3.4配合物與超分子-高二化學(xué)教學(xué)講義（人教版2019選擇性必修2）（原卷版）

第四節(jié)配合物與超分子知識解讀·必須會知識解讀·必須會知識點一配合物1.配位鍵（1）概念：成鍵的一方提供孤電子對（配體），另一方提供空軌道而形成的“電子對給予—接受”鍵叫作配位鍵。（2）形成條件：有能夠提供孤電子對的原子，且另一原子具有能夠接受孤電子對的空軌道。（3）表示方法：配位鍵可以用A→B表示，A表示提供孤電子對的原子（離子、分子），即電子對給予體，B表示接受電子對的原子（離子、原子），即電子對接受體。如NH4+的結(jié)構(gòu)及粒子中的配位鍵表示如下：eq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(eqHo\ac(N,\s\up11(|),\s\up22(H),\s\do11(|),\s\do22(H))—H))eq\s\up33(+)2.配合物（1）概念金屬離子或原子（稱為中心離子或原子）與某些分子或離子（稱為配體或配位體）以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物。（2）配合物的組成配合物由中心原子或離子（提供空軌道）和配體（提供孤電子對）組成，分為內(nèi)界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4為例表示為=1\*GB3①中心原子（或離子）：提供空軌道接受孤電子對。通常是過渡元素的原子或離子，如Cu2+、Zn2+、Fe等。②配體：提供孤電子對的分子或離子。配體可以是陰離子，如X（鹵素離子）、OH、SCN等，也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO等。配位原子必須是含有孤電子對的原子，常是第VA族、第VIA族、第VIIA族元素的原子。③配位數(shù)：直接同中心原子（或離子）配位的原子數(shù)目叫中心原子（或離子）的配位數(shù)，如[Fe(CN)6]4中Fe2+的配位數(shù)是6。（3）形成條件（4）常見配合物形成實驗實驗操作實驗現(xiàn)象離子方程式向盛有4mL

0.1mol/L

CuSO4溶液的試管里滴加幾滴1

mol/L

氨水形成難溶物Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)繼續(xù)添加氨水并振蕩試管難溶物溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－再向試管中加入極性較小的溶劑(如加入8

