配合物的应用Word文件下载.docx

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4．生物体中的许多金属元素都是以配合物的形式存在的。

1．检验Fe3＋常用的方法是什么？

答案　检验Fe3＋常用的方法：

取待测溶液少许，加KSCN溶液，若溶液变为血红色，则含有Fe3＋。

2．为什么Au不能溶于浓HNO3、浓HCl和浓H2SO4，但可溶于王水？

答案　金能溶于王水是因为Au与王水发生如下反应：

Au＋4HCl＋HNO3===H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O

3．为什么工业水进入锅炉前都要用三聚磷酸钠处理？

答案　工业水中含有较多的Cu2＋、Mg2＋等离子，长时间煮沸会生成锅垢，加入三聚磷酸钠（Na5P3O10）后，三聚磷酸根离子可与Ca2＋、Mg2＋等离子结合生成可溶性稳定配合物，可防止水垢的沉积，以确保锅炉安全。

配合物应用

【例】　向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。

该反应可以用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe（SCN）3＋3KCl表示。

（1）该反应的类型是________________________，生成物中KCl既不是难溶物、难电离物质，也不是易挥发物质，则该反应之所以能够进行是由于生成了_____________的Fe（SCN）3。

（2）经研究表明，Fe（SCN）3是配合物，Fe3＋与SCN－不仅能以1∶3的个数比配合，还可以其他个数比配合。

请按要求填空：

①所得Fe3＋和SCN－的配合物中，主要是Fe3＋与SCN－以个数比1∶1配合所得离子显血红色。

该离子的离子符号是_____，含该离子的配合物的化学式是______。

②若Fe3＋与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为

__________________________。

（3）向上述血红色溶液中继续加入浓KSCN溶液，溶液血红色加深，这是由于________（填字母代号）。

a．与Fe3＋配合的SCN－数目增多

b．血红色离子的数目增多

c．血红色离子的浓度增大

答案　

（1）复分解反应　难电离

（2）①[Fe（SCN）]2＋　[Fe（SCN）]Cl2

②FeCl3＋5KSCN===3KCl＋K2[Fe（SCN）5]

