分层作业18 配合物的应用
A级 必备知识基础练
1.下列气体中,能与人体血红蛋白中的Fe2+以配位键结合而引起人体中毒的是( )
A.SO2 B.CO2
C.NO2 D.CO
2.下列过程与配合物的形成无关的是( )
A.去除Fe粉中的SiO2可用强碱溶液
B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C.向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液
D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
3.下列说法不正确的是( )
A.植物光合作用所需的叶绿素是一种镁的配合物
B.动物细胞中载氧的血红素是一种铁的配合物
C.一些特殊性能的配合物可用作汽车尾气净化的催化剂
D.KAl(SO4)2、CuSO4·5H2O、[Ag(NH3)2]Cl等均属于配合物
4.向盛有硝酸银水溶液的试管中加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到无色的透明溶液,下列对此现象的说法正确的是( )
A.配合离子[Ag(NH3)2]+中,Ag+提供空轨道,NH3给出孤电子对
B.反应前后Ag+的浓度不变
C.沉淀溶解后,生成的[Ag(NH3)2]OH难电离
D.配合离子[Ag(NH3)2]+存在离子键和共价键
5.[2021江苏高考]N2是合成氨工业的重要原料,NH3不仅可制造化肥,还能通过催化氧化生产HNO3;HNO3能溶解Cu、Ag等金属,也能与许多有机化合物发生反应;在高温或放电条件下,N2与O2反应生成NO,NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)══2NO2(g)
ΔH=-116.4 kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的N、N均是污染物。通过催化还原的方法,可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2,也可将水体中的N转化为N2。下列有关NH3、N、N的说法正确的是( )
A.NH3能形成分子间氢键
B.N的空间结构为三角锥形
C.NH3与N中的键角相等
D.NH3与Ag+形成的[Ag(NH3)2]+中有6个配位键
6.[2023广东清远校考模拟预测]我国成功研发的首款BNCT(硼中子俘获治疗)硼药,可在短时间内消灭癌细胞,且费用相对较低。硼中子俘获原理n→11B*→Li+2.31 MeV。下列说法错误的是( )
A.硼元素有两种天然同位素10B和11B,硼元素的相对原子质量为10.8,则10B的原子百分比为80%
B.硼酸(H3BO3)在水溶液中的电离方程式为B(OH)3+H2OB(OH+H+
C.NaBH4是常见的还原剂,其中氢元素化合价为-1价
D.BH3NH3中含有配位键
7.水合硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4在工业上用途广泛,主要用于印染、纤维、杀虫剂及制备某些含铜的化合物。下列叙述错误的是( )
A.[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4中S的空间结构为正四面体形
B.[Cu(NH3)4(H2O)2]2+的配位数是6
C.NH3分子中H—N—H键的键角小于H2O分子中H—O—H键的键角
D.NH3和H2O与Cu2+的配位能力:NH3>H2O
8.二甘氨酸合铜(Ⅱ)是最早被发现的电中性内配盐,它的结构如图:
(1)基态Cu2+的外围电子排布式为 。
(2)二甘氨酸合铜(Ⅱ)中,第一电离能最大的元素与电负性最小的非金属元素可形成多种微粒,其中一种是5核10电子的微粒,该微粒的空间结构是 。
(3)设NA表示阿伏加德罗常数的值,1 mol二甘氨酸合铜(Ⅱ)含有的π键数目是 。
B级 关键能力提升练
9.近年来,光催化剂的研究是材料领域的热点方向。一种Ru配合物(如图所示)复合光催化剂可将CO2转化为HCOOH。下列说法错误的是( )
A.Ru配合物中第2周期元素的电负性由大到小的顺序为O>N>C
B.如图结构的吡啶环()中C、N原子的杂化方式分别为sp2、sp3
C.该配合物中Ru的配位数是6
D.HCOOH的沸点比CH3CHO高,主要原因是HCOOH分子间存在范德华力和氢键,而CH3CHO分子间只有范德华力
10.一水合甘氨酸锌是一种矿物类饲料添加剂,其结构简式如图所示。下列说法错误的是( )
A.基态Zn原子外围电子排布式为3d104s2
B.Cu与Zn相邻,第一电离能:Zn
D.电负性由小到大的顺序为Zn
A.1 mol该配离子中含有π键的个数是4×6.02×1023
B.该配离子中碳原子的杂化类型均为sp2杂化
C.该配离子含有的非金属元素中电负性最大的是氧元素
D.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键