mL

95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦試管壁析出深藍(lán)色晶體[Cu(NH3)4]2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋H2Oeq\o(=,\s\up7(乙醇))[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓3.配合物的形成對性質(zhì)的影響（1）對溶解性的影響一些難溶于水的金屬氫氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含過量的OH、Cl、Br、I、CN的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－（2）顏色的改變當(dāng)簡單離子形成配離子時，其性質(zhì)往往有很大差異。顏色發(fā)生變化就是一種常見的現(xiàn)象，根據(jù)顏色的變化就可以判斷是否有配離子生成。如Fe3+與SCN形成硫氰化鐵配離子，其溶液顯血紅色。（3）穩(wěn)定性增強配合物具有一定的穩(wěn)定性，配合物中的配位鍵越強，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心離子的金屬離子相同時，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。例如，血紅素中的Fe2+與CO分子形成的配位鍵比Fe2+與O2分子形成的配位鍵強，因此血紅素中的Fe2+與CO分子結(jié)合后，就很難再與O2分子結(jié)合，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。知識點二超分子1.超分子定義超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。2.超分子的重要特征（1）分子識別分子識別是指主體（受體）對客體（底物）選擇性結(jié)合并產(chǎn)生某種特定功能的過程。它們不是靠傳統(tǒng)的共價鍵，而是靠分子間作用力，如范德華力、氫鍵等。識別過程可能引起體系的電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)及構(gòu)象的變化，也可能引起化學(xué)性質(zhì)的變化，這些變化意味著化學(xué)信息的存儲、傳遞及處理。分子識別分為陽離子識別、陰離子識別和中性分子識別。（2）冠醚冠醚又稱為大環(huán)醚，是含有多個“氧—亞甲基”結(jié)構(gòu)的大環(huán)化合物。=1\*GB3①與堿金屬離子絡(luò)合——離子識別由于冠醚是一種大分子環(huán)狀化合物，其內(nèi)部有很“大”的空間，能與陽離子特別是堿金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。=2\*GB3②冠醚的命名命名時，把環(huán)上所含原子總數(shù)標(biāo)注在“冠”字之前，其中所含氧原子數(shù)標(biāo)注在名稱之后。常見冠醚有12冠4、15冠5、18冠6、21冠7等。（3）自組裝自組裝是指基本結(jié)構(gòu)單元（分子、納米材料、微米或更大尺度的物質(zhì)）自發(fā)形成有序結(jié)構(gòu)的一種技術(shù)。在自組裝的過程中，基本結(jié)構(gòu)單元在基于非共價鍵的相互作用下自發(fā)地組織或聚集為一個穩(wěn)定、具有一定規(guī)則幾何外觀的結(jié)構(gòu)。自組裝過程并不是大量原子、離子、分子之間弱作用力的簡單疊加，而是若干個體之間同時自發(fā)地發(fā)生關(guān)聯(lián)并集合在一起形成一個緊密而有序的整體，是一種整體的復(fù)雜的協(xié)同作用。（4）超分子化學(xué)①含義：研究超分子的化學(xué)叫超分子化學(xué)，是一門處于近代化學(xué)、材料化學(xué)和生命科學(xué)交匯點的新興學(xué)科。②研究領(lǐng)域：環(huán)狀配體組成的主客體體系；有序的分子聚集體；由兩個或兩個以上基團(tuán)用柔性鏈或剛性鏈連接而成的超分子化合物。=3\*GB3③應(yīng)用：分子識別與人工酶、酶的功能、短肽和環(huán)核酸的組裝體及其功能等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。超分子化學(xué)的發(fā)展不僅與大環(huán)化學(xué)（冠醚、穴醚、環(huán)糊精、杯芳烴、C60等）的發(fā)展密切相連，而且與分子自組裝（雙分子膜、膠束、DNA雙螺旋等）、分子器件和新興有機(jī)材料的研究息息有關(guān)。熱點題型·學(xué)解題熱點題型·學(xué)解題【例1】下列有關(guān)配位鍵的分析正確的是（）A．是離子鍵 B．是極性鍵 C．是非極性鍵 D．是π鍵【變式11】下列不屬于配位化合物的是（）A．六氟合鋁酸鈉:Na3[AlF6]

B．氫氧化二氨合銀:Ag[NH3]2OHC．六氟合鐵酸鉀:K3[FeF6]

