化学新导学笔记鲁科选修三通用版讲义第2章 章末复习 化学键与分子间作用力专项训练 Word版含答案.docx

化学新导学笔记鲁科选修三通用版讲义第2章 章末复习 化学键与分子间作用力专项训练 Word版含答案.docx

《化学新导学笔记鲁科选修三通用版讲义第2章 章末复习 化学键与分子间作用力专项训练 Word版含答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化学新导学笔记鲁科选修三通用版讲义第2章 章末复习 化学键与分子间作用力专项训练 Word版含答案.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

化学新导学笔记鲁科选修三通用版讲义第2章章末复习化学键与分子间作用力专项训练Word版含答案

第2课时　配位键　金属键

[学习目标定位]　1.知道配位键、配合物的概念，学会配位键的判断方法，会分析配合物的组成与应用。

2.知道金属键的概念及其实质，能够用金属键理论解释金属的物理特性。

一　配位键和配合物

1．配位键

（1）用电子式表示NH3、NH

的形成

①N原子与H原子以共价键结合成NH3分子：

3H

＋

―→H

H；

②NH3分子与H＋结合成NH

H

N

＋H＋―→[H

N

H]＋。

（2）②中共价键的形成与①相比较有何不同？

答案　②中形成共价键时，N原子一方提供孤对电子，H＋提供空轨道。

（3）由上述分析可知

①配位键的概念是成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道形成的共价键。

②配位键常用A―→B表示，其中A是提供孤对电子的原子，B是具有能够接受孤对电子的空轨道的原子。

③配位键与共价键在形成过程上的主要不同是配位键的共用电子对是由某个原子提供的，共价键的共用电子对是成键原子双方共同提供的。

2．配合物

（1）在盛有2mL0.1mol·L－1的CuSO4溶液中，逐滴加入过量的浓氨水，观察到的现象是先生成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，最后变为蓝色透明溶液。

反应的离子方程式是

①Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu（OH）2↓＋2NH

；

②Cu（OH）2＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O。

（2）分析[Cu（NH3）4]2＋（配离子）的形成：

氨分子中氮原子的孤对电子进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤对电子形成配位键。

配离子[Cu（NH3）4]2＋可表示为（如右图所示）。

（3）配合物的概念：

由提供孤对电子的配位体与接受孤对电子的中心原子以配位键结合形成的化合物。

如[Cu（NH3）4]SO4、[Ag（NH3）2]OH等均为配合物。

[归纳总结]

1．配位键的形成条件

（1）成键原子一方能提供孤对电子。

如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。

（2）成键原子另一方能提供空轨道。

如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。

2．配合物的组成

配合物[Cu（NH3）4]SO4的组成如下图所示：

（1）中心原子是提供空轨道接受孤对电子的原子。

中心原子一般都是带正电荷的阳离子（此时又叫中心离子），过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。

（2）配位体是提供孤对电子的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。

配位体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。

配位原子必须是含有孤对电子的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子等。

（3）配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。

如[Fe（CN）6]4－中Fe2＋的配位数为6。

（4）内界和外界：

配合物分为内界和外界，其中配离子称为内界，与内界发生电性匹配的阳离子或阴离子称为外界，外界和内界以离子键相结合。

[活学活用]

1．下列各种说法中错误的是（　　）

A．形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子

B．配位键是一种特殊的共价键

C．NH4NO3、H2SO4都含有配位键

D．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子

答案　D

解析　配位键是成键的两个原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道而形成的共价键，可见成键双方都不存在未成对电子，故A、B对，D错；NH4NO3、H2SO4中的NH

、SO

含有配位键，故C对。

2．磷在空气中充分燃烧后生成结构如图所示的分子。

图中的圆圈表示原子，实线表示化学键。

（1）请在图中找出磷原子，并在图上将其涂黑。

（2）该化合物的化学式为________。

（3）分子内磷原子排列成________形。

（4）在用实线表示的化学键中，两原子间单线表示的是________键，两原子间双线表示的是________键。

（填“极性”、“非极性”或“配位”）

答案　

（1）图中虚线形成的正四面体的四个顶点原子是P原子　

（2）P4O10　（3）正四面体　（4）极性　配位

解析　图中有两类原子：

一类每个原子形成两个共价键，另一类原子形成五个化学键。

联想P呈＋5价，O呈－2价，则第一类为O原子，第二类为P原子。

图中四个P原子排列为正四面体形（虚线），故单线指的是极性键，双线指的是配位

键（P原子提供电子）。

二　金属键

1．金属键的概念及其实质

（1）钠原子、氯原子能够形成三种不同类别的物质：

①化合物是NaCl，其化学键类型是离子键。

②非金属单质是Cl2，其化学键类型是共价键。

③金属单质是Na，根据金属单质能够导电，推测金属单质钠中存在的结构微粒是Na＋和自由电子。

（2）由以上分析，引伸出金属键的概念是金属中金属阳离子和自由电子之间存在的强烈相互作用。

（3）金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子。

金属键的本质是电性作用。

2．用金属键理论解释金属的下列物理性质

（1）金属不透明，具有金属光泽

答案　固态金属中有“自由电子”，当可见光照射到金属表面时，“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽。

