《高中化学竞赛专题辅导配位化学含解析中学教育竞赛题中学教育竞赛题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学竞赛专题辅导配位化学含解析中学教育竞赛题中学教育竞赛题.pdf（7页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、学习必备 欢迎下载 高中化学竞赛专题辅导（四）配位化学（含解析）一（12分）配位化合物 A 是单核配合物分子，由 11 个原子组成；微热后失重 11.35%得到 B；B 进一步加热又失重 26.66%（相对 B）得到金属 C；B 极难溶于水，不溶于乙醇、乙醚，能溶于盐酸。A 有 2 种异构体 A1、A2，其中 A2能与草酸盐反应得到一种式量比 A 略大的配合物分子 D（A1无相似反应）1写出 A、B、C 的化学式；2写出 B 溶于盐酸后产物的名称；3试画出 A1、A2、D 的结构，并比较 A1、A2在水中溶解性的大小。4A 还有若干种实验式相同的离子化合物。它们每个还满足如下条件：是由分立的、
2、单核的离子配合物实体构成的；仅含 1 种阳离子和 1 种阴离子。（1）符合上述条件的离子化合物的精确的分子式有多少种。（2）其中 1 种与 AgNO3反应（摩尔比 12）得到两种组成不同的配合物，写出反应的化学方程式。二（7分）某族不活泼金属 A 溶于足量的王水生成 B 的溶液（A 的含量为 47.60%）；将 SO2通入 B 的溶液中，得到 C 的溶液（A 的含量为 57.56%）。已知 B、C 的组成元素完全相同，且阴离子所带电荷也相同。1通过计算推理，确定 A 的元素符号；2写出所涉及反应的化学方程式。3画出 B、C 阴离子的空间构型。三（11分）太阳能发电和阳光分解水制氮，是清洁能源研
3、究的主攻方向，研究工作之一集中在 n型半导体光电化学电池方面。下图是 n型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图，图中的半导体导带（未充填电子的分子轨道构成的能级最低的能带）与价带（已充填价电子的分子轨道构成的能级最高的能带）之间的能量差 E（EcEv）称为带隙，图中的 e为电子、h为空穴。瑞士科学家最近发明了一种基于上图所示原理的廉价光电化学电池装置，其半导体电极由 2 个光系统串联而成。系统一由吸收蓝色光的 WO3纳米晶薄膜构成；系统二吸收绿色和红色光，由染料敏化的 TiO2纳米晶薄膜构成。在光照下，系统一的电子（e）由价带跃迁到导带后，转移到系统二的价带，再跃迁到系统二的导带，然后
4、流向对电极。所采用的光敏染料为配合物 RuL2(SCN)2，其中中性配体 L 为 4，4二羧基2，2 联吡啶。1指出配合物 RuL2(SCN)2中配体 L 的配位原子和中心金属原子的配位数。2画出配合物 RuL2(SCN)2的全部可能结构（键合异构体），有旋光活性的请说明。3分别写出半导体电极表面和对电极表面发生的电极反应式，以及总反应式。四（7 分）研究发现，钒与吡啶2甲酸根形成的单核配合物可增强胰岛素降糖作用，它是电中性分子，实验测得其氧的质量分数为 25.7%，画出它的立体结构，指出中心原子的氧化态。要给出推理过程。五（7分）卟啉化合物是一类含氮杂环的共轭化合物，其中环上各原子处于一个平
5、面内（结构如图 1、图 2）。卟啉环中含有 4 个吡咯环，每 2 个吡咯环在 2 位和 5 位之间由一个次甲基桥连，在 5，10，15，20 位上也可键合 4 个取代苯基，形成四取代苯基卟啉。学习必备 欢迎下载 图 1 卟吩的结构 图 2 取代四苯基卟啉 1如果卟吩与 XCl3形成配合物，写出该配合物的化学式；2预测卟啉环（卟吩）是否有芳香性，为什么？3卟啉环能与哪些金属离子配位，列举三种金属离子。六（8分）铝与三乙胺形成的单核配合物是电中性分子，实验测得其氢的质量分数为14.32%，画出它的立体结构，指出中心原子的氧化态和杂化类型。要给出推理过程。七（10分）将 2,2联吡啶，冰醋酸和过氧化