D．十二水硫酸鋁鉀:KAl(SO4)2·12H2O【例2】下列分子或離子中,能提供孤電子對與某些金屬離子形成配位鍵的是()①H2O②NH3③F④CN⑤COA.只有①② B.只有①②③C.只有①②④ D.①②③④⑤【變式21】配合物Na3[Fe(CN)6]可用于離子檢驗，下列說法不正確的是A．該配合物中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵、非極性鍵B．配離子為[Fe(CN)6]3－，中心離子為Fe3＋，配位數(shù)為6C．該配合物可以用于檢驗溶液中的Fe2＋D．該配合物為離子化合物【例3】下列關(guān)于配位化合物的敘述中，不正確的是()A．配位化合物中必定存在配位鍵B．配位化合物中只有配位鍵C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空軌道，O原子提供孤電子對，兩者結(jié)合形成配位鍵D．配位化合物在半導(dǎo)體等尖端技術(shù)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、材料化學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用【變式31】下列說法中不正確的是（）A．含有配位鍵的化合物一定是配位化合物B．配位鍵實質(zhì)上是一種共價鍵C．配位鍵也是一種靜電作用D．配位鍵具有飽和性和方向性【例4】下列有關(guān)NH4+中的一條N—H配位鍵與另外三條N—H說法正確的是()A．N—H配位鍵不是化學(xué)鍵 B．N—H配位鍵屬于共價鍵C．N—H配位鍵的鍵長不同 D．N—H配位鍵的化學(xué)性質(zhì)不同【變式41】配位數(shù)為6的Co3+的配合物CoClm·nNH3,若1mol配合物與足量AgNO3溶液反應(yīng)只生成1molAgCl沉淀,則m、n的值是()A.m=1,n=5 B.m=3,n=4C.m=5,n=1 D.m=4,n=5【例5】配位化合物簡稱配合物,它的數(shù)量巨大,組成和結(jié)構(gòu)形形色色,豐富多彩。配合物[Zn(NH3)6]Cl2的中心離子、配體、中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)分別為()A.Zn2+、NH3、2+、6B.Zn2+、NH3、1+、6C.Zn2+、Cl、2+、2D.Zn2+、NH3、2+、2【變式51】用過量硝酸銀溶液處理含0.01mol某氯化鉻的水溶液,產(chǎn)生0.02molAgCl沉淀,則此氯化鉻最可能()A.[Cr(H2O)6]Cl3B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2OD.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O【例6】＋3價鉻的鹵化物有、等，制備三氯化鉻的主要反應(yīng)有。溶于水得到的配合物為[。已知、的熔點依次為83℃、1100℃。下列說法正確的是（）A．的中心離子配位數(shù)為10B．1mol和足量硝酸銀溶液反應(yīng)生成3molAgClC．和晶體類型相同D．是極性鍵形成的非極性分子【變式61】0.01mol在水溶液中用過量硝酸銀溶液處理，生成0.02molAgCl沉淀。已知該中Cr3+形成六個配位鍵，則其結(jié)構(gòu)是（）A． B．C． D．【例7】某物質(zhì)的實驗式為PtCl4·2NH3，其水溶液不導(dǎo)電，加入AgNO3溶液反應(yīng)也不產(chǎn)生沉淀，用強堿處理并沒有NH3放出，則下列有關(guān)說法中正確的是A．NH3與NO3中氮原子的雜化方式相同 B．配合物中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)均為4C．PtCl4·2NH3的立體構(gòu)型為正八面體形 D．Cl－和NH3分子均與中心離子Pt4＋配位【變式71】向盛有天藍(lán)色水溶液的試管里加入氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)添加氨水，難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液．下列對此現(xiàn)象說法正確的是A．