族。E、F 都是第四 周期元素，E 原子核外有 4 个未成对电子，F 原子除最外能层只有 1 个电子外， 其余各能层均为全充满。 根据以上信息填空： (1)基态 D 原子中，电子占据的最高能层符号为_，该能层具有的原子轨道 数为_。 (2)E2 的价层电子排布图是_，F 原子的电子排布式是_。 (3)A 的最高价氧化物对应的水化物分子结构式为_，其中心原子采取的轨 道杂化方式为_，B 的气态氢化物的 VSEPR 模型为_。 (4)化合物 AC2、B2C 和阴离子 DAB 互为等电子体，它们结构相似，DAB的电 子式为_。 (5)配合物甲的焰色反应呈紫色，其内界由中心离
12、子 E3 与配位体 AB构成，配位 数为 6。甲的水溶液可以用于实验室中 E2 的定性检验，检验 E2的离子方程式为 _ _。 (6)某种化合物由 D、E、F 三种元素组成，其晶胞如图所示， 则其化学式为_。该晶胞上下底面为正方形，侧面与 底面垂直，根据图中所示的数据列式计算该晶体的密度： _ g cm 3。 解析 根据题中信息不难推出 A 是 C，B 是 N，C 是 O，D 是 S，E 是 Fe，F 是 Cu。 (3)由 H2CO3的结构式可以直接看出中心原子 C 原子的价层电子对数是 3， 因此轨 道杂化方式是 sp2；B 的气态氢化物是 NH3，N 原子的价层电子对数是 4，所以 NH3
13、的 VSEPR 模型是四面体形。 (4)CO2的结构式是 O=C=O，SCN 与 CO 2是等电子体，结构相似，其结构式 应是S=C=N ，所以其电子式是 。 (6)晶胞中 F(Cu)原子数目是 81 84 1 214， E(Fe)原子数目是 4 1 46 1 24， D(S)原子全部位于晶胞内部，数目是 8，所以 Cu、Fe、S 原子数目之比是 448 112，故其化学式为 CuFeS2；一个晶胞中有 4 个“CuFeS2”，晶胞质量 m 1844 6.021023 g，晶胞体积 V(52410 10)21 0301010 cm3，所以晶体的密度 m V 1844 6.021023 g （5
14、2410 10）21 0301010 cm34.32 g cm 3。 答案 (1)M 9 (2) 1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1 (3) sp2 四面体 (4) (5)3Fe2 2Fe(CN) 63 =Fe 3Fe(CN)62 (6)CuFeS2 4.32 12.配位化合物在生产生活中有重要应用，请根据要求回答下列问题： (1)光谱证实单质铝与强碱性溶液反应有Al(OH)4 生成，则Al(OH) 4 中存在 _(填序号)。 a.共价键 b.非极性键 c.配位键 d. 键 e. 键 (2)Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知 Co3 的配位数是
15、6，为确定钴的 配合物的结构，现对两种配合物进行了如下实验：在第一种配合物的溶液中加 BaCl2溶液时，产生白色沉淀，在第二种配合物的溶液中加 BaCl2溶液时，则无明 显现象。则第一种配合物的结构可表示为_，第二种配合物的结构可表示 为_。若在第二种配合物的溶液中滴加 AgNO3溶液，则产生的现象是 _。(提示：TiCl(H2O)5Cl2这种配合物的结构可表示为TiCl(H2O)5Cl2。) 解析 光谱证实单质 Al 与强碱性溶液反应有Al(OH)4 生成，可看作铝原子和三 个羟基形成三对共用电子对，形成三个极性共价键，形成 Al(OH)3，Al(OH)3溶解 在强碱性溶液中，和 OH 结合
16、形成Al(OH) 4 ，利用的是铝原子的空轨道和 OH 的孤电子对形成的配位键；由两个原子轨道“头碰头”相互重叠而形成的共价键 叫 键，所以Al(OH)4 中也形成了 键。(2)由CoBr(NH 3)5SO4的结构可知，硫 酸根离子为配合物的外界，在水溶液中以离子形式存在，所以会与钡离子结合生 成白色沉淀，若加入 BaCl2溶液时无明显现象，说明硫酸根离子在内界，所以配 合物的结构为Co(SO4)(NH3)5Br；溴离子为配合物的外界，在水溶液中以离子的 形式存在，若加入 AgNO3溶液，会产生淡黄色沉淀溴化银。 答案 (1)acd (2)CoBr(NH3)5SO4 Co(SO4)(NH3)5
