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专题06 物质结构与性质 元素周期律
目 录 实验1 同周期、同主族元素性质的递变 实验2 探究相似相溶原理 实验3 简单配合物的形成
实验1 同周期、同主族元素性质的递变
1．卤族元素性质的递变实验
实验装置
实验原理 2NaBr+Cl2=2NaCl+Br2，2KI+Cl2=2KCl+I2，2KI+Br2=2KBr+I2
实验用品 新制氯水、溴水、NaBr溶液、KI溶液；试管、胶头滴管。
实验步骤 ①分别向盛有4mLKBr溶液和4mLKI溶液的两支试管中加入1mL氯水，振荡，观察溶液颜色的变化，并与氯水的颜色比较。写出反应的化学程式。 ②向盛有4mLKI溶液的试管中加入1mL溴水，振荡，观察溶液颜色的变化，并与溴水的颜色比较。写出反应的化学程式。
实验现象 ①向溴化钾溶液中滴入氯水，溶液变为橙黄色；向碘化钾溶液中滴入氯水，溶液变为棕黄色，且比第一个实验得到的溶液颜色深。氯水为浅黄绿色，上述溶液的颜色都与氯水颜色不同，且比氯水颜色深。 ②向碘化钾溶液中滴加溴水，溶液变为棕黄色。溴水为橙黄色，反应后的溶液与溴水比较，颜色更深。
实验结论 非金属性Cl>Br>I
实验说明 根据卤素单质物理性质的递变性：由F2~I2，卤素单质的颜色由浅变深。向溴化钾溶液中滴入氯水，溶液变为橙黄色，且比氯水颜色深，说明生成了溴单质，反应的化学方程式：2KBr+Cl2=2KC1+Br2。该反应说明氧化性Cl2>Br2，元素的非金属性C1>Br；向碘化钾溶液中滴入氯水，溶液变为棕黄色，且比氯水颜色深，说明生成了碘单质，反应的化学方程式为： 2KI+C12=2KC1+I2，该反应说明氧化性C12>I2，元素的非金属性Cl>I；向碘化钾溶液中滴加溴水，溶液变为棕黄色，反应后的溶液与溴水比较，颜色更深，说明生成了碘单质，反应的化学方程式为：2KI+Br2=2KBr+I2，该反应说明氧化性Br2>I2，元素的非金属性Br>I。综合三个实验，可以 得到非金属性Cl>Br>I。
2．钠、镁与水、酸的反应
实验装置
实验原理 2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑；Mg＋2HCl=MgCl2＋H2↑，2Al＋6HCl=2AlCl3＋3H2↑
实验用品 钠、镁、铝、水、酚酞溶液、1mol/L 盐酸；镊子、小刀、滤纸、砂纸、酒精灯、烧杯、胶头滴管、试管、试管夹。
实验步骤 ①在烧杯中放入一些水，然后取黄豆大的钠，用滤纸吸干表面的煤油，投入烧杯中。观察现象。 ②取一小段镁带，用砂纸磨去表面的氧化膜，放入试管中。向试管中加入 2mL 水，并滴入 2 滴酚酞溶液。观察现象。过一会儿加热试管至水沸腾。观察现象。 ③去一小段镁带和一小片铝，用砂纸磨去它们表面的氧化膜，分别放入两支试管，再加入2mL 1mol/L 盐酸。观察现象。
实验现象 ①钠浮于水面，熔成小球，四处游动，发出“嘶嘶”响声，向反应后的溶液里加入2滴酚酞，立即显红色。 ②镁与冷水反应缓慢，滴加酚酞无明显现象；加热时，镁条表面有气泡产生，溶液变红。 ③镁与酸剧烈反应，有大量气泡产生；铝与酸反应较剧烈，有气泡产生。
实验结论 还原性：Na＞Mg＞Al；金属性：Na＞Mg＞Al。
实验说明 金属与水或同浓度的酸反应的难易程度、剧烈程度可以用于比较金属的活泼性。
3．氢氧化铝、氢氧化镁分别和盐酸、氢氧化钠溶液的反应
实验操作 实验现象及离子方程式
向试管中加入 2 mL 1 mol/L AlCl3溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色絮状Al(OH)3沉淀为止。将Al(OH)3沉淀分装在两支试管中 向一支试管中滴加 2 mol/L 盐酸，边滴加边振荡 向氢氧化铝中加入盐酸，白色沉淀逐渐溶解，最后沉淀消失，溶液无色透明；离子方程式为Al(OH)3+3H+=Al3++3H2O
向另一支试管中滴加2 mol/L NaOH溶液，边滴加边振荡 加入氢氧化钠溶液，白色沉淀逐渐溶解，最后沉淀消失，溶液无色透明。离子方程式为Al(OH)3+OH-=Al(OH)4-