反應(yīng)后溶液中不存在任何沉淀，所以反應(yīng)前后濃度不變B．溶液呈天藍(lán)色是因為存在，該離子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體C．深藍(lán)色的配離子為，說明比穩(wěn)定D．若向反應(yīng)后的溶液加入乙醇，將會有晶體析出【例8】二茂鐵是一種含鐵的有機(jī)化合物，黃色針狀晶體，熔點173℃(在100℃時開始升華)，沸點249℃，可看作是與兩個正五邊形的環(huán)戊二烯負(fù)離子()形成的夾心型分子(如圖所示)。下列關(guān)于二茂鐵晶體的說法正確的是（）A．存在離子鍵、范德華力 B．為分子晶體C．環(huán)戊二烯負(fù)離子碳原子雜化方式為 D．二茂鐵易溶于水【變式81】冠醚是一種超分子，它能否適配堿金屬離子與其空腔直徑和離子直徑有關(guān)。二苯并18冠6與形成的螯合離子的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．該螯合離子所形成的物質(zhì)是離子晶體，晶體中存在離子鍵、極性鍵、非極性鍵。B．該螯合離子有4種一氯代物，中心離子的配位數(shù)為6C．該螯合離子有分子識別和自組裝的功能D．該螯合離子中C原子雜化方式有2種，6個O原子與可能在同一平面上【例9】冠醚是皇冠狀的分子，可有不同大小的空穴適配不同大小的堿金屬離子。18冠6與鉀離子形成的超分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是（）A．含該超分子的物質(zhì)屬于分子晶體 B．冠醚可用于分離不同的堿金屬離子C．中心堿金屬離子的配位數(shù)是不變的 D．冠醚與堿金屬離子之間形成離子鍵超分子【變式91】下列關(guān)于甲、乙兩種超分子的敘述正確的是（）A．含有超分子的物質(zhì)都屬于分子晶體B．超分子都是無限伸展的，屬于高分子C．甲、乙兩種超分子均體現(xiàn)了“分子識別”特征D．圖甲中與冠醚形成離子鍵，圖乙中與杯酚形成氫鍵【例10】為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列說法正確的是A．中含有的鍵數(shù)目為B．晶體中含有的鍵數(shù)目為C．中雜化的原子數(shù)目為D．中含有的配位鍵數(shù)目為【變式101】為阿伏加德羅常數(shù)的值。下列敘述正確的是A．羥基()中所含有的中子數(shù)為B．常溫常壓下，與足量濃硝酸反應(yīng)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為C．中所含鍵數(shù)為D．的溶液中含課后提升·練到位課后提升·練到位1．某配合物的化學(xué)式為[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O，下列說法正確的是A．配位體是Cl，配位原子數(shù)是2B．配離子是[CrCl2(H2O)4]＋，中心離子是Cr3＋C．1mol該化合物溶于水可電離出3molCl－D．加入足量AgNO3溶液，Cl元素可被完全沉淀2．某物質(zhì)的實驗式為PtCl4·2NH3，其水溶液不導(dǎo)電，加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀，以強堿處理并沒有NH3放出，則關(guān)于此化合物的說法中正確的是A．Cl和NH3分子均與Pt4+配位B．配合物中Cl與Pt4+配位，而NH3分子不配位C．配合物中中心原子的電荷數(shù)和配位數(shù)均為6D．該配合物可能是平面正方形結(jié)構(gòu)3．下列不是配位化合物的是（）A．［Co(NH3)6］3+ B．［Ag(NH3)2］NO3 C．CuSO4·5H2O D．Fe(SCN)34．配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于離子檢驗，下列說法不正確的是A．此配合物中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵、非極性鍵B．配離子為[Fe(CN)5(NO)]2，中心離子為Fe3+，配位數(shù)為6，配位原子有C和NC．1mol配合物中σ鍵數(shù)目為12NAD．該配合物為離子化合物，易電離，1mol配合物電離共得到3NA陰陽離子5.能區(qū)別和兩種溶液的試劑是(