（2）金属具有良好的延展性

答案　金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子间发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属具有良好的延展性。

（3）金属具有良好的导电性

答案　金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。

（4）金属具有良好的导热性

答案　金属的导热性是自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。

3．金属键的强弱影响金属的硬度、熔沸点

（1）填写下表空格：

Na

Mg

Al

Cr

原子价电子排布

3s1

3s2

3s23p1

3d54s1

原子半径/pm

186

160

143.1

124.9

1mol金属固体完全气化吸收的热量/kJ·mol－1

108.4

146.4

326.4

397.5

熔点/℃

97.5

650

660

1900

（2）观察分析上表，回答下列问题。

①影响金属键强弱的因素有哪些？

答案　影响金属键强弱的主要因素有金属的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。

一般而言，金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强。

②金属的熔点高低与金属键强弱的关系如何？

答案　金属键越强，金属的熔点（沸点）越高，硬度一般也越大。

[归纳总结]

[活学活用]

3．下列有关金属键的叙述错误的是（　　）

A．金属键没有饱和性和方向性

B．金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用

C．金属键中的自由电子属于整块金属

D．金属的性质和金属固体的形成都与金属键有关

答案　B

解析　金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“自由电子”，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属键中的自由电子属于整块金属共用；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属的性质及固体的形成都与金属键强弱有关。

4．判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中正确的是（　　）

A．Mg>Al>CaB．Al>Na>Li

C．Al>Mg>CaD．Mg>Ba>Al

答案　C

解析　电荷Al3＋>Mg2＋＝Ca2＋＝Ba2＋>Li＋＝Na＋，金属阳离子半径：

r（Ba2＋）>r（Ca2＋）>r（Na＋）>r（Mg2＋）>r（Al3＋）>r（Li＋），则C正确；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。

化学键的比较

键型

离子键

共价键（含配位键）

金属键

概念

阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键

原子间通过共用电子对形成的化学键

自由电子和金属阳离子之间的强的相互作用

成键方式

通过得失电子达到稳定结构

通过形成共用电子对达到稳定结构

许多原子共用许多电子

成键粒子

阴、阳离子

原子

自由电子、金属阳离子

成键性质

静电作用

静电作用

静电作用

形成条件

活泼金属元素与活泼非金属元素化合时形成离子键

同种或不同种非金属元素化合时形成共价键（稀有气体元素除外）

固态金属或合金

成键特点

无方向性和饱和性

有方向性和饱和性

无方向性和饱和性

存在

离子化合物

绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物

金属单质、合金

当堂检测

1．下列不能形成配位键的组合是（　　）

A．Ag＋、NH3B．H2O、H＋

C．Co3＋、COD．Ag＋、H＋

答案　D

解析　配位键的形成条件必须是一方能提供孤对电子，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO能提供孤对电子，所以能形成配位键，而D项Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤对电子，所以不能形成配位键。

2．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是（　　）

A．配位化合物中必定存在配位键

B．配位化合物中只有配位键

C．[Cu（H2O）4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤对电子形成配位键

D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用

答案　B

解析　配位化合物中一定含有配位键，但也可能含有其他化学键；Cu2＋有空轨道，H2O中氧原子有孤对电子，可以形成配位键；配位化合物应用领域特别广泛，D选项中提到的几个领域都在其中。

3．金属键的强弱与金属的价电子数多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有关，金属阳离子半径越大，金属键越弱。

据此判断下列金属熔点逐渐升高的是（　　）

A．Li、Na、KB．Na、Mg、Al

C．Li、Be、MgD．Li、Na、Mg

答案　B

解析　金属键越强，金属的熔点越高。

A项中，阳离子半径顺序为LiNa>K，熔点依次降低；B项，价电子数的关系为NaMg>Al，故金属键依次增强，熔、沸点依次升高；C项中Be的熔点高于Mg；D项中Li的熔点高于Na。