17、Br 生成淡黄色沉淀 13.(1)配合物Cr(H2O)63 中，与 Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。 (2)NH4BF4(氟硼酸铵)是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4含有 _ mol 配位键。 (3)Cu2 的水合离子中，提供孤电子对的原子是_。将 Cu 单质的粉末加入 NH3的浓溶液中，通入 O2，充分反应后溶液呈深蓝色，该反应的离子方程式是 _。 (4)硼砂是含结晶水的四硼酸钠，其阴离子 Xm (含 B、O、H 三种元素)的球棍模型 如图所示： 在 Xm 中，硼原子轨道的杂化类型有_，配位键存在于_(填原子的 数字标号)原子之间；m_(填数字)。 (5)向 C
18、uSO4溶液中加入过量 NaOH 溶液可生成Cu(OH)42 。不考虑空间结构， Cu(OH)42 的结构可用示意图表示为_。 解析 (1)提供孤电子对的是氧原子。(2)在 1 mol NH4BF4中含有 1 mol NH 和 1 mol BF 键。(3)将 Cu 单质的粉末加入 NH3的浓溶液，通入氧气，充分反应后溶 液呈深蓝色，说明在反应中铜被氧化为铜离子，Cu2 与 NH 3结合形成配离子，则 该反应的离子方程式为 2Cu8NH3 H2OO2=2Cu(NH3)42 4OH6H 2O。 (4) 由硼砂的模型可知 1、3、5、6 均代表氧原子，2、4 代表 B 原子，利用中心原子 价电子对数
19、 n 键数孤电子对数，如果 n3 则为 sp2杂化，n4 则为 sp3杂 化。由于 2 号 B 形成 3 个 键且无孤电子对，故 2 号 B 原子为 sp2杂化，4 号 B 形成 4 个 键，则 4 号 B 原子为 sp3杂化；配位键存在于 4 号 B 原子与 5 号 O 原 子之间。该阴离子为H4B4O9m ，由各元素的化合价可计算离子的电荷数为 4 12182，即 m2。(5)Cu(OH)42 是 Cu2与 4 个 OH通过配位键形成的配 离子，Cu2 提供空轨道，OH提供孤电子对。 答案 (1)O (2)2 (3)O 2Cu8NH3 H2OO2=2Cu(NH3)42 4OH6H 2O (
20、4)sp2、sp3 4、5 2 (5)或 14.(1)3 价 Co 的配合物 CoClm nNH3，中心原子的配位数为 6，若 1 mol 该配合 物与足量 AgNO3溶液反应生成 1 mol AgCl 沉淀，用配合物形式写出该配合物的 化学式_。 (2)研究物质磁性表明：金属阳离子含未成对电子越多，则磁性越大，磁记录性能 越好。离子型氧化物 MnO2和 Fe3O4及 Cr2O3中，磁性最大的是_。 (3)碳纳米管由单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨(如图 1)，每个碳 原子通过_杂化与周围碳原子成键。 (4)铁元素应用广泛，Fe2 与 KCN 溶液反应得 Fe(CN) 2沉淀，当加入
21、过量 KCN 溶 液时沉淀溶解， 生成黄血盐， 其配离子结构如图 2； 已知 CN 与 N 2结构相似， 1 mol CN 中 键数目为_。 解析 (1)Co 显示3 价，配合物显电中性，即配合物中，含有 3 个 Cl ，1 mol 该配合物生成 1 mol AgCl 沉淀， 则 1 mol 该配合物中含 1 mol 外界离子 Cl ， 即配 离子中含有 2 个 Cl ，又由于 Co3配位数为 6，则 NH 3的个数为 4，故该配合物 的化学式可写为：CoCl2(NH3)4Cl； (2)MnO2中 Mn4 核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d3，即含有 3 个未成对电子； Fe
22、3O4中含有 2 个 Fe3 和一个 Fe2，核外电子排布式分别为：1s22s22p63s23p63d5 和 1s22s22p63s23p63d6，含有 52414 个未成对电子；Cr2O3中，Cr3 核外电子 排布式为 1s22s22p63s23p63d3，含有 23 个未成对电子，故 Fe3O4所含未成对电子 最多，磁性最大的是：Fe3O4； (3)石墨每个碳原子用 sp2杂化轨道与邻近的三个碳原子以共价键结合，形成无限 的六边形平面网状结构， 每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的 2p 轨道，并含有一个未成对电子，因碳纳米管结构与石墨类似，故碳纳米管杂化类 型为 sp2； (4)N2中，N 原子之间含有 2 个 键，已知 CN 与 N 2结构相似，则 1 mol CN 中 键数目为 2NA。 答案 (1)CoCl2(NH3)4Cl (2)Fe3O4 (3)sp2 (4)2NA