（3）c

解析　两种化合物之间相互交换成分，生成另外两种化合物的反应是复分解反应。

该反应进行的条件为有气体、沉淀或难电离物质生成。

颜色的深浅与有色物质的浓度有关。

知识拓展

配合物的用途

1．工业生产中的应用

湿法冶金：

可以用配合剂的溶液直接从矿石中把金属浸取出来，再用适当的还原剂还原成金属单质。

分离和提纯：

由于制备高纯物质的需要，对于那些性质相近的稀有金属，常利用生成配合物来扩大一些性质上的差别，从而达到分离、提纯的目的。

设计合成具有特殊功能的分子，如光储材料，超导材料，抗癌药物等。

2．定量分析中的应用

检验离子的特效试剂：

通常利用整合剂与某些金属离子生成有色难溶的内络盐，作为检验这些离子的特征反应。

隐藏剂：

多种金属离子共同存在时，要测定其中一金属离子，由于其他金属离子往往会与试剂发生同类型反应而干扰测定，因此常用配合物来防止杂质离子的干扰。

有机沉淀剂：

某些配合物和金属离子在水中形成溶解度极小的内络盐沉淀，可以提高分析的精确度。

萃取分离：

当金属离子与有机整合剂形成内络盐时，一方面由于它不带电，另一方面又由于有机配体在金属离子的外围且极性极小，具有疏水性，因而难溶于水，易溶于有机溶剂。

利用这一性质就可将某些金属离子从水溶液中萃取到有机溶剂中。

3．在合成中的应用

配合催化剂活性高，选择性好，在合成工业中用途广泛。

配合物与生物固氮。

4．在生物体中的应用

许多酶的作用与其结构中含有形成配合物的金属离子有关。

变式训练　已知向含有Zn2＋的溶液中滴加氨水，有白色沉淀Zn（OH）2生成，继续滴加氨水使其过量，沉淀又溶解，生成了[Zn（NH3）4]2＋。

此外，Zn（OH）2既可溶于盐酸，生成Zn2＋；

又可溶于过量的NaOH溶液，生成ZnO

；

所以Zn（OH）2是一种两性氢氧化物。

现有四组离子，每组有两种金属离子。

请各选一种试剂，将它们两者分开。

可供选择的试剂有：

A．硫酸　B．盐酸　C．硝酸　D．氢氧化钠溶液　E．氨水

根据上述内容填写下表：

离子组

选用试剂

（字母代号）

沉淀物

化学式

保留在溶

液中的离子

（1）Zn2＋和

Al3＋

（2）Zn2＋和

Mg2＋

（3）Zn2＋和

Ba2＋

（4）Mg2＋和

答案　

（1）E　Al（OH）3　[Zn（NH3）4]2＋　

（2）D（或E）　Mg（OH）2　ZnO

或[Zn（NH3）4]2＋　（3）A　BaSO4　Zn2＋　（4）D　Mg（OH）2　AlO

解析　本题给出的知识信息是Zn（OH）2的两性和可生成溶于水的[Zn（NH3）4]（OH）2。

运用它们的化学性质，选择适当试剂加以分离。

（1）Zn2＋和Al3＋的分离：

由于Zn（OH）2和Al（OH）3均为两性氢氧化物，不能用酸、碱加以区分，但Zn2＋可与过量氨水反应，生成[Zn（NH3）4]2＋，Al3＋无此性质，可选用氨水（E）为试剂，生成沉淀Al（OH）3，保留在溶液中的离子为[Zn（NH3）4]2＋。

（2）Zn2＋和Mg2＋的分离：

因Zn（OH）2为两性，Mg（OH）2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH（D）为试剂，将Zn2＋和Mg2＋区分开沉淀为Mg（OH）2，保留在溶液中的离子为ZnO

。

此外，还可用氨水（E）予以分离。

（3）Zn2＋和Ba2＋的分离：

由于BaSO4难溶于水且不溶于酸，而ZnSO4则能溶于水，可选用H2SO4（A）为试剂，将Zn2＋和Ba2＋区分开。

沉淀为BaSO4，保留在溶液中的离子为Zn2＋。

（4）Mg2＋和Al3＋的分离：

Al（OH）3有两性，能溶于过量的NaOH溶液中。

Mg（OH）2为沉淀，且不溶于过量的NaOH溶液，可选用NaOH（D）为试剂，将Mg2＋和Al3＋区别开。

沉淀是Mg（OH）2，保留在溶液中的离子是AlO

1．铁强化酱油中加有NaFeEDTA，其络离子结构如下图，则Fe3＋的配位数为（　　）

A．3　　　　　　　　　　　B．4

C．5D．6

答案　D

解析　与铁相连的原子有N和O，其中N已形成三个键，故N与Fe之间为配位键；

O－也为饱和的化学键，若与铁相连，则只能形成配位键。

2．在[Co（NH3）6]3＋中，与中心原子形成配位键的原子是（　　）

A．N原子B．H原子

C．Co原子D．N、H两种原子

答案　A

解析　在[Co（NH3）6]3＋中，配位体是NH3，用N原子上的孤电子对与Co3＋配位。

3．某物质的实验式为PtCl4·

2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是（　　）

A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6

B．该配合物可能是平面正方形结构

C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位

D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子与Pt4＋不配位

答案　C

解析　在PtCl4·

2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，以强碱处理无NH3放出，说明Cl－、NH3均处于配合物的内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，A、D错误，C正确；

因为配体在中心原子周围配位时采取对称分布状态以达到能量上的稳定状态，Pt4＋配位数为6，则其立体构型为八面体形，B错误。

4．向含等物质的量的[Co（NH3）4Cl2]Cl、[Co（NH3）6]Cl3、[Co（NH3）5Cl]Cl2的溶液中分别加入过量的AgNO3溶液，生成AgCl沉淀的质量比是（　　）

A．1∶2∶3B．2∶1∶3

C．1∶3∶2D．3∶2∶1

解析　在配合物外界中的Cl－易发生电离，电离后与AgNO3发生反应Ag＋＋Cl－===AgCl↓，而内界中配离子难以电离，不与AgNO3反应。

5．Co（NH3）5BrSO4可形成两种钴的配合物。

已知两种配合物的分子式分别为[Co（NH3）5Br]SO4和[Co（NH3）5（SO4）]Br，若在第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液，现象是____________；

若在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液，现象是________，若加入AgNO3溶液时，现象是____________。

答案　产生白色沉淀　无明显现象　产生淡黄色沉淀

解析　由配合物的化学式知，[Co（NH3）5Br]SO4中Br－不是游离的离子，而SO

是游离的离子，[Co（NH3）5（SO4）]Br中SO

不是游离的离子，而Br－是游离的离子。

[经典基础题]

题组1　配合物的结构

1．向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是（　　）

A．[Co（NH3）4Cl2]Cl　　　B．[Co（NH3）3Cl3]