4．下列叙述错误的是（　　）

A．离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性

B．两种不同的非金属元素可以形成离子化合物

C．配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对

D．金属键的实质是金属中的“自由电子”与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用

答案　C

解析　由离子键、共价键的特性和金属键的实质可知A、D两项正确；N和H可以形成离子化合物NH5，即NH4H，其电子式为[H

N

H]＋[

H]－，B项正确；配位键中的共用电子对是由成键原子单方面提供的，C项错误。

5．

（1）在Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋、H2O、NH3、F－、CN－、CO中，可以作为中心离子的是______________；可以作为配位体的是________________。

（2）在配离子[Fe（CN）6]3－中，中心离子的配位数为____________________________。

配离子的空间构型是__________________。

（3）配合物[Cr（H2O）4Br2]Br·2H2O中，中心离子的化合价为________，配离子的电荷数是__________。

（4）短周期元素中，由三种元素组成的既有离子键、共价键，又有配位键且阴、阳离子含电子总数相等的物质是______，该物质的电子式为____________。

答案　

（1）Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋　H2O、NH3、F－、CN－、CO

（2）6　正八面体　（3）＋3价　带1个单位正电荷（4）NH4F　[H

N

H]＋[

]－

40分钟课时作业

[基础过关]

一、配位键的形成与判断

1．在NH

中存在4个N—H共价键，则下列说法正确的是（　　）

A．4个共价键的键长完全相同

B．4个共价键的键长完全不同

C．原来的3个N—H的键长完全相同，但与通过配位键形成的N—H键不同

D．4个N—H键键长相同，但键能不同

答案　A

解析　NH

可看成NH3分子结合1个H＋后形成的，在NH3中中心原子氮采取sp3杂化，孤对电子占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个H原子形成3个σ键，由于孤对电子的排斥，所以空间构型为三角锥形，键角压缩至107.3°。

但当有H＋时，N原子的孤对电子会进入H＋的空轨道，以配位键形成NH

，这样N原子就不再存在孤对电子，键角恢复至109.5°，故NH

为正四面体形，4个N—H键完全一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。

2．下列分子或离子中都存在着配位键的是（　　）

A．NH3、H2OB．NH

、H3O＋

C．N2、HClOD．[Cu（NH3）4]2＋、PCl3

答案　B

3．既有离子键又有共价键和配位键的化合物是（　　）

A．NH4NO3B．NaOH

C．H2SO4D．H2O

答案　A

解析　碱和盐中金属阳离子与氢氧根、酸根之间通过离子键相结合，含氧酸根内有共价键，在我们中学所学的复杂离子中主要有NH

、H3O＋内存在配位键。

二、配合物的组成与判断

4．下列物质不属于配位化合物的是（　　）

A．CuSO4·5H2OB．[Fe（SCN）2]Cl2

C．NaOHD．[Ag（NH3）2]OH

答案　C

5．对盐类物质可有下列分类：

如氯化硝酸钙[Ca（NO3）Cl]是一种混盐，硫酸铝钾KAl（SO4）2是一种复盐，冰晶石（六氟合铝酸钠）Na3[AlF6]是一种络盐。

对于组成为CaOCl2的盐可归类于（　　）

A．混盐B．复盐

C．络盐D．无法归属于上述类别

答案　A

解析　CaOCl2可写成Ca（ClO）Cl，是混盐。

6．配位化合物简称配合物，它的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。

配合物[Zn（NH3）4]Cl2的中心离子、配位体、中心离子的电荷数和配位数分别为（　　）

A．Zn2＋、NH3、2＋、4B．Zn2＋、NH3、1＋、4

C．Zn2＋、Cl－、2＋、2D．Zn2＋、NH3、2＋、2

答案　A

解析　在[Zn（NH3）4]Cl2中中心离子为Zn2＋，配位体为NH3，配位数为4，构成[Zn（NH3）4]2＋。

7．以下微粒含配位键的是（　　）

①N2H

　②CH4　③OH－　④NH

　⑤Fe（CO）3　⑥Fe（SCN）3　⑦H3O＋　⑧[Ag（NH3）2]OH

A．①②④⑦⑧B．③④⑤⑥⑦

C．①④⑤⑥⑦⑧D．全部

答案　C

解析　①N2H

的结构式为

；

⑦H3O＋的结构式为

；

Fe（CO）3、Fe（SCN）3、[Ag（NH3）2]OH均为配合物，中心离子（或原子）与配体之间均含配位键。

三、金属键与金属性质

8．下面有关金属的叙述正确的是（　　）

A．金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用

B．通常情况下，金属中的自由电子会发生定向移动，而形成电流

C．金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分

D．金属的导电性随温度的升高而降低

答案　D

解析　金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故A项不正确；自由电子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流，B项不正确；金属的导热性是由于自由电子在热的作用下与金属原（离）子频繁碰撞将能量进行传递，故C项不正确。