向试管中加入 2 mL 1 mol/L MgCl2溶液，然后滴加氨水，直到不再产生白色 Mg(OH)2沉淀为止。将 Mg(OH)2 沉淀分装在两支试管中 向一支试管中滴加 2 mol/L 盐酸，边滴加边振荡 向氢氧化镁白色沉淀中加入盐酸，白色沉淀逐渐溶解，最后沉淀消失；离子方程式为Mg(OH)2+2H+=Mg2++2H2O
向另一支试管中滴加2 mol/L 氢氧化钠溶液，边滴加边振荡 向氢氧化镁白色沉淀中加入氢氧化钠，沉淀不溶解。
结论：A．NaOH是强碱，Mg(OH)2是中强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物； B．金属性：Na>Mg>Al
考点1 第三周期元素性质比较
1．Na、Mg、Al的比较
Na Mg Al 变化规律(同 周期：左→右)
单质与水(或酸)反应 与冷水剧 烈反应，生成H2 与冷水几乎不反应，与沸水缓慢反应，生成H2；与酸反应剧烈，生成H2 与酸反应较快，生成H2 从水或酸中置换H2能力逐渐减弱
最高价氧化物对应水化物的碱性强弱 NaOH强碱 Mg(OH)2中强碱 Al(OH)3两性氢氧化物 最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱
2．Si、P、S、Cl的比较
Si P S Cl 变化规律(同周 期：左→右)
单质与氢气 反应的条件 高温 较高 温度 加热 光照或点燃 与H2化合能 力逐渐增强
气态氢化物 的热稳定性 SiH4 很不稳定 PH3 不稳定 H2S受热分解 HCl稳定 氢化物稳定 性逐渐增强
最高价氧化 物对应水化 物的酸性强弱 H2SiO3| 弱酸 H3PO4中强酸 H2SO4强酸 HClO4强酸(比H2SO4强) 最高价氧化物 对应的水化物 酸性逐渐增强
考点2 元素性质的递变规律
同周期(自左至右) 同主族(自上而下)
金属性 减弱 增强
非金属性 增强 减弱
金属单质与水或酸置换出H2的难易 由易到难 由难到易
非金属气态氢化物 形成难易 由难到易 由易到难
稳定性 增强 减弱
最高价氧化物对应水化物 酸性 增强 减弱
碱性 减弱 增强
变式1 变药品
三 表 元素周期表：金属性“右弱左强，上弱下强，右上弱左下强”；非金属性“左弱右强，下弱上强，左下弱右上强”
金属活动性顺序表：按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序，金属性逐渐减弱(其中Pb＞Sn)
非金属活动性顺序表：按F、O、Cl、Br、I、S的顺序，非金属性逐渐减弱
三 反 应 置换反应：强的置换弱的，适合金属也适合非金属
与水或非氧化性酸反应越剧烈，或最高价氧化物对应水化物的碱性越强，则金属性越强
与氢气反应越容易，生成的气态氢化物的稳定性越强，或最高价氧化物对应水化物的酸性越强，则非金属性越强
氧化性 金属离子的氧化性越弱，对应单质的金属性越强
还原性 非金属氢化物或非金属阴离子的还原性越弱，对应单质的非金属性越强
【例1】下列实验不能达到实验目的的是( )
序号 实验操作 实验目的
A Cl2、Br2分别与H2反应 比较氯、溴的非金属性强弱
B 向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨 比较镁、铝的金属性强弱
C 测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4的溶液的pH 比较碳、硫的非金属性强弱
D Fe、Cu分别与稀盐酸反应 比较铁、铜的金属性强弱
【答案】B
【解析】A项，Cl2、Br2分别与H2反应，根据反应条件的难易，即可判断出氯、溴的非金属性强弱；B项，向MgCl2、AlCl3溶液中分别通入氨，MgCl2与NH3·H2O反应生成Mg(OH)2，AlCl3与NH3·H2O反应生成Al(OH)3，但无法比较二者的金属性强弱；C项，测定相同物质的量浓度的Na2CO3、Na2SO4溶液的pH，根据pH可判断出Na2CO3与Na2SO4水解程度的大小，即判断出酸性H2CO3＜H2SO4，从而判断出碳、硫的非金属性强弱；D项，利用Fe、Cu与稀盐酸反应现象的不同即可判断出Fe、Cu的金属性强弱。
【强化训练1-1】下列比较元素的金属性强弱的方法正确的是( )
