2024-2025学年新教材高中化学第三章晶体结构与性质第四节配合物与超分子课时作业含解析新人教版选择性必修2

PAGE10-协作物与超分子1．向下列协作物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是()A．[Co(NH3)4Cl2]ClB．[Co(NH3)3Cl3]C．[Co(NH3)6]Cl3D．[Co(NH3)5Cl]Cl22．如图是卟啉协作物叶绿素的结构示意图(部分)，下列有关叙述正确的是()A．示意图中的两个氧原子的杂化类型无法确定B．该叶绿素是协作物，中心离子是镁离子C．该叶绿素是协作物，N原子与Mg之间全部形成配位键D．该叶绿素不是协作物，而是高分子化合物3．下列过程与协作物的形成无关的是()A．除去铁粉中的SiO2可用强碱溶液B．向肯定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消逝C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液后溶液呈血红色D．向肯定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消逝4．关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的协作物的下列说法正确的是()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．向1mol该协作物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3molAgCl沉淀5．胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如下：下列说法正确的是()A．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1B．在上述结构示意图中，可视察到配位键C．胆矾中的水分子间均存在氢键D．胆矾中的结晶水，加热时不会分步失去6．0.01mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量的AgNO3处理，产生0.01molAgCl沉淀，该氯化铬最可能是()A．[Cr(H2O)6]Cl3B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2OD．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O7．A、B、C、D、E是元素周期表前四周期中的五种常见元素，其相关信息如下表：元素相关信息AA原子的1s轨道上只有1个电子BB是电负性最大的元素CC的基态原子2p轨道中有三个未成对电子DD是主族元素且与E同周期，其最外层上有两个运动状态不同的电子EE能形成红色(或砖红色)的E2O和黑色的EO两种氧化物请回答下列问题：(1)C元素原子的价电子排布图是________________。(2)E元素位于周期表________区，E＋离子的核外电子排布式是________________________________________________________________________。(3)CA3中价层电子对数为________，Ceq\o\al(－,3)离子的中心原子采纳________杂化，Ceq\o\al(－,3)离子的空间构型是________。(4)A、C、E三种元素可形成[E(CA3)4]2＋配离子，其中存在的化学键类型有________(填序号)。①配位键②金属键③极性共价键④非极性共价键⑤离子键(5)[E(CA3)4]2＋可由E的硫酸盐溶液中通入过量CA3气体得到，写出该配离子的结构简式________________。8．顺铂的结构简式为，具有抗癌作用；反铂的结构简式为，无抗癌作用；碳铂的结构简式为。顺铂进入人体后，一个氯原子缓慢被水分子取代，形成[PtCl(NH3)2(H2O)]＋。请回答下列问题：(1)下列说法正确的是________(填序号)。A．碳铂分子中有一个手性碳原子B．反铂属于极性分子C．碳铂的中心原子铂的配位数为4D．[PtCl(NH3)2(H2O)]＋中H2O的H原子与Pt形成配位键(2)依据碳铂的结构简式推断，1mol1,1­环丁二羧酸中含有σ键的数目为________________________(用计算式表示即可)。(3)顺铂和反铂的物理性质有很大差异，其中只有________易溶于水，缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)NH3还能与许多化合物通过配位键发生相互作用。一种可作储氢材料的化合物X是NH3与其次周期另一种元素的氢化物相互作用的产物，X是乙烷的等电子体；加热化合物X会缓慢释放出H2，并转化成化合物Y，Y是乙烯的等电子体。①化合物X的结构式为________________(必需标明配位键)。②化合物X、Y中N原子分别实行____________和________杂化。9．(1)已知NH3分子可与Cu2＋形成协作物离子[Cu(NH3)4]2＋，则除去硫酸铜溶液中少量硫酸可选用的试剂是________。(填序号)①NaOH②NH3③CuO④BaCl2⑤Cu(OH)2⑥CuCO3(2)向Cu(OH)2悬浊液中滴加氨水可得到________色的溶液，该过程发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)无水CoCl2为深蓝色，吸水后变为粉红色的水合物，水合物受热后又变成无水CoCl2，故常在试验室中用作吸湿剂和空气湿度指示剂。CoCl2＋xH2O=CoCl2·xH2O深蓝色粉红色现有65g无水CoCl2，吸水后变成119gCoCl2·xH2O。①水合物中x＝________。②若该化合物中Co2＋的配位数为6，而且经定量测定得知内界和外界占有Cl－的个数比为1:1，则其化学式可表示为______________________。10.