9．金属具有延展性的原因是（　　）

A．金属原子半径都较大，价电子较少

B．金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强的作用

C．金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快

D．自由电子受外力作用时能迅速传递能量

答案　B

解析　金属晶体具有良好的导电、传热、延展性等，其原因都与遍布晶体的“自由电子”有关。

金属具有延展性是原子层相对滑动，但金属阳离子与自由电子形成的化学键没有被破坏，故金属阳离子与自由电子间仍保持较强的作用。

[能力提升]

10．水是生命之源，它与我们的生活密切相关。

在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。

（1）写出与H2O分子电子数相等的微粒____________（写一个即可）。

（2）水分子在特定条件下容易得到一个H＋，形成水合氢离子（H3O＋）。

下列对上述过程的描述不合理的是________。

A．氧原子的杂化类型发生了改变

B．微粒的形状发生了改变

C．微粒的化学性质发生了改变

D．微粒中的键角发生了改变

（3）将白色的无水CuSO4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的配合离子，请写出生成此配合离子的离子方程式_____________________________。

答案　

（1）HF、NH3、CH4、Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－、N3－、OH－、NH

、H3O＋（任意一个即可）

（2）A

（3）Cu2＋＋4H2O===[Cu（H2O）4]2＋

解析　

（2）水分子中氧原子采取sp3杂化形成4个杂化轨道，其中2个轨道是由孤对电子占据的，依据价电子互斥理论模型，孤对电子参与互相排斥，使水分子为V形，在一定条件下水分子与H＋形成配位键，因此氧原子与3个H原子间的共用电子对和剩下的孤对电子相互排斥形成三角锥形结构，同时键角也发生改变，形成的微粒兼有H2O分子和H＋的性质，故只有A项不正确。

11．铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。

（1）往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的空间构型都是三角锥形，但NF3不易与Cu2＋形成配离子，其原因是

________________________________________________________________________。

（2）向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu（OH）4]2－。

不考虑空间构型，[Cu（OH）4]2－的结构可用示意图表示为_________________________________________________。

（3）胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu（H2O）4]SO4·H2O，其结构示意图如下：

下列有关胆矾的说法正确的是________。

A．所有氧原子都采取sp3杂化

B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键

C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1

D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去

答案　

（1）N、F、H三种元素的电负性：

F＞N＞H，在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2＋形成配位键

（2）

或

（3）D

解析　

（1）N、F、H三种元素的电负性：

F>N>H，所以NH3中共用电子对偏向N原子，而在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子。

（2）Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子有孤对电子，故O与Cu之间以配位键结合。

（3）A项，与S相连的氧原子没有杂化；B项，氢键不是化学键；C项，Cu2＋的价电子排布式为3d9；D项，由图可知，胆矾中有1个H2O与其他微粒靠氢键结合，易失去，有4个H2O与Cu2＋以配位键结合，较难失去。

[拓展探究]

12．研究物质的微观结构，有助于人们理解物质变化的本质。

请回答下列问题。

（1）C、Si、N元素的电负性由大到小的顺序是__________________________。

（2）A、B均为短周期金属元素。

依据下表数据，写出B原子的电子排布式：

________。

电离能/kJ·mol－1

I1

I2

I3

I4

A

932

1821

15390

21771

B

738

1451

7733

10540

（3）过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。

一般地，d0或d10排布时，无颜色，d1～d9排布时，有颜色，如[Co（H2O）6]2＋显粉红色。

据此判断，[Mn（H2O）6]2＋________颜色（填“无”或“有”）。

（4）利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe（CO）5等。

COCl2分子的结构式为CClClO，则COCl2分子内含有________（填字母序号）。

A．4个σ键B．2个σ键、2个π键

C．2个σ键、1个π键D．3个σ键、1个π键

答案　

（1）N>C>Si　

（2）1s22s22p63s2　（3）有　（4）D

解析　

（1）因为同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同一主族元素自上而下电负性逐渐减弱，故电负性由大到小的顺序是N>C>Si。

（2）由A、B元素的各级电离能可看出，A、B两元素容易失去两个电子形成＋2价金属阳离子，故A、B元素属于ⅡA族的元素，由同主族元素电离能变化规律可知，B元素为镁元素，其原子的电子排布式为1s22s22p63s2。

（3）锰是第25号元素，其原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，其d轨道上填充有5个电子，故[Mn（H2O）6]2＋有颜色。

（4）在COCl2分子中存在2个C—Clσ键，1个C—Oσ键和1个C—Oπ键，故选D。