A．比较Na、Mg的金属性：将钠和镁条分别放入冷水中
B．比较Mg、Al的金属性：将Mg、Al分别放入NaOH溶液中
C．比较Fe、Cu的金属性：将Fe、Cu分别放入稀硝酸中
D．比较Zn、Fe的金属性：将Zn放入FeCl3溶液中
【答案】A
【解析】比较金属性强弱，通常用金属单质与水或酸反应，通过比较产生氢气的剧烈程度分析判断，A项正确； Mg与NaOH溶液不能反应，只有Al单质能够与NaOH溶液反应，不能用金属单质与碱溶液反应进行比较，B项错误； HNO3具有强氧化性，与金属发生氧化还原反应，不能产生氢气，因此不能用具有强氧化性的稀硝酸与金属单质反应判断元素金属性的强弱，C项错误； FeCl3具有强氧化性，与金属Zn、Fe都发生反应将金属氧化，不能进行比较。要比较Zn、Fe的金属性，应用+2价亚铁盐进行实验，活动性强的Zn与Fe2+发生置换反应产生Zn2+、Fe，活动性强的金属置换出活动性弱的金属，D项错误。
【强化训练1-2】下列事实不能说明元素的金属性或非金属性相对强弱的是( )
选项 事实 结论
A 与冷水反应，Na比Mg强烈 金属性：Na＞Mg
B Ca(OH)2的碱性强于Mg(OH)2 金属性：Ca＞Mg
C SO2与NaHCO3溶液反应生成CO2 非金属性：S＞C
D t ℃时，Br2＋H22HBr K＝5.6×107 I2＋H22HI K＝43 非金属性：Br＞I
【答案】C
【解析】C项，根据事实可知，H2SO3比H2CO3酸性强，但H2SO3不是最高价含氧酸，故不能说明非金属性：S＞C。
变式2 变考法
元素的金属性强弱比较 元素的非金属性强弱比较
最高价氧化物对应水化物的碱性越强，对应元素的金属性越强 最高价氧化物对应水化物的酸性越强，对应元素的非金属性越强
单质与水、酸反应越容易或越剧烈，对应元素的金属性越强 单质与H2反应越容易，生成的简单氢化物越稳定，对应元素的非金属性越强
单质的还原性越强，对应元素的金属性越强 单质的氧化性越强，对应元素的非金属性越强
阳离子氧化性越强，对应元素的金属性越弱 简单阴离子的还原性越强，对应元素的非金属性越弱
原电池：负极材料对应元素的金属性通常强于正极。电解池：在阴极首先放电的阳离子，其对应元素的金属性弱；在阳极首先放电的阴离子，其对应元素的非金属性弱
置换反应：强的置换出弱的，适用于金属也适用于非金属
【例2】某化学课外活动小组为了验证主族元素化学性质的递变规律，进行如下实验探究。
I．探究1：元素金属性递变规律
(1)验证同主族元素、、的金属性递变规律。
序号 实验内容 实验现象
1 将绿豆大小的金属投入水中 与水反应快速，且有气泡生成
2 将绿豆大小的金属投入水中 与水反应比第1组剧烈，且有气泡生成
3 将绿豆大小的金属投入水中
①预测第3组的实验现象是 。
②已知位于第五周期ⅠA族，则的碱性 的碱性(填“<”或“>”)。
(2)某同学取适量可溶性铝盐与氨水(溶质为NH3·H2O)反应制备氢氧化铝，请写出该反应的离子方程式： 。
II．探究2：元素非金属性递变规律
(3)某小组同学设计实验比较ⅦA族元素的非金属性：
甲方案 乙方案
操作 打开分液漏斗的活塞，烧瓶中产生黄绿色气体，蘸有溶液的棉球变为橙黄色，湿润的淀粉试纸变蓝。 向中通入少量Cl2充分反应后，中液体为橙黄色，将中液体滴入试管内，取下试管，充分振荡，静置，试管中现象为①
图示
②甲方案中发生多个化学反应，写出产生黄绿色气体的离子方程式： 。
③以上两个方案， (填“甲”或“乙”)方案的实验能证明非金属性：。
(4)除了利用卤素单质间的置换反应，以下陈述哪些可作为卤族元素非金属性递变规律的判断依据___________(填字母)。
A．Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高 B．HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱
C．AgCl、AgBr、AgI的固体颜色越来越深 D．Cl -、Br-、I-的还原性逐渐增强
【答案】(1) K与水反应比Na与水反应剧烈，且产生气泡 大
(2)NH3·H2O+Al3+= Al(OH)3↓+3NH4+