12.邻二氮菲(phen)与Fe2+生成稳定的橙红色邻二氮菲亚铁离子[Fe(phen)3]2+,可用于Fe2+浓度的测定,邻二氮菲的结构简式如图所示。下列说法正确的是( )
A.邻二氮菲的一氯代物有3种
B.[Fe(phen)3]2+中Fe2+的配位数为3
C.邻二氮菲的熔点主要取决于所含化学键的键能
D.溶液酸性太强时无法用邻二氮菲测定Fe2+的浓度,其原因可能是邻二氮菲中的N原子优先与H+形成配位键而减弱与Fe2+的配位能力
13.回答下列问题:
(1)某二价金属离子有9个价电子,价电子的能级为3d。该元素位于周期表中的第4周期 族。
(2)在氰酸钾(KOCN)的组成元素中,第一电离能最大的是 (填元素符号,下同)、电负性最小的是 ;其中阴离子的空间结构是 ,C的杂化方式为 。
(3)乙二胺能与Mg2+形成稳定环状离子:[Mg(C2H8N2)2]2+,其结构如图所示:
则该环状离子中镁离子的配位数为 。
(4)金属A的原子只有3个电子层,其第一至第四电离能如下:
I1 I2 I3 I4
A 738 1 451 7 733 10 540
则A原子的价电子排布式为 。
(5)用锌还原TiCl4的盐酸溶液,经后续处理可制得绿色的晶体[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O。设NA为阿伏加德罗常数的值。1 mol该配合物中含有σ键数目为 。
C级 学科素养拔高练
14.三氯化三(乙二胺)合钴(Ⅲ)是钴(Ⅲ)的配合物,化学式为[Co(en)3]Cl3,其中en为乙二胺(NH2CH2CH2NH2)的简写。该配合物由氯化钴和乙二胺反应,用空气氧化得到。
(1)Co3+的核外电子排布式为 。
(2)设NA为阿伏加德罗常数的值。1 mol乙二胺分子中含有σ键的数目为 。
(3)乙二胺的沸点大于正丁烷(C4H10)的原因是 。
(4)[Co(en)3]3+结构示意图如图所示,请在图1中相应位置补填配位体。
(5)Co的一种氧化物的晶胞如图2所示(黑球代表钴),则该氧化物的化学式为 ;
在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子有 个。
答案：
1.D 解析 CO能与人体血红蛋白中的Fe2+以配位键结合,CO与血红蛋白中的Fe2+结合的能力远远强于O2与血红蛋白中Fe2+结合的能力,因此CO一旦与血红蛋白中的Fe2+结合,O2就很难与血红蛋白中的Fe2+结合,机体出现缺氧现象,引起机体中毒。
2.A 解析 SiO2为酸性氧化物,可与强碱溶液反应生成盐和水,如与NaOH溶液的反应为SiO2+2NaOH══Na2SiO3+H2O,该反应与配合物的形成无关,答案选A。
3.D 解析 KAl(SO4)2不是配合物,CuSO4·5H2O其结构为[Cu(H2O)4]SO4·H2O,属于配合物,答案选D。
4.A 解析 配合离子[Ag(NH3)2]+中,Ag+提供空轨道,NH3给出孤电子对,A正确;反应中Ag+变为难以电离的[Ag(NH3)2]+,Ag+浓度减小,B错误;[Ag(NH3)2]OH为强电解质,可完全电离生成[Ag(NH3)2]+和OH-,C错误;配合离子[Ag(NH3)2]+是一种阳离子,不含离子键,D错误。
5.A 解析 NH3能形成分子间氢键,A正确;N的空间结构是平面三角形,B错误;NH3和N都是sp3杂化,但NH3中存在一对孤电子对,是三角锥形结构,而N为正四面体形结构,键角不同,C错误;[Ag(NH3)2]+中有2个配位键,D错误。
6.A 解析 设10B和11B的物质的量分别为x mol、y mol,硼元素的近似相对原子质量为10.8,则=10.8,整理可得x∶y=1∶4,则10B的原子百分比为×100%=20%,A错误;H3BO3为一元弱酸,酸根为B(OH,所以硼酸的电离方程式为B(OH)3+H2OB(OH+H+,B正确;根据化合价代数和为0,NaBH4中钠元素的化合价为+1价,B元素的化合价为+3价,所以氢元素的化合价为-1价,C正确;提供空轨道和提供孤电子对的原子之间易形成配位键,NH3中N原子含有孤电子对,BH3中B原子含有空轨道,二者易生成BH3NH3,所以BH3NH3中含有配位键,D正确。
7.C 解析 S的空间结构是正四面体形,故A正确;水合硫酸四氨合铜的配位体是NH3和H2O,配位数是6,故B正确;水分子和氨气分子的价层电子对互斥模型都是四面体结构,水分子中存在2对孤电子对,氨气分子中有1对孤电子对,水分子键角小于氨气键角,故C错误;电负性O>N,所以N对电子吸引能力弱,NH3中N更容易给出自身的孤电子对形成配位键,所以NH3和H2O与Cu2+的配位能力:NH3>H2O,故D正确。
8.答案 (1)3d9
(2)正四面体形
(3)2NA或1.204×1024
解析 (1)Cu是29号元素,原子核外电子数为29,基态原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1,铜原子失去4s及3d上各一个电子形成Cu2+,故基态Cu2+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d9或[Ar]3d9,基态Cu2+的外围电子排布式为3d9。