6、氢的混合物在 75时水浴加热 3 小时后，析出细小的针状晶体 A。A 可作为配体与许多过渡金属生成配合物，如与铬形成红紫色配合物 B：CrAxCly(ClO4)z H2O，元素分析结果如下：Cr 8.43%、C 38.95%、H 2.94%、Cl 17.25%、N 9.08%、O 23.35%。1若 A 是双齿配体，易配位形成七元环，写出 A 的结构式。2确定 B 的化学式，并计算该化合物的磁矩。3写出 B 中的配离子所有可能的结构式。八（8分）研究发现，氯化钴与 6甲基吡啶2甲醇反应形成电中性分子的单核配合物分子，实验测得其钴的质量分数为 17.4%。1确定该配合物的化学式；2画出它的立体结
7、构，指出构型。3实际测得该配合物分子以二聚体形式存在，且呈现双螺旋结构。（1）二聚体分子间的作用力是什么？（2）画出该配合物的双螺旋结构。九（16 分）Ni（）的配合物可以形成四配位的四面体形或平面正方形，亦可形成六配位的八面体形；而 Ni（0）的配合物往往以四面体形的四配位形式存在。1以 CN和 H2O 为配体，写出符合下列条件的配合物化学式。（1）一种非电解质的八面体配合物 。（2）两个平面正方形配合物 A 和 B，它们均是 11 电离类型，A 是 ，B 是 。（3）在 Ni(CN)2 5H2O 中可能形成的配离子 。210下将 H3BO3和 NiCl2在一定条件下反应，用 NaOH 溶液
8、中和后得钠盐 C。C 是单核配合物（不带结晶水），配离子中有环状结构。经元素分析 X 中 w(Ni)18.82%。画出 C 的结构示意图，并写出反应生成 C 的离子反应方程式。3金属 Ni 与环稀烃 D 一定条件下以物质的量 12 反应生成配合物分子 E；E 分子有很好的对称性，核磁共振显示 E 分子中只有 2 种类型的 H 原子；取一定量的 E，在足量纯氧中燃烧，所得固体质量为原质量的 27.15%。画出 E 的结构简式。4金属镍一般由其氧化物的热还原法进行制备，但纯度不高。如何由粗镍制备高纯度的镍。后失重得到进一步加热又失重相对得到金属极难溶于水不溶于乙醇乙醚能溶于盐酸有种异构体其中能与草
9、酸盐反应得到一种式量比略大的配合物分子无相似反应写出的化学式写出溶于盐酸后产物的名称试画出的结构并比较在水中溶的仅含种阳离子和种阴离子符合上述条件的离子化合物的精确的分子式有多少种其中种与反应摩尔比得到两种组成不同的配合物写出反应的化学方程式二分某族不活泼金属溶于足量的王水生成的溶液的含量为将通入的溶液中得到的化学方程式画出阴离子的空间构型三分太阳能发电和阳光分解水制氮是清洁能源研究的主攻方向研究工作之一集中在型半导体光电化学电池方面下图是型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图图中的半导体导带未充填电学习必备 欢迎下载 高中化学竞赛专题辅导（四）配位化学答案 一（12分）配位化合物 A
10、 是单核配合物分子，由 11 个原子组成；微热后失重11.35%得到 B；B 进一步加热又失重 26.66%（相对 B）得到金属 C；B 极难溶于水，不溶于乙醇、乙醚，能溶于盐酸。A 有 2 种异构体 A1、A2，其中 A2能与草酸盐反应得到一种式量比 A 略大的配合物分子 D（A1无相似反应）1写出 A、B、C 的化学式；2写出 B 溶于盐酸后产物的名称；3试画出 A1、A2、D 的结构，并比较 A1、A2在水中溶解性的大小。4A 还有若干种实验式相同的离子化合物。它们每个还满足如下条件：是由分立的、单核的离子配合物实体构成的；仅含 1 种阳离子和 1 种阴离子。（1）符合上述条件的离子化合
11、物的精确的分子式有多少种。（2）其中 1 种与 AgNO3反应（摩尔比 12）得到两种组成不同的配合物，写出反应的化学方程式。答案:1A：Pt(NH3)2Cl2（1.5 分）B：PtCl2（1 分）C：Pt（1 分）2四氯合铂（）酸（1 分）3A1：PtNH3H3NClCl（1 分）B：PtClH3NH3NCl（1 分）D：PtOH3NH3NOOO（1.5 分）在水中溶解度较大的是 A2（1 分）4（1）4 种（Pt(NH3)4重、Pt(NH3)3Cl与Pt(NH3)Cl3、PtCl42组合）（1 分）（2）Pt(NH3)4PtCl42AgNO3Ag2PtCl4Pt(NH3)4(NO3)2（2