(3) 16H++ 10Cl - +2 MnO4-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O 溶液分层，且下层溶液为紫红色 乙
(4)BD
【解析】(1)①根据前两组实验现象，预测第3组实验现象：K与水反应比Na与水反应剧烈，且产生气泡；②已知Rb位于第五周期ⅠA族，同族元素从上至下，元素金属性逐渐增强，其最高价氧化物对应水化物碱性逐渐增强，则RbOH的碱性大于KOH的碱性；(2)可溶性铝盐与氨水(溶质为NH3·H2O)反应制备氢氧化铝，反应方程式：NH3·H2O+Al3+= Al(OH)3↓+3NH4+；(3)①反应生成碘单质，现象：溶液分层，且下层溶液为紫红色；②高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气，离子方程式：16H++ 10Cl - +2 MnO4-=2Mn2++5Cl2↑+8H2O；甲方案无法证明非金属性：Br＞Cl；③乙方案装置A中少量氯气与NaBr反应生成溴，打开分液漏斗活塞，试管中溴与KI反应生成碘，可比较非金属性：Cl＞Br＞I；(4)Cl2、Br2、I2的熔点逐渐升高，属于物理性质变化规律，不可用于非金属性递变规律的判断依据，A项错误；非金属性越强，简单气态氢化物稳定性越强，HCl、HBr、HI的稳定性逐渐减弱，可用于非金属性递变规律的判断依据，B项正确； AgCl、AgBr、AgI的固体颜色越来越深，属于物理性质变化规律，不可用于非金属性递变规律的判断依据，C项错误； Cl -、Br-、I-的还原性逐渐增强，说明相应元素非金属性逐渐减弱，可用于非金属性递变规律的判断依据，D项正确；
【强化训练2-1】有A、B两种短周期元素，原子半径是r(A)A．若B(OH)m 是强碱，则A(OH)m一定为强碱
B．若HnAOm是强酸，则B的最高价氧化物对应的水化物一定为强酸
C．若B是金属，则A可能是非金属，若B是非金属，则A可能是金属
D．常温下，若B元素的氢化物是气体，则A元素的氢化物可能是液体
【答案】D
【解析】A、B两种短周期元素，原子半径是：r(A)＜r(B)，且A、B两种元素原子的最外层电子数相同，则A、B位于周期表同一主族，且B在A的下一周期，则：同主族元素从上到下元素的金属性逐渐增强，对应的最高价氧化物的水化物的碱性逐渐增强，如B(OH)m是强碱，则A(OH)m不一定为强碱，A项错误；同主族元素从上到下元素的非金属性逐渐减弱，对应的最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱，若HnAOm是强酸，则B的最高价氧化物对应的水化物不一定为强酸，B项错误；短周期元素中，A、B位于相同主族，同主族自上而下金属性增强、非金属性减弱，若B是金属，则A可能是非金属，如H、Li，若B是非金属，则A一定是非金属，如C、Si；N、P；O、S；F、Cl等，C项错误；常温下，若B元素的氢化物是气体，则A元素的氢化物可能是液体，如O、S，D项正确。
【强化训练2-2】某小组为了探究卤素的性质，设计一组实验，实验结果如下：
序号 操作 现象
① 5 mL0.1 mol/LKI淀粉溶液中滴加少量新制氯水 溶液变蓝色，不褪色
② 5 mL0.1 mol/L NaBr溶液中滴加少量新制氯水和CCl4振荡，静置 溶液分层，下层呈红棕色
③ 在新制氯水中，滴几滴0.1 mol/L KI淀粉溶液 溶液先变蓝色，后褪色
④ 在新制氯水中，滴几滴0.1 mol/LNaBr溶液和CCl4，振荡、静置 溶液分层，下层呈红棕色
⑤ 取少量③中褪色后溶液分成甲、乙两份。在甲中滴加淀粉溶液；在乙中滴加适量KI溶液 甲中不变色；乙中变蓝色
下列推断正确的是( )
A．上述实验说明氧化性：Cl2＞Br2＞I2 B．实验⑤说明氯水氧化了I2
C．实验④说明氯水不能氧化Br2 D．实验③说明氯水氧化I2生成了HIO3
【答案】C