(2)根据二甘氨酸合铜(Ⅱ)的结构,其中第一电离能最大的元素为N元素,电负性最小的非金属元素为H元素,二者形成的5核10电子的微粒为N,该微粒的空间结构是正四面体形。
(3)已知双键中含有1个π键,由二甘氨酸合铜(Ⅱ)的结构图可知,1 mol二甘氨酸合铜(Ⅱ)含有2 mol C═O键,则含有的π键数目是2NA或1.204×1024。
9.B 解析 第2周期主族元素从左向右元素电负性逐渐增强,因此电负性由大到小的顺序为O>N>C,A正确;如图结构的吡啶环()中C、N原子的价电子对数均为3,故杂化方式均为sp2,B错误;由图示结构可知,该配合物中Ru的配位数是6,C正确;HCOOH存在范德华力和氢键,因此HCOOH的沸点比HCHO高,D正确。
10.B 解析 锌原子的核外电子数为30,位于元素周期表第4周期ⅡB族,基态Zn原子外围电子排布式为3d104s2,A项正确;锌与铜相邻,由于锌原子的所有排布电子的原子轨道均处于较稳定的全充满状态,而铜原子4s轨道只有1个电子,较易失去,故第一电离能锌大于铜,B项错误;由一水合甘氨酸锌的结构可知,中心原子的配位数为5,配位原子为O、N,C项正确;根据电负性的变化规律可知,电负性由小到大的顺序为Zn
12.D 解析 邻二氮菲分子中含有4种不同位置的H原子,故其一氯代物有4种,A错误。N原子上有孤电子对,易形成配位键,在邻二氮菲分子内有2个N原子,为双齿配体,则Fe2+和3个邻二氮菲形成配合物时,Fe2+的配位数为6,B错误。邻二氮菲是由分子构成的分子晶体,物质熔、沸点高低取决于分子间作用力的大小,与分子内所含化学键的键能无关,C错误。用邻二氮菲测定Fe2+浓度时应控制适宜的pH范围,这是因为当H+浓度高时,邻二氮菲中的N原子优先与H+形成配位键,导致与Fe2+配位能力减弱;若OH-浓度较高时,OH-与Fe2+反应,也影响与邻二氮菲配位,D正确。
13.答案 (1)ⅠB
(2)N K 直线形 sp
(3)4
(4)3s2
(5)18NA
解析 (1)二价金属离子有9个价电子,价电子的能级为3d,则金属原子外围电子排布式为3d104s1,该元素位于周期表中的第4周期ⅠB族。
(2)一般金属元素第一电离能小于非金属元素,同周期主族元素随原子序数增大第一电离能呈增大趋势,但N元素原子2p轨道为半充满稳定状态,第一电离能高于氧元素,故第一电离能:N>O>C>K;金属元素的电负性小于非金属元素,同周期主族元素从左到右电负性增大,故电负性:O>N>C>K;阴离子为OCN-,与CO2互为等电子体,二者结构相似,为直线形结构,C原子采取sp杂化。
(3)每个N原子提供1对孤电子对,4个N原子共提供4对孤电子对与Mg2+形成配位键,该环状离子中镁离子的配位数为4。
(4)A的原子只有3个电子层,从其逐级电离能的数据看,第二电离能和第三电离能出现突变,说明其最外层有2个电子,故价电子排布式为3s2。
(5)配位体含有孤电子对,[TiCl(H2O)5]2+中配位体为Cl-、H2O;配离子[TiCl(H2O)5]2+中形成6个配位键,配位键属于σ键,6个H2O分子有12个σ键,1 mol [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O含有18 mol σ键,σ键的数目为18NA。
14.答案 (1)1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6
(2)11×6.02×1023或11NA
(3)乙二胺分子间存在氢键,而正丁烷分子间不存在氢键
(4)
(5)CoO 12
解析 (1)Co的原子序数为27,原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2,失去3个电子变成Co3+,Co3+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。
(2)根据乙二胺的结构简式:NH2CH2CH2NH2,判断其一个分子中含有的σ键的数目为11,1 mol乙二胺分子中含有σ键的数目为11×6.02×1023或11NA。
(3)乙二胺的沸点大于正丁烷(C4H10)的原因是乙二胺分子间能形成氢键,而正丁烷分子间不能形成氢键,氢键的存在能大大提高分子晶体的沸点。
(4)[Co(en)3]3+结构中有3个配位体、6个配位键,故[Co(en)3]3+结构为。
(5)由题图中晶胞结构可知,Co原子占据顶点和面心,一个晶胞中含有的Co原子数为8×+6×=4;O原子占据棱心和体心,一个晶胞中含有的O原子数为12×+1=4;
故该氧化物的化学式为CoO。
由氧化物晶胞结构可知晶胞中Co、O原子数目之比为1∶1,黑色球为Co原子,以顶点Co原子为研究对象,与之等距离且最近的钴原子位于面心,每个顶点为8个晶胞共用,每个面心为2个晶胞共用,在该晶体中与一个钴原子等距离且最近的钴原子数目为=12。
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