C．[Co（NH3）6]Cl3D．[Co（NH3）5Cl]Cl2

答案　B

解析　配合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项配合物分子的化学式为[Co（NH3）3Cl3]，Co3＋、NH3、Cl－全处于内界，不能电离，不存在Cl－，所以不能生成AgCl沉淀。

2．请指出配合物[Cu（NH3）4]（OH）2的中心原子、配位体、中心原子的化合价、配位数分别为（　　）

A．Cu2＋、NH3、＋2、4B．Cu＋、NH3、＋1、4

C．Cu2＋、OH－、＋2、2D．Cu2＋、NH3、＋2、2

3．下列说法中错误的是（　　）

A．当中心原子的配位数为6时，配合单元常呈八面体空间结构

B．[Ag（NH3）2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键

C．配位数为4的配合物均为正四面体结构

D．已知[Cu（NH3）2]2＋的中心原子采用sp杂化，则它的空间构型为直线形

解析　配位数为4的配合物可能呈正四面体型、四面体型或正方形。

4．关于[Cr（H2O）4Br2]Br·

2H2O的说法正确的是（　　）

A．配体为水分子，外界为Br－

B．中心原子Cr采取sp3杂化

C．中心离子的配位数为6

D．中心离子的化合价为＋2价

解析　配体为水分子和溴离子，中心原子Cr采取d2sp3杂化，中心离子的化合价为＋3价。

5．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是（　　）

A．分子中中心原子通过sp3杂化成键时，该分子不一定为正四面体结构

B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对

C．[Cu（NH3）4]2＋和CH4两种微粒中中心原子Cu和C都是通过sp3杂化轨道成键

D．CCl4分子中有四个完全等同的sp3－pσ键

解析　分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构，如NH3中N原子采用sp3杂化轨道成键，但NH3属于三角锥型，A项正确；

杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，B项正确；

[Cu（NH3）4]2＋中中心原子Cu采用dsp2杂化轨道成键，而CH4分子中中心原子C是采用sp3杂化轨道成键，C项错误；

D项正确。

6．下列各种说法中一定错误的是（　　）

A．过渡金属的原子或离子一般都有接受孤电子对的空轨道，易形成配合物

B．中心原子或离子采取sp3杂化轨道形成的配离子可能呈正四面体结构

C．当中心原子或离子的配位数为6时，配离子常呈八面体结构

D．含有两种配位体且配位数为4的配离子一定存在顺反异构体

解析　过渡金属原子或离子的最外层一般都没排满，存在空轨道，所以能接受孤电子对形成配位键，A选项的说法是正确的；

中心原子或离子采取sp3杂化轨道形成的配离子，当4个配位体完全等同时，其配离子的空间结构是正四面体，B选项正确；

按价电子对互斥理论，配位数为6的配离子，空间构型呈八面体时最稳定，所以C说法是正确的；

含有两种配位体且配位数为4的配离子只有当其空间结构呈平面四边形时才存在顺反异构体，若其空间结构呈四面体，则不存在顺反异构体，所以D的说法一定错误。

题组2　配合物性质及应用

7．下列过程与配合物无关的是（　　）

A．向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液出现血红色

B．用Na2S2O3溶液溶解照相底片上没有感光的AgBr

C．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色加深

D．向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先出现白色沉淀，继而沉淀消失

解析　A中形成[Fe（SCN）6]3－，B中形成可溶性的配合物Na3[Ag（S2O3）2]，D中先生成Al（OH）3沉淀，当NaOH过量时生成[Al（OH）4]—。

C中发生2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，与配合物无关。

8．下列大气污染物中，能与人体血红蛋白中的Fe2＋以配位键结合而引起中毒的气体是（　　）

A．SO2B．CO2

C．NO2D．CO

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＋配合的能力远远大于O2与血红蛋白中Fe2＋配合的能力，因此CO一旦与血红蛋白中的Fe2＋配合，O2就很难与血红蛋白中的Fe2＋配合，机体出现缺氧现象，即引起机体中毒。

9．实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲（

），它遇Fe2＋形成红色配合物，结构如下图，下面说法不正确的是（　　）

A．邻二氮菲中C和N均采用sp2杂化

B．该红色配离子中配位数为6

C．铁与氮之间的化学键为离子键

D．邻二氮菲中所有原子共平面

解析　铁与氮之间的化学键为配位键。

10．已知NH3分子可与Cu2＋形成配位化合物离子[Cu（NH3）4]2＋，则除去硫酸铜溶液中的少量硫酸可选用的试剂是（　　）

A．NaOHB.NH3

C．BaCl2D．Cu（OH）2

解析　除去杂质时不能引入新杂质。

如果用NaOH，则引入Na＋；

用BaCl2，则引入Cl－；

NH3与Cu2＋可形成配离子；

Cu（OH）2难溶，且发生反应：

H2SO4＋Cu（OH）2===CuSO4＋2H2O。

[能力提升题]