已知[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O是一种重要的配位化合物，试回答下列问题：(1)中心离子为：__________；配体为________；配位数为________。(2)NH3和H2O的杂化方式为：________。(3)1mol[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O含有________NA个配位键。在[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O中不含有的化学键为________。a．离子键b．极性键c．非极性键d．π键(4)1mol[Cr(NH3)4Br2]Br·2H2O溶于水，加入硝酸银溶液，一般生成________gAgBr沉淀。11．美国硅谷已胜利开发出分子计算机，其中主要器件为分子开关和分子导线。美国Gokel教授研制了氧化还原型电控分子开关——蒽醌套索醚电控开关。它是通过电化学还原使冠醚“胳膊”阴离子化，从而加强对流淌阳离子的束缚力，达到“关”的作用；再借助氧化反应使其复原到原来的“开启”状态，使阳离子顺当流淌：AB(1)在括号中填写反应类型(填“氧化反应”或“还原反应”)：a________反应，b________反应。(2)若分子计算机中分子开关处于A状态，则计算机处于________状态，若分子计算机中分子开关处于B状态，则计算机处于________状态(填“开启”或“关闭”)。12．探讨含碳化合物的结构与性质，对生产、科研等具有重要意义。(1)某同学画出基态碳原子的核外电子排布图：，该电子排布图违反了____________；CHeq\o\al(＋,3)、—CH3、CHeq\o\al(－,3)都是重要的有机反应中间体。CHeq\o\al(＋,3)、CHeq\o\al(－,3)的空间构型分别为____________、____________。(2)冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。①Li＋与X的空腔大小相近，恰好能进入到X的环内，且Li＋与氧原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W(如图)。基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为________；②冠醚Y能与K＋形成稳定结构，但不能与Li＋形成稳定结构。理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。i．水分子中氧的杂化轨道的空间构型是________，H－O键键角________(填“＞”“＜”或“＝”)109°28′。ii.已知：冠醚Z与KMnO4可以发生下图所示的变更。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。13．超分子化学已渐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p－甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。(1)Mo处于第五周期第VIB族，核外电子排布与Cr相像，它的基态价电子排布式是________；核外未成对电子数是________个。(2)该超分子中存在的化学键类型有________。A．σ键B．π键C．离子键D．氢键(3)该超分子中配体CO供应孤电子对的原子是________(填元素符号)，p­甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有________。(4)C60与金刚石互为同素异形体，从结构与性质之间的关系说明C60的熔点远低于金刚石的缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)已知：某晶胞中各原子的相对位置可用如图所示的原子坐标表示，其中全部顶点原子坐标均为(0,0,0)。钼(Mo)的一种立方晶系的晶体结构中，每个晶胞有2个Mo原子，其中Mo原子坐标是(0,0,0)及(1/2,1/2,1/2)。依据以上信息，推断该晶体的原子积累方式是________。已知该晶体的密度是ρg·cm－3，Mo的摩尔质量是Mg·mol－1，阿伏加德罗常数是NA，晶体中距离最近的Mo原子核之间的距离为________pm。课时作业131．解析：协作物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在Cl－，加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀产生。对于B项协作物分子[Co(NH3)3Cl3]，Co3＋、NH3、Cl－全处于内界，很难电离，不存在Cl－，所以不生成AgCl沉淀。答案：B2．解析：由示意图知，两个氧原子均形成了两个σ键，故均为sp3杂化，A项错误；Mg的最高化合价为＋2，而化合物中Mg与4个氮原子形成化学键，由此可以推断该化合物中Mg与N原子间存在配位键，该物质为协作物，B项正确；有两个N原子与Mg之间形成的是一般共价键，C项错误；高分子化合物的相对分子质量通常在1000以上该叶绿素是协作物，不是高分子化合物，D项错误。答案：B3．解析：对于A项，除去铁粉中的SiO2，是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与协作物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应先生成AgOH沉淀，再生成[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成配离子，颜色发生变更；对于D项，CuSO4与氨水反应先生成Cu(OH)2沉淀，再生成[Cu(NH3)4]2＋。答案：A4．解析：协作物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，配体是Cl－和H2O，配位数是6，A项错误；中心离子是Ti3＋，B项错误；协作物[TiCl(H2O)5]Cl2·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2molAgCl沉淀，D项错误。