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第35讲分子的性质配合物[复习目标]1.理解分子的性质。2.理解配位键的含义。考点一分子的性质1.分子的极性类型非极性分子极性分子形成原因正电荷重心和负电荷重心相重合的分子正电荷重心和负电荷重心不相重合的分子存在的共价键非极性键或极性键非极性键或极性键分子内原子排列对称不对称2.分子极性与化学键、分子空间结构的关系3.“相似相溶”原则(1)非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。(2)分子结构相似的物质易互溶。4.分子的手性(1)手性异构:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能叠合的现象。(2)手性分子:具有手性异构体的分子。(3)手性碳原子:在有机物分子中,连有四个不同基团或原子的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子,如。1.以极性键结合起来的分子一定是极性分子()2.为手性分子()3.非极性分子中,一定含有非极性共价键()4.BCl3与NCl3均为三角锥形,为极性分子()答案1.×2.×3.×4.×一、分子的极性判断1.下列各组分子中,都属于含极性键的非极性分子的是()A.CO2、H2S B.C2H4、CH4C.Cl2、C2H2 D.NH3、HCl答案B解析H2S和NH3、HCl都是含极性键的极性分子;Cl2是含有非极性键的非极性分子;CO2、CH4是只含有极性键的非极性分子;C2H4和C2H2是含有极性键和非极性键的非极性分子。2.下列分子中,属于极性分子的是________(填序号,下同),属于非极性分子的是________。①P4②CO③C2H2④BF3⑤SO2⑥PCl3⑦SiF4⑧CH2Cl2答案②⑤⑥⑧①③④⑦分子极性的判断方法(1)只含非极性键的分子一定是非极性分子。(2)含极性键的双原子分子一定是极性分子。(3)ABn(n≥2)型分子:①根据分子结构判断若分子是对称的为非极性分子,否则是极性分子。②利用孤电子对判断若中心原子A中无孤电子对,则为非极性分子;有孤电子对,则为极性分子。③利用化合价判断中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子;若不等,则为极性分子。二、物质溶解性原因分析3.H2O2难溶于CS2,简要说明理由__________________________________________________________________________________________________________________________________。答案H2O2为极性分子,而CS2为非极性溶剂,根据“相似相溶”原则,H2O2难溶于CS24.ZnF2不溶于有机溶剂而ZnCl2、ZnBr2、ZnI2能够溶于乙醇、乙醚等有机溶剂,原因是_______________________________________________________________________________。答案ZnF2为离子化合物,ZnCl2、ZnBr2、ZnI2的化学键以共价键为主,极性较小5.NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都极易溶于水的原因是_______________________________。答案NH3、CH3CH2OH、CH3CHO都是极性分子,且都能与H2O形成氢键考点二配合物1.配位键(1)形成:由一个原子提供孤电子对与另一个有空轨道可接受电子的原子形成共价键,这类共价键称为配位键。(2)表示方法:常用“→”来表示配位键,箭头指向接受孤电子对的原子,如NHeq\o\al(+,4)可表示为,在NHeq\o\al(+,4)中,虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同,但是一旦形成之后,4个共价键就完全相同。2.配位化合物(1)概念:由提供孤电子对的分子或离子(称为配位体)与接受孤电子对的原子或离子(称为中心原子)以配位键结合形成的化合物。(2)形成条件中心离子或原子:有空轨道,一般是带正电的金属离子,特别是过渡金属离子,如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等,但也有电中性的原子等。配位体:其中的配位原子(配位体中直接同中心离子或原子配合的原子)有孤电子对。配位体可以是分子,如CO、NH3、H2O等,也可以是离子,如F-、Cl-、Br-、I-、CN-、SCN-、OH-等。(3)组成:如[Cu(NH3)4]SO43.