12、 分 二（7分）某族不活泼金属 A 溶于足量的王水生成 B 的溶液（A 的含量为 47.60%）；将 SO2通入 B 的溶液中，得到 C 的溶液（A 的含量为 57.56%）。已知 B、C 的组成元素完全相同，且阴离子所带电荷也相同。1通过计算推理，确定 A 的元素符号；2写出所涉及反应的化学方程式。3画出 B、C 阴离子的空间构型。答案:1MA/0.4760MA/0.575635.45n（1 分）MA97.51n（0.5 分）n2 时 MA195.03n（0.5 分）存在合理族 Pt（1 分）23Pt4HNO318HCl3H2PtCl64NO8H2O（1.5 分）H2PtCl6SO22H2O
13、H2PtCl4H2SO42HCl（1.5 分）2C：（八面体）D：（平面四边形）（各 0.5 分）三（11分）太阳能发电和阳光分解水制氮，是清洁能源研究的主攻方向，研究工作之一集中在 n型半导体光电化学电池方面。下图是 n型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图，图中的半导体导带（未充填电子的分子轨道构成的能级最低的能带）与价带（已充填价电子的分子轨道构成的能级最高的能带）之间的能量差E（EcEv）称为带隙，图中的 e为电子、h为空穴。后失重得到进一步加热又失重相对得到金属极难溶于水不溶于乙醇乙醚能溶于盐酸有种异构体其中能与草酸盐反应得到一种式量比略大的配合物分子无相似反应写出的化学式写
14、出溶于盐酸后产物的名称试画出的结构并比较在水中溶的仅含种阳离子和种阴离子符合上述条件的离子化合物的精确的分子式有多少种其中种与反应摩尔比得到两种组成不同的配合物写出反应的化学方程式二分某族不活泼金属溶于足量的王水生成的溶液的含量为将通入的溶液中得到的化学方程式画出阴离子的空间构型三分太阳能发电和阳光分解水制氮是清洁能源研究的主攻方向研究工作之一集中在型半导体光电化学电池方面下图是型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图图中的半导体导带未充填电学习必备 欢迎下载 瑞士科学家最近发明了一种基于上图所示原理的廉价光电化学电池装置，其半导体电极由 2个光系统串联而成。系统一由吸收蓝色光的 WO3
15、纳米晶薄膜构成；系统二吸收绿色和红色光，由染料敏化的 TiO2纳米晶薄膜构成。在光照下，系统一的电子（e）由价带跃迁到导带后，转移到系统二的价带，再跃迁到系统二的导带，然后流向对电极。所采用的光敏染料为配合物RuL2(SCN)2，其中中性配体 L 为 4，4 二羧基2，2 联吡啶。1指出配合物 RuL2(SCN)2中配体 L 的配位原子和中心金属原子的配位数。2画出配合物 RuL2(SCN)2的全部可能结构（键合异构体），有旋光活性的请说明。3分别写出半导体电极表面和对电极表面发生的电极反应式，以及总反应式。答案:1配体 L 的配位原子是 2 个吡啶环上的 N，中心金属原子的配位数是 6（各
16、1 分）2 （没有旋光活性，2 分）（有旋光活性，4 分）3半导体电极表面发生的电极反应式为：4HH2OO24H 对电极表面发生的电极反应式为：4H4e2H2 总反应式为：2H2OhvO22H2（各 1 分）四（7 分）研究发现，钒与吡啶2甲酸根形成的单核配合物可增强胰岛素降糖作用，它是电中性分子，实验测得其氧的质量分数为 25.7%，画出它的立体结构，指出中心原子的氧化态。要给出推理过程。答案:吡啶甲酸根的相对分子质量为 122。设钒与 2 个吡啶甲酸根络合，50.9244295，氧的质量分数为 21.7%；设钒与 3 个吡啶甲酸根络合，50.9366417，氧的质量分数为23.0%；设钒与