11．CoCl2溶解于水后加氨水直到先生成的Co（OH）2沉淀溶解后，再加氨水，使之生成[Co（NH3）6]2＋，此时向溶液中通入空气，得到的产物中有一种其组成可用CoCl3·

5NH3表示。

把分离出的CoCl3·

5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液，则析出AgCl沉淀。

经测定，每1molCoCl3·

5NH3只生成2molAgCl。

请写出表示此配合物结构的化学式：

________，此配合物中的Co化合价为________。

答案　[Co（NH3）5Cl]Cl2　＋3

12．配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·

6NH3（黄色）、CoCl3·

5NH3（紫红色）、CoCl3·

4NH3（绿色）和CoCl3·

4NH3（紫色）四种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol。

（1）请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。

CoCl3·

6NH3__________________________________；

5NH3__________________________________；

4NH3___________________________

（2）后两种物质组成相同而颜色不同的原因是________________。

（3）上述配合物中，中心原子的配位数都是________________。

答案　

（1）[Co（NH3）6]Cl3　[Co（NH3）5Cl]Cl2

[Co（NH3）4Cl2]Cl

（2）互为同分异构体

（3）6

解析　由题意知，四种配合物中的自由Cl－分别为3、2、1、1，则它们的化学式分别为[Co（NH3）6]Cl3、[Co（NH3）5Cl]Cl2、[Co（NH3）4Cl2]Cl、[Co（NH3）4Cl2]Cl。

后两种互为同分异构体。

13．在浓的TiCl3的盐酸溶液中加入乙醚，并通入HCl至饱和，可得到配位数为6、组成为TiCl3·

6H2O的绿色晶体，该晶体中两配位体的物质的量之比为1∶5，则该配离子的化学式为__________________。

CrCl3·

6H2O（相对分子质量为266.5）有三种不同颜色的异构体：

[Cr（H2O）6]Cl3、[Cr（H2O）5Cl]Cl2·

H2O和[Cr（H2O）4Cl2]Cl·

2H2O。

为测定蒸发CrCl3溶液析出的暗绿色晶体是哪种异构体，取2.665gCrCl3·

6H2O配成溶液，滴加足量AgNO3溶液，得到沉淀1.435g。

该异构体为________________（填化学式）。

答案　[TiCl（H2O）5]2＋　[Cr（H2O）4Cl2]Cl·

2H2O

解析　由TiCl3·

6H2O的组成知，配位体的物质的量之比为1∶5，则只能为1个Cl－与5个H2O。

又Ti为＋3价，而Cl为－1价，则该配离子为[TiCl（H2O）5]2＋。

0.01mol的CrCl3·

6H2O与足量AgNO3溶液反应，只能得到0.01molAgCl，则说明只有一个Cl－在外界，故该异构体为[Cr（H2O）4Cl2]Cl·

14．铜合金是人类使用最早的金属材料。

铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2等，故能形成多种铜的化合物。

（1）基态Cu原子的电子排布式是__________。

（2）许多＋1价铜的配合物溶液能吸收CO和烯烃（如C2H4、CH3CH===CH2等），试问：

形成配位化合物的条件为______________，

已知CO和N2属于等电子体，试写出CO的结构式：

________，CH3CH===CH2分子中C原子采取的杂化方式有_________。

（3）在硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水至过量，先出现蓝色沉淀，最后沉淀溶解形成深蓝色的溶液。

写出此蓝色沉淀溶解的离子方程式：

_______；

根据价层电子对互斥模型，预测SO

的空间构型为________，与SO

属于等电子体的离子团有____________________（试写两例）。

答案　

（1）1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1

（2）中心原子有空轨道，配位原子有孤电子对　C≡O　sp2、sp3

（3）Cu（OH）2＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－或Cu（OH）2＋

4NH3·

H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O　正四面体　PO

、ClO

解析　Cu为29号元素，其电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s1。

失去1个电子后，核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10，有空轨道，CO或烯烃提供孤电子对可以形成配合物。

由于N2和CO为等电子体，可推出CO的结构式；

CH3－CH===CH2中—CH3上的C为sp3杂化，而双键碳为sp2杂化。

向CuSO4溶液中加氨水直至过量，先生成Cu（OH）2沉淀，后Cu（OH）2又溶于氨水生成配合物。