配合物的制备实验操作实验现象及有关的离子方程式滴加氨水后,试管中首先出现蓝色沉淀:Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NHeq\o\al(+,4),氨水过量后沉淀逐渐溶解,得到深蓝色的透明溶液:Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-,滴加乙醇后析出深蓝色晶体:[Cu(NH3)4]2++SOeq\o\al(2-,4)+H2Oeq\o(=,\s\up7(乙醇))[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓溶液变为红色:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3滴加AgNO3溶液后,试管中出现白色沉淀:Ag++Cl-=AgCl↓,再滴加氨水后沉淀溶解,溶液呈无色:AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl-1.关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物,下列说法正确的是()A.配位体是Cl-和H2O,配位数是8B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+C.内界和外界中Cl-的数目比是1∶2D.在1mol该配合物中加入足量AgNO3溶液,可以得到3molAgCl沉淀答案C解析配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配位体是Cl-和H2O,配位数是6,故A错误;中心离子是Ti3+,故B错误;加入足量AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应,内界Cl-不与Ag+反应,1mol该配合物只能生成2molAgCl沉淀,故D错误。2.(2022·济南调研)向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加氨水,先生成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解,得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是()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,生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+C.配位化合物中只有配位键D.在配离子[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道答案B解析NH3与Cu2+形成配位键,Cu2+提供空轨道,NH3提供孤电子对。3.过渡金属配合物的一些特有性质的研究正受到许多研究人员的关注,因为这方面的研究无论是理论上还是工业应用上都有重要意义。氯化铁溶液用于检验食用香精乙酰乙酸乙酯时,会生成紫色配合物,其配离子结构如图所示。下列有关该配离子的说法正确的是()A.1mol该配离子中含有π键的个数是6×6.02×1023B.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碳D.该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键答案A解析根据配离子结构示意图可知,1mol该配离子中含有π键的个数是6NA,即6×6.02×1023,故A正确;该配离子中碳原子的杂化类型有sp2、sp3杂化,故B错误;该配离子含有的非金属元素有C、O、H,电负性最大的是氧,故C错误;该配离子中含有的化学键有共价键、配位键,故D错误。4.回答下列问题:(1)将白色CuSO4粉末溶解于水中,溶液呈蓝色,是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配离子,请写出生成此配离子的离子方程式:__________________________________________,蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有__________。1mol该阳离子中含σ键个数为________。(2)CuSO4·5H2O(胆矾)中含有水合铜离子而呈蓝色,写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来):_______________________________________________。(3)向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀,再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液,继续向其中加入极性较小的乙醇可以析出深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体。下列说法不正确的是_________(填字母)。a.[Cu(NH3)4]SO4的组成元素中电负性最大的是N元素b.CuSO4晶体及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中S原子的杂化方式均为sp3c.