答案：C5．解析：Cu2＋的价电子排布式为3d9，A项错误；在题述结构示意图中，存在O→Cu配位键，B项正确；胆矾中的水分为两类，一类是形成配体的水分子，一类是形成氢键的水分子，受热时会分步失去，C、D项错误。答案：B6．解析：0.01mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量的AgNO3处理产生0.01molAgCl沉淀，说明氯化铬(CrCl3·6H2O)中有一个氯离子在外界，其余在内界。而Cr3＋的配位数为6，则此氯化铬最可能是[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O，C正确。答案：C7．解析：依据A原子的1s轨道上只有1个电子可确定A为H；电负性最大的元素，即非金属性最强，则B为F；基态原子2p轨道有3个未成对电子，则C为N；E能形成红色的E2O和黑色的EO两种氧化物，则E为Cu；第四周期中最外层上有2个运动状态不同的电子，即最外层有2个电子，则D为Ca。(1)N原子的价层电子数为5，依据泡利原理和洪特规则可写出其价电子排布图。(2)Cu属于ds区元素，Cu＋核外有28个电子，依据构造原理可写出其电子排布式为1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10。(3)NH3中σ键电子对数和孤电子对数分别为3和1，则价层电子对数为4；Neq\o\al(－,3)与CO2互为等电子体，中心原子N为sp杂化，其空间构型为直线形。(4)[Cu(NH3)4]2＋中存在极性共价键和配位键。(5)书写时留意Cu2＋供应空轨道，NH3中N原子供应孤电子对，形成配位键。答案：(1)(2)ds1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10)(3)4sp直线形(4)①③(5)8．解析：(1)A项，依据碳铂的结构简式可知，碳铂分子中不存在手性碳原子；B项，反铂的结构简式为，其结构对称，属于非极性分子；C项，碳铂的中心原子Pt的配位原子为2个O和2个N，其配位数为4；D项，[PtCl(NH3)2(H2O)]＋中H2O的O原子上有孤电子对，故O原子与Pt形成配位键。(2)单键都是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，故1mol1,1­环丁二羧酸中含有18molσ键，所含σ键的数目为18×6.02×1023。(3)顺铂易溶于水，因为它是极性分子，易溶于极性溶剂。(4)X是NH3与其次周期另一种元素的氢化物相互作用的产物，且X是乙烷的等电子体，则X中应含有14个价电子，故X为BH3·NH3；Y是乙烯的等电子体，则Y为BH2=NH2。①X中B供应空轨道，N含有孤电子对，可形成配位键，则X的结构式为。②中N原子形成3个σ键，1个配位键，实行sp3杂化，BH2=NH2中N原子形成3个σ键，实行sp2杂化。答案：(1)C(2)18×6.02×1023(3)顺铂顺铂是极性分子，易溶于极性溶剂(4)①②sp3sp29．解析：(1)除去硫酸铜溶液中的少量硫酸，可以加入能与硫酸反应且不会引入杂质的物质，则可加入铜的氧化物、氢氧化物以及碳酸铜等，③⑤⑥符合题意。(2)Cu(OH)2与氨水反应能生成深蓝色的协作物，所以该过程发生反应的离子方程式为Cu(OH)2＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。(3)①CoCl2＋xH2O=CoCl2·xH2O13018x65g(119－65)geq\f(130,65g)＝eq\f(18x,119－65g)，解得：x＝6。②化合物CoCl2·6H2O中Co2＋的配位数为6，且内界和外界占有Cl－的个数比为1:1，即各有1个Cl－，则内界中含有1个Cl－和5个H2O，外界有1个Cl－和1个H2O，所以化学式可表示为[Co(H2O)5Cl]Cl·H2O。答案：(1)③⑤⑥(2)深蓝Cu(OH)2＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O(3)①6②[Co(H2O)5Cl]Cl·H2O10．答案：(1)Cr3＋NH3、Br－6(2)sp3杂化(3)6cd(4)18811．解析：(1)有机物分子中加入氢原子的反应叫还原反应；有机物分子中去掉氢原子的反应叫氧化反应；分子中增加了氢原子，所以a是还原反应；分子中削减了氢原子，所以b是氧化反应；(2)依据题目信息，A是电中性分子，对流淌阳离子没有束缚力，则计算机中分子开关处于A状态，计算机处于开启状态；B是阴离子，对流淌阳离子有束缚力，达到“关”的作用，所以若分子计算机中分子开关处于B状态，则计算机处于关闭状态。答案：(1)还原氧化(2)开启关闭12．解析：(1)2p轨道上的2个电子没有分占不同轨道，该电子排布图违反了洪特规则；CHeq\o\al(＋,3)中心碳原子的价层电子对个数＝3＋eq\f(4－1－1×3,2)＝3，采纳sp2杂化，为平面三角形结构，而CHeq\o\al(－,3)中心碳原子的价层电子对个数＝3＋eq\f(4＋1－1×3,2)＝4，采纳sp3杂化，为三角锥形；(2)①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其能层符号为K；②冠醚Y空腔较大，Li＋半径较小，Li＋半径远远小于Y空腔，导致该离子不易与氧原子的孤电子对形成配位键，所以得不到稳定结构；③i.水分子中氧原子的价层电子对个数是4，采纳sp3杂化，含有2个孤电子对，氧的杂化轨道的空间构型为四面体；水分子中氧原子含有2个孤电子对，孤电子对之间的排斥力大于成键电子对和孤电子对之间的排斥力，导致水分子中键角小于甲烷分子之间键角，小于109°28′；ii.依据相像相溶原理知，冠醚可溶于烯烃，加入冠醚中的钾离子因静电作用将高锰酸根离子带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高氧化效果。答案：(1)洪特规则平面三角形三角锥形(2)①K②Li＋半径比Y的空腔小得多，不易与空腔内氧原子的孤电子对作用形成稳定结构③