17、 4 个吡啶甲酸根结合，50.9488539，氧的质量分数为 23.7%；设钒与 5个吡啶甲酸根结合，50.9610661，氧的质量分数为 24.2%；钒与更多吡啶甲酸根络合将使钒的氧化态超过5 而不可能，因而应假设该配合物的配体除吡啶甲酸根外还有氧，设配合物为 VO(吡啶甲酸根)2，相对分子质量为 50.916.0244311，氧的质量分数为 25.7%，符合题设。（3 分）结论：该配合物的结构如下：（其他合理推论也可）和/或（得分相同，2 分）钒的氧化态为（或答4 或 V4）（1 分）钒与吡啶甲酸根形成的五元环呈平面结构，因此，该配合物的配位结构为四角锥体（或四方锥体），氧原子位于锥顶。（
18、1 分）（共 7 分）（通过计算得出 VO(C6H4NO2)2，但将配位结构画成三角双锥，尽管无此配位结构，却也符合题意，建议总共得 4 分，以资鼓励。用有效数字较多的原子量数据通过计算得出V(C6H4NO2)3 H2O，氧含量为 25.7%，钒3，五角双锥，尽管由于环太大而不可能，却也符合题意，建议总共得 4 分，以资鼓励。）五（7分）卟啉化合物是一类含氮杂环的共轭化合物，其中环上各原子处于一个平面内（结构如图 1、图 2）。卟啉环中含有 4 个吡咯环，每 2 个吡咯环在 2 位和 5 位之间由一个次甲基桥连，在 5，10，15，20 位上也可键合 4 个取代苯基，形成四取代苯基卟啉。后失重
19、得到进一步加热又失重相对得到金属极难溶于水不溶于乙醇乙醚能溶于盐酸有种异构体其中能与草酸盐反应得到一种式量比略大的配合物分子无相似反应写出的化学式写出溶于盐酸后产物的名称试画出的结构并比较在水中溶的仅含种阳离子和种阴离子符合上述条件的离子化合物的精确的分子式有多少种其中种与反应摩尔比得到两种组成不同的配合物写出反应的化学方程式二分某族不活泼金属溶于足量的王水生成的溶液的含量为将通入的溶液中得到的化学方程式画出阴离子的空间构型三分太阳能发电和阳光分解水制氮是清洁能源研究的主攻方向研究工作之一集中在型半导体光电化学电池方面下图是型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图图中的半导体导带未充填电
20、学习必备 欢迎下载 图 1 卟吩的结构 图 2 取代四苯基卟啉 1如果卟吩与 XCl3形成配合物，写出该配合物的化学式；2预测卟啉环（卟吩）是否有芳香性，为什么？3卟啉环能与哪些金属离子配位，列举三种金属离子。答案:1C20H12N4XCl（2 分）2卟啉环中有交替的单键和双键，由 26 个电子组成共轭体系，具有芳香性。（2 分）3Mg2、Fe2（Fe3）、Co3（各 1 分）六（8分）铝与三乙胺形成的单核配合物是电中性分子，实验测得其氢的质量分数为14.32%，画出它的立体结构，指出中心原子的氧化态和杂化类型。要给出推理过程。答案:铝在化合物中一般显3 价，配体三乙胺N(C2H5)3是分子，
21、配合物中还应该有 3 个 H做配体。（1 分）设化学式为 AlH3(N(C2H5)3)n（1 分）1.008(15n3)/26.983.024101.19n.1432，所以 n2（2 分）（3 分）sp3d（1 分）七（10分）将 2,2联吡啶，冰醋酸和过氧化氢的混合物在 75时水浴加热 3 小时后，析出细小的针状晶体 A。A 可作为配体与许多过渡金属生成配合物，如与铬形成红紫色配合物 B：CrAxCly(ClO4)z H2O，元素分析结果如下：Cr 8.43%、C 38.95%、H 2.94%、Cl 17.25%、N 9.08%、O 23.35%。1若 A 是双齿配体，易配位形成七元环，写出
22、 A 的结构式。2确定 B 的化学式，并计算该化合物的磁矩。3写出 B 中的配离子所有可能的结构式。答案:1（3 分）2CrC20H18N4Cl3O9（2 分）3.78BM（1 分）3 后失重得到进一步加热又失重相对得到金属极难溶于水不溶于乙醇乙醚能溶于盐酸有种异构体其中能与草酸盐反应得到一种式量比略大的配合物分子无相似反应写出的化学式写出溶于盐酸后产物的名称试画出的结构并比较在水中溶的仅含种阳离子和种阴离子符合上述条件的离子化合物的精确的分子式有多少种其中种与反应摩尔比得到两种组成不同的配合物写出反应的化学方程式二分某族不活泼金属溶于足量的王水生成的溶液的含量为将通入的溶液中得到的化学方程式