[Cu(NH3)4]SO4所含有的化学键有离子键、共价键和配位键d.NH3分子内的H—N—H键角大于H2O分子内的H—O—H键角e.SOeq\o\al(2-,4)的空间结构为正四面体形f.[Cu(NH3)4]2+中,N原子是配位原子g.NH3分子中氮原子的杂化轨道类型为sp2答案(1)Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+共价键、配位键12NA(2)(3)ag解析(1)Cu2+提供空轨道,H2O分子中的O原子提供孤电子对形成配离子[Cu(H2O)4]2+。(3)电负性:O>N,a不正确;S原子与4个O原子形成共价键,所以S原子采取sp3杂化,b正确;[Cu(NH3)4]SO4中SOeq\o\al(2-,4)与[Cu(NH3)4]2+以离子键结合,NH3、SOeq\o\al(2-,4)中含有共价键,[Cu(NH3)4]2+中含有配位键,c正确;NH3分子内N原子有1个孤电子对,H2O分子中O原子有2个孤电子对,H2O分子中孤电子对对共用电子对排斥作用大,所以H2O分子中H—O—H键角小于NH3分子中H—N—H键角,d正确;SOeq\o\al(2-,4)中S原子采取sp3杂化,故SOeq\o\al(2-,4)的空间结构为正四面体形,e正确;[Cu(NH3)4]2+中N原子提供孤电子对,f正确;NH3中N为sp3杂化,g不正确。1.(2020·海南,7)向CuSO4溶液中滴加氨水至过量,下列叙述正确的是()A.先出现沉淀,后沉淀溶解变为无色溶液B.离子方程式为Cu2++4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++4H2OC.Cu2+与NH3中的氮原子以π键结合D.NH3分子中∠HNH为109°28′答案B解析向CuSO4溶液中滴加氨水至过量,先生成氢氧化铜蓝色沉淀,后溶解形成深蓝色铜氨溶液,故A错误;Cu2+提供空轨道,NH3中的氮原子提供孤电子对,形成配位键,故C错误;NH3分子为三角锥形,键角∠HNH为107°18′,故D错误。2.[2021·湖南,18(2)①]硅和卤素单质反应可以得到SiX4。SiX4的熔、沸点SiF4SiCl4SiBr4SiI4熔点/K183.0203.2278.6393.7沸点/K187.2330.8427.2560.70℃时,SiF4、SiCl4、SiBr4、SiI4呈液态的是__________(填化学式),沸点依次升高的原因是______________________________________________________________,气态SiX4分子的空间结构是____________。答案SiCl4SiX4都是结构相似的分子晶体,相对分子质量依次增大,分子间作用力依次增大正四面体形解析由题给熔、沸点数据可知,0℃时,四氟化硅为气态,四氯化硅为液态,四溴化硅、四碘化硅为固态;SiX4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,则分子的空间结构为正四面体形。3.[2021·全国乙卷,35(2)]三价铬离子能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中提供电子对形成配位键的原子是____________________,中心离子的配位数为____________。答案N、O、Cl6解析[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2+中三价铬离子提供空轨道,N、O、Cl提供孤电子对,中心离子的配位数为N、O、Cl三种原子的个数之和,即3+2+1=6。4.[2020·全国卷Ⅲ,35(2)节选]NH3BH3分子中,N—B化学键称为______键,其电子对由________提供。答案配位N5.[2020·山东,17(3)]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Cd2+配合物的结构如图所示,1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有________mol,该螯合物中N的杂化方式有__________种。答案61解析由题给图示可知,1个Cd2+与C、N杂环上的4个N原子分别形成4个配位键,与2个O原子分别形成2个配位键,因此1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6mol。Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是_____________________________________,其中与乙二胺形成的化合物稳定性相对较高的是________(填“Mg2+”或“Cu2+”)。答案乙二胺的两个N提供孤电子对与金属离子形成配位键Cu2+解析乙二胺中2个氮原子提供孤电子对与金属镁离子或铜离子形成稳定的配位键,故能形成稳定环状离子。由于铜离子半径大于镁离子,形成配位键时头碰头重叠程度较大,其与乙二胺形成的化合物较稳定。课时精练1.偶极矩是电荷量与正、负电荷中心间的距离的乘积。用偶极矩可判断分子的极性:一般来说极性分子的偶极矩不为零;非极性分子的偶极矩为零。