【解析】利用氧化还原反应中物质的氧化性：氧化剂＞氧化产物，及I2遇淀粉溶液变为蓝色，Br2的水溶液显红棕色，Br2、I2易溶于有机溶剂CCl4中，CCl4是密度比水大于水互不相溶。根据实验①可知物质的氧化性：Cl2＞I2，根据实验②可知物质的氧化性：Br2＞I2，但不能确定Br2、I2的氧化性的强弱，A项错误；实验⑤中试管里有过量的氯水，可能是氯水氧化了KI，也可能是氧化了I2，B项错误；C实验④中氯水过量，下层仍然呈红棕色，说明氯水不能氧化溴单质，C项正确；实验③可能氧化了I2，但不能确定氧化产物，因为IO3-+5I-+6H+=3I2+3H2O，IO-+I-+2H+=I2+H2O，D项错误。
实验2 探究相似相溶原理
在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5mL蒸馏水，观察碘在水中的溶解性(若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验)。在碘水溶液中加入约1mL四氧化碳(CCl4)，振荡试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的碘的四氧化碳溶液。再向试管里加入1mL浓碘化钾(KI)水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅，这是由于在水溶液里可发生如下反应I2+I-I3-。实验表明碘在四氯化碳中溶解性较好，原因是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
考点1 溶解性
1．“相似相溶”的规律：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。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度增大。
2．“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，随着溶质分子中憎水基个数的增大，溶质在水中的溶解度减小。如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇在水中的溶解度明显减小。
考点2 氢键
1．氢键的表示形式
(1)通常用X—H…Y表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合。
(2)氢键的键长是指X和Y间的距离，键能是指X—H…Y分解为 X—H和Y所需要的能量。
2．氢键形成的条件
(1)氢原子位于X原子和Y原子之间。
(2)X、Y原子所属元素具有很强的电负性和很小的原子半径。一般是氮原子、氧原子和氟原子。
3．氢键对物质性质的影响
(1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。
(2)氢键也影响物质的电离、溶解等过程。
变式1 变药品
【例1】下列现象不能用“相似相溶”解释的是( )
A．氯化氢易溶于水 B．用CCl4 萃取碘水中的碘
C．氯气易溶于NaOH溶液 D．苯与水混合静置后分层
【答案】C
【解析】氯化氢和水分子均是极性分子，根据“相似相溶”原理知，极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂可以判断，故A不选；碘和四氯化碳都是非极性分子，根据“相似相溶”原理知，碘易溶于四氯化碳，故B不选；氯气和氢氧化钠之间发生反应生成可溶性的盐溶液，不符合“相似相溶”原理，故C选；溶液分层，说明苯不溶于水，故D不选。
【强化训练1-1】已知氨极易溶于水，难溶于有机溶剂CCl4(CCl4不溶于水，密度比水的大)。下列不适合做氨的尾气吸收装置的是( )
【答案】C
【解析】NH3极易溶于水，若用C项中的装置做NH3的尾气处理装置，则容易发生倒吸，NH3难溶于CCl4，故A装置可防倒吸，B和D项装置原理相似都可以防倒吸。
【强化训练1-2】某学生做完实验后，分别采用以下方法清洗仪器，其中应用“相似相溶”规律的是( )
A．用稀硝酸清洗做过银镜反应的试管
B．用浓盐酸清洗做过高锰酸钾分解实验的试管
C．用二硫化碳清洗做过硫升华实验的烧杯
D．用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管
【答案】C