23、画出阴离子的空间构型三分太阳能发电和阳光分解水制氮是清洁能源研究的主攻方向研究工作之一集中在型半导体光电化学电池方面下图是型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图图中的半导体导带未充填电学习必备 欢迎下载 （4 分）八（8分）研究发现，氯化钴与 6甲基吡啶2甲醇反应形成电中性分子的单核配合物分子，实验测得其钴的质量分数为 17.4%。1确定该配合物的化学式；2画出它的立体结构，指出构型。3实际测得该配合物分子以二聚体形式存在，且呈现双螺旋结构。（1）二聚体分子间的作用力是什么？（2）画出该配合物的双螺旋结构。答案:1CoC14H17N2O2Cl（2 分）2（2 分）四方锥（1 分）3（1
24、）氢键（1 分）（2）（2 分）九（16 分）Ni（）的配合物可以形成四配位的四面体形或平面正方形，亦可形成六配位的八面体形；而 Ni（0）的配合物往往以四面体形的四配位形式存在。1以 CN和 H2O 为配体，写出符合下列条件的配合物化学式。（1）一种非电解质的八面体配合物 。（2）两个平面正方形配合物 A 和 B，它们均是 11 电离类型，A 是 ，B 是 。（3）在Ni(CN)2 5H2O中可能形成的配离子 。210下将 H3BO3和 NiCl2在一定条件下反应，用 NaOH 溶液中和后得钠盐 C。C 是单核配合物（不带结晶水），配离子中有环状结构。经元素分析 X中 w(Ni)18.82%
25、。画出 C 的结构示意图，并写出反应生成 C 的离子反应方程式。3 金属 Ni 与环稀烃 D 一定条件下以物质的量 12 反应生成配合物分子 E；E 分子有很好的对称性，核磁共振显示 E 分子中只有 2 种类型的 H 原子；取一定量的 E，在足量纯氧中燃烧，所得固体质量为原质量的 27.15%。画出 E 的结构简式。4金属镍一般由其氧化物的热还原法进行制备，但纯度不高。如何由粗镍制备高纯度的镍。后失重得到进一步加热又失重相对得到金属极难溶于水不溶于乙醇乙醚能溶于盐酸有种异构体其中能与草酸盐反应得到一种式量比略大的配合物分子无相似反应写出的化学式写出溶于盐酸后产物的名称试画出的结构并比较在水中溶
26、的仅含种阳离子和种阴离子符合上述条件的离子化合物的精确的分子式有多少种其中种与反应摩尔比得到两种组成不同的配合物写出反应的化学方程式二分某族不活泼金属溶于足量的王水生成的溶液的含量为将通入的溶液中得到的化学方程式画出阴离子的空间构型三分太阳能发电和阳光分解水制氮是清洁能源研究的主攻方向研究工作之一集中在型半导体光电化学电池方面下图是型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图图中的半导体导带未充填电学习必备 欢迎下载 答案:1（1）Ni(H2O)4(CN)2（1 分）（2）A：Ni(CN)(H2O)3CN B：KNi(CN)3(H2O)（各 1 分）（3）Ni(CN)(H2O)5 Ni(CN
27、)(H2O)3（各 1 分）2NiOBOBOBOBOOOHOHOHOH Na+Na+2_（4 分）Ni24H3BO34OHNa2Ni(H2B2O5)226H2O（1 分）3（4 分）4一定条件下使粗 Ni 与 CO 反应生成 Ni(CO)4，分离后再将 Ni(CO)4加热分解，便得到高纯度的镍。（2 分）后失重得到进一步加热又失重相对得到金属极难溶于水不溶于乙醇乙醚能溶于盐酸有种异构体其中能与草酸盐反应得到一种式量比略大的配合物分子无相似反应写出的化学式写出溶于盐酸后产物的名称试画出的结构并比较在水中溶的仅含种阳离子和种阴离子符合上述条件的离子化合物的精确的分子式有多少种其中种与反应摩尔比得到两种组成不同的配合物写出反应的化学方程式二分某族不活泼金属溶于足量的王水生成的溶液的含量为将通入的溶液中得到的化学方程式画出阴离子的空间构型三分太阳能发电和阳光分解水制氮是清洁能源研究的主攻方向研究工作之一集中在型半导体光电化学电池方面下图是型半导体光电化学电池光解水制氢的基本原理示意图图中的半导体导带未充填电