下列分子中偶极矩不为零的是()A.BeCl2B.BF3C.PCl3D.CH4答案C解析在题给四种分子中,只有PCl3(结构与NH3相似)是极性分子。2.下列化合物中含有2个手性碳原子的是()A.B.C.D.答案B解析中,只有次甲基上的碳原子为手性碳原子,A不符合题意;中,除醛基外的碳原子都为手性碳原子,B符合题意;中,除羧基外的碳原子都为手性碳原子,C不符合题意;中,与苯环相连的碳原子为手性碳原子,D不符合题意。3.下列微粒中含有配位键的是()①H3O+②NHeq\o\al(+,4)③[Cu(H2O)4]2+④[Fe(SCN)6]3-⑤CuCleq\o\al(2-,4)⑥CH4⑦NH3A.①②③④⑤ B.①③⑥C.④⑤⑦ D.②④⑥答案A解析①H2O+H+=H3O+,H2O中O与H+之间存在配位键;②NH3+H+=NHeq\o\al(+,4),NH3中N与H+之间形成配位键;③Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2+,Cu2+与H2O中O之间形成配位键;④Fe3++6SCN-=[Fe(SCN)6]3-,Fe3+与SCN-之间形成配位键;⑤Cu2++4Cl-=CuCleq\o\al(2-,4),Cu2+与Cl-之间形成配位键;⑥CH4不含配位键;⑦NH3不含配位键。4.通常情况下,NCl3是一种油状液体,其分子空间结构与NH3相似,下列对NCl3和NH3的有关叙述错误的是()A.分子中N—Cl键的键长与CCl4分子中C—Cl键的键长不相等B.NCl3分子是极性分子C.NBr3比NCl3易挥发D.在氨水中,大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子,则NH3·H2O的结构式为答案C解析C原子的原子半径大于N原子的原子半径,所以CCl4中C—Cl键的键长比NCl3中N—Cl键的键长长,故A正确;NCl3分子的空间结构与氨分子相似,都是三角锥形,氨分子是极性分子,所以NCl3分子也是极性分子,故B正确;分子晶体中物质的熔、沸点与相对分子质量有关,相对分子质量越大其熔、沸点越高,所以NBr3比NCl3的熔、沸点高,NCl3比NBr3易挥发,故C错误;在氨水中,NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子,则NH3·H2O的结构式为,故D正确。5.缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构(一个原子通过共享电子使其价层电子数达到8,H原子达到2所形成的稳定分子结构)要求的一类化合物。下列说法错误的是()A.NH3、BF3、BFeq\o\al(-,4)中只有BF3是缺电子化合物B.BF3、BFeq\o\al(-,4)中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3C.BF3与NH3反应时有配位键生成D.BFeq\o\al(-,4)的键角小于NH3答案D解析NH3的电子式为BF3的电子式为,BFeq\o\al(-,4)的电子式为,只有BF3是缺电子化合物,故A正确;BF3中心原子B的价层电子对数为3+eq\f(1,2)×(3-1×3)=3,则杂化方式为sp2;BFeq\o\al(-,4)中心原子B的价层电子对数为4+eq\f(1,2)×(3+1-4×1)=4,则杂化方式为sp3,故B正确;BF3与NH3反应时,NH3中N原子有孤电子对,BF3中B有空轨道,可生成配位键,故C正确;BFeq\o\al(-,4)和NH3均为sp3杂化,BFeq\o\al(-,4)中心原子无孤电子对,NH3有1对孤电子对,根据价层电子对互斥模型,孤电子对数增多,对成键电子的斥力增大,键角减小,则BFeq\o\al(-,4)的键角大于NH3,故D错误。6.(2023·苏州模拟)检验Ni2+反应的一种生成物为丁二酮肟镍,是一种鲜红色沉淀,其分子结构如图所示。下列说法正确的是()A.Ni2+核外有14种运动状态不同的电子B.该分子内微粒之间存在的作用力有共价键、配位键、离子键、氢键C.基态N原子的外围电子轨道表示式为D.H2O中有2个由s轨道与sp3杂化轨道形成的σ键答案D解析Ni2+价层电子排布式为3d8,能级、轨道中的电子运动状态不同,核外有26种运动状态不同的电子,A说法错误;该分子不是离子化合物,不含离子键,B说法错误;基态N原子的外围电子排布式为2s22p3,轨道表示式为,C说法错误;H2O中心氧原子s能级与p能级3个轨道杂化,含有2个σ键,2个孤电子对,D说法正确。7.铜是重要过渡元素,能形成多种配合物,如Cu2+与乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)可形成如图所示配离子。下列说法不正确的是()A.1mol乙二胺分子中含有11NA个σ键B.乙二胺分子中氮原子轨道的杂化类型为sp3C.Cu2+与乙二胺形成的配离子内部含有极性键、非极性键、配位键和离子键D.