)A．溶液 B．溶液 C． D．濃氨水6.某物質(zhì)的實驗式為PtCl4·2NH3，其水溶液不導(dǎo)電，加入AgNO3溶液反應(yīng)也不產(chǎn)生沉淀，用強堿處理并沒有NH3放出，則下列有關(guān)說法中正確的是A．NH3與NO3中氮原子的雜化方式相同 B．配合物中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)均為4C．PtCl4·2NH3的立體構(gòu)型為正八面體形 D．Cl－和NH3分子均與中心離子Pt4＋配位7.向CuSO4溶液中逐滴滴加氨水，先生成藍(lán)色沉淀，后藍(lán)色沉淀逐漸溶解為深藍(lán)色溶液，向深藍(lán)色溶液中加入95%乙醇，深藍(lán)色溶液變渾濁，靜置后有深藍(lán)色硫酸四氨合銅晶體析出，上層溶液顏色變淺.下列有關(guān)說法正確的是A．生成藍(lán)色沉淀反應(yīng)的離子方程式為Cu2++2OH=Cu(OH)2↓B．NH3極易溶于水是因為氨分子與水分子形成配位鍵C．藍(lán)色沉淀溶解為深藍(lán)色溶液是因為NH提供孤對電子D．硫酸四氨合銅在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度8.配離子[Zn(CN)4]2?在水溶液中與HCHO發(fā)生如下反應(yīng)：4HCHO+[Zn(CN)4]2?+4H++4H2O=[Zn(H2O)4]2++4HOCH2CN，下列說法錯誤的是A．HOCH2CN的沸點高于HCHOB．1molHCHO分子中含有σ鍵數(shù)目為4NAC．[Zn(CN)4]2?和[Zn(H2O)4]2+的中心原子配位數(shù)均為4D．[Zn(CN)4]2?的空間構(gòu)型為正四面體9．B3N3H6(無機(jī)苯)的結(jié)構(gòu)與苯類似，也有大π鍵。下列關(guān)于B3N3H6的說法錯誤的是()A．其熔點主要取決于所含化學(xué)鍵的鍵能B．形成大π鍵的電子全部由N提供C．分子中B和N的雜化方式相同D．分子中所有原子共平面10．化學(xué)式為的籠形包合物基本結(jié)構(gòu)如圖所示(H原子未畫出)。與連接形成平面層，兩個平面層通過分子連接，中間的空隙填充苯分子。下列說法正確的是A．B．該結(jié)構(gòu)不是晶胞結(jié)構(gòu)單元C．結(jié)構(gòu)中N原子均參與形成配位鍵D．半數(shù)與C原子配位，且所有的配位數(shù)相同11．檢驗Ni2＋反應(yīng)的一種生成物為丁二酮肟鎳，是一種鮮紅色沉淀，其分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法正確的是()A．Ni2＋核外有14種運動狀態(tài)不同的電子B．該分子內(nèi)微粒之間存在的作用力有共價鍵、配位鍵、離子鍵、氫鍵C．基態(tài)N原子的價層電子軌道表示式為D．H2O中有2個由s軌道與sp3雜化軌道形成的σ鍵12．冠醚是一種超分子，它能否適配堿金屬離子與其空腔直徑和離子直徑有關(guān)。二苯并18冠6與K＋形成的配離子的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法錯誤的是()冠醚冠醚空腔直徑/pm適合的粒子(直徑/pm)15冠5170～220Na＋(204)18冠6260～320K＋(276)、Rb＋(304)21冠7340～430Cs＋(334)A.冠醚可以用來識別堿金屬離子B．二苯并18冠6也能適配Li＋C．該冠醚分子中碳原子雜化方式有2種D．一個配離子中配位鍵的數(shù)目為613.利用分子間作用力形成超分子進(jìn)行“分子識別”，實現(xiàn)分子分離，是超分子化學(xué)的重要研究和應(yīng)用領(lǐng)域。如圖表示用“杯酚”對C60和C70進(jìn)行分離的過程，下列對該過程的說法錯誤的是。A.C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯B.C60能與“杯酚”形成超分子C.C70不能與“杯酚”形成超分子D．“杯酚”能夠循環(huán)使用14．利用超分子可分離C60和C70。將C60、C70混合物加入一種空腔大小適配C60的“杯酚”中進(jìn)行分離的流程如圖。下列說法錯誤的是()A．第二電離能：C<OB．杯酚分子中存在π鍵C．杯酚與C60形成氫鍵D．C60與金剛石晶體類型不同15．已知CoCln·mNH3可表示＋3價Co的一種八面體配合物，若0.1mol配合物與足量AgNO3作用生成0.2molAgCl沉淀，則m、n的值是()A．m＝4，n＝2 B．m＝4，n＝5C．m＝3，n＝3 D．m＝5，n＝316．“冰面為什么滑”，這與冰層表面的結(jié)構(gòu)有關(guān)(如圖)。下列有關(guān)說法錯誤的是()A．由于氫鍵的存在，水分子的穩(wěn)定性好，高溫下也很難分解B．第一層固態(tài)冰中，水分子間通過氫鍵形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)C．第二層“準(zhǔn)液體”中，水分子間形成氫鍵的機(jī)會比固態(tài)冰中少D．當(dāng)高于一定溫度時，“準(zhǔn)液體”中的水分子與下層冰連接的氫鍵斷裂，產(chǎn)生“流動性的水分子”，使冰面變滑17.鈷的一種配位聚合物的化學(xué)式為{[Co(bte)2(H2O)2](NO3)2}n。(1)Co2+基態(tài)核外電子排布式為___________。(2)NO的空間結(jié)構(gòu)為___________。(3)bte的分子式為C6H8N6，其結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。①[Co(bte)2(H2O)2]2+中，與Co2+形成配位鍵的原子是___________和___________(填元素符號)。②C、H、N的電負(fù)性從大到小順序為___________。③bte分子中碳原子軌道雜化類型為___________和___________。④1molbte分子中含鍵的數(shù)目為___________mol。18.請回答下列問題：（1）(NH4)2SO4中含有化學(xué)鍵的類型為_________________________。（2）KNO3中NO3的立體構(gòu)型為____________________，其中N原子的雜化方式為________，寫出與NO互為等電子體的另一種陰離子的化學(xué)式：_______________。（3）已知配合物CrCl3·6H2O中心原子Cr3＋的配位數(shù)為6，向含0.1molCrCl3·6H2O的溶液中滴加2mol·L－1AgNO3溶液，反應(yīng)完全后共消耗AgNO3溶液50mL，則該配合物的化學(xué)式為________________，Cr在基態(tài)時，價電子排布式為_____________________。（4）LiBH4由Li＋和BH4構(gòu)成，BH4的立體構(gòu)型是____________，根據(jù)化合物L(fēng)iBH4判斷，Li、B、H的電負(fù)性由大到小的順序為____________。（5）丙酮()分子中C原子軌道雜化類型為_____________；含有的π鍵