乙二胺和三甲胺[分子式为N(CH3)3]均属于胺,但乙二胺比三甲胺的沸点高很多,原因为乙二胺分子间可形成氢键,三甲胺分子间不能形成氢键答案C解析乙二胺的结构式为,所以1mol乙二胺分子中含有11NA个σ键,A正确;乙二胺分子中氮原子有3个σ键,还有一个孤电子对,轨道的杂化类型为sp3,B正确;Cu2+与乙二胺形成的配离子内部含有H—N等极性键、C—C非极性键、配位键,但不含有离子键,C错误。8.[Zn(CN)4]2-在水溶液中可与HCHO发生反应生成[Zn(H2O)4]2+和HOCH2CN,下列说法错误的是()A.Zn2+基态核外电子排布式为[Ar]3d10B.1molHCHO分子中含有σ键的数目为1.806×1024C.HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是sp3D.[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键,结构可表示为答案C解析Zn原子序数为30,位于ⅡB族,所以,Zn2+基态核外电子排布式为[Ar]3d10,A正确;1个HCHO分子含2个C—H键和1个C=O键,共有3个σ键,所以1molHCHO分子中含有σ键的数目为1.806×1024,B正确;HOCH2CN分子中与羟基相连的C为sp3杂化,—CN(—C≡N)中的C为sp杂化,C错误。9.(2023·常州模拟)B2O3的气态分子结构如图1所示,硼酸(H3BO3)晶体结构为层状,其二维平面结构如图2所示。下列说法错误的是()A.两分子中B原子分别采用sp杂化、sp2杂化B.硼酸晶体中层与层之间存在范德华力C.1molH3BO3晶体中含有6mol氢键D.硼原子可提供空轨道,硼酸电离的方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+答案C解析B原子最外层有3个电子,在图1分子中每个B原子只形成了2个σ键,且没有孤电子对,故采用sp杂化,在图2分子中每个B原子形成了3个σ键,且没有孤电子对,故采用sp2杂化,A正确;由题中信息可知,硼酸晶体为层状结构,类比石墨的晶体结构可知其层与层之间存在范德华力,故B正确;由图中信息可知,每个硼酸分子有3个羟基,其O原子和H原子均可与邻近的硼酸分子形成氢键,平均每个硼酸分子形成了3个氢键,因此,1molH3BO3晶体中含有3mol氢键,故C错误;硼原子的2p轨道有空轨道,水电离的OH-中氧原子有2个孤电子对,两者可形成配位键并破坏了水的电离平衡使溶液显酸性,其电离方程式为H3BO3+H2O[B(OH)4]-+H+,故D正确。10.(1)向硫酸铜溶液中加入过量氨水,可生成[Cu(NH3)4]2+配离子。已知NF3与NH3的空间结构都是三角锥形,但NF3不易与Cu2+形成配离子的原因是___________________________。(2)CO为配合物中常见的配体。CO作配体时,提供孤电子对的通常是C原子而不是O原子,其原因是_______________________________________________________________________。(3)下图为DNA结构局部图。DNA双螺旋是通过氢键使它们的碱基(A和T、C和G)相互配对形成的,请写出图中存在的两种氢键的表示式________、________。答案(1)F的电负性大于N,N—F成键电子偏向F,导致NF3中的N原子核对孤电子对的吸引力增强,难以形成配位键,故NF3不易与Cu2+形成配离子(2)C的电负性比O小,C原子提供孤电子对的倾向更大,更易形成配位键(3)N—H…ON—H…N解析(2)CO中C、O原子各有一个孤电子对,但电负性:C<O,故O吸引孤电子对的能力更强,提供孤电子对形成配位键的能力减小。11.第四周期的铬、铁、镍、铜等金属及其化合物在工业上有重要用途。(1)基态铬原子的外围电子排布式为_____________________________________________。(2)CrO2Cl2和NaClO均可作化工生产的氧化剂或氯化剂。制备CrO2Cl2的反应为:K2Cr2O7+3CCl4=2KCl+2CrO2Cl2+3COCl2↑①上述反应式中非金属元素电负性由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。②COCl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构,则COCl2分子中σ键和π键的个数比为________________________________________________________________________。(3)CuCl的盐酸溶液能吸收CO生成复合物氯化羰基亚铜[Cu2Cl2(CO)2·2H2O],其结构如图所示。下列说法不正确的是________________(填字母)。A.该复合物中只含有离子键和配位键B.该复合物中Cl原子的杂化类型为sp3C.该复合物中只有CO和H2O作为配体D.CO与N2的价电子总数相同,其结构为C≡O答案(1)3d54s1(2)①O>Cl>C②3∶1(3)AC解析(3)阴、阳离子之间存在离子键,非金属元素之间存在共价键,含有空轨道和含有孤电子对的原子之间存在配位键,水分子之

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