【解析】极性分子的溶质极易溶于极性分子的溶剂、非极性分子的溶质易溶于非极性分子的溶剂，该规律为相似相溶原理，属于物理变化。A项，稀硝酸和Ag反应生成可溶性的硝酸银，属于化学变化，不属于相似相溶原理，故A不选；B项，高锰酸钾具有氧化性，HCl具有还原性，二者发生氧化还原反应，属于化学变化，不属于相似相溶原理，故B不选；C项，硫属于非极性分子，二硫化碳也属于非极性分子，硫易溶于二硫化碳，属于物理变化，属于相似相溶原理，故C选；D项，硅酸属于酸，能和NaOH溶液发生中和反应，属于化学变化，不属于相似相溶原理，故D不选；故选C。
变式2 变结构
形成氢键(A—H…B—)的三个原子不一定在一条线上；分子内氢键使物质的熔、沸点降低，而分子间氢键使物质的熔、沸点升高。
【例2】化学与生活紧密相连，下列化学知识在生活中的应用原理解释不正确的是( )
A．肥皂和洗涤剂能去油污：利用了表面活性剂分子两端极性不同
B．热纯碱溶液去污力强：因为热纯碱水解程度大，溶液碱性强，油污水解较彻底
C．H2O的沸点比H2S的高：因为H2O分子间形成氢键，而H2S分子间没有氢键
D．人们常喝溶有CO2的碳酸饮料：H2O和CO2均为极性分子，CO2与水互溶
【答案】D
【解析】肥皂和洗涤剂属于表面活性剂，其分子一端为亲水基(极性较强)，另一端为疏水基(极性较弱)。在去污过程中，疏水基与油污相互作用，亲水基与水相互作用，从而使油污从物体表面脱离并分散在水中，达到去污的目的，A正确；纯碱是Na2CO3，其水解使溶液呈碱性，水解方程式为CO32-+H2OHCO3-+OH-，水解过程是吸热的。升高温度，水解平衡正向移动，水解程度增大，溶液碱性增强。油污的主要成分是油脂，在碱性条件下会发生水解反应，碱性越强，油脂水解越彻底，去污能力也就越强，B正确；H2O分子中O的电负性较大，分子间能形成氢键，而H2S分子间没有氢键。氢键的存在使H2O分子间的作用力增强，要使H2O汽化需要破坏这些氢键，消耗更多的能量，所以H2O的沸点比H2S高，C正确；H2O是极性分子，而CO2的分子结构是直线形(O=C=O)，分子中正负电荷中心重合，属于非极性分子。CO2能溶于水，主要是因为CO2能与水发生反应CO2+H2OH2CO3，并非因为分子极性，D错误；故选D。
【强化训练2-1】下列物质性质的比较，与氢键无关的是( )
A．密度：水>冰 B．稳定性：H2O＞H2S
C．水溶性：乙醇>乙烷 D．沸点：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛
【答案】B
【解析】A项，氢键具有方向性和饱和性，氢键的存在使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个水分子相互作用，这一排列使冰晶体中水分子的空间利用率不高，留有较大的空隙，所以水结成冰，体积增大，密度减小，与氢键有关，A错误；B项，水分子的稳定性强于H2S是因为O的非金属性强于S，与氢键无关，B正确；C项，乙醇能与水分子形成分子间氢键，从而在水中溶解度较大，乙烷不能与水分子形成分子间氢键，从而在水中溶解度较小，与氢键有关，C错误；D项，对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，沸点较高，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，沸点较低，与氢键有关，D错误；故选B。
【强化训练2-2】物质结构决定物质性质。下列性质差异与结构因素匹配错误的是( )
选项 性质差异 结构因素
A 沸点：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃) 分子的极性
B 沸点：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛 氢键类型
C 酸性：三氟乙酸(CF3COOH) >三氯乙酸(CCl3COOH) 键的极性
D 稳定性：H2O的分解温度(3000℃)远高于H2S(900℃) 有无氢键
【答案】D
【解析】A项，正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体，由于新戊烷支链多，对称性好，分子极性小，所以沸点较低，故A正确；B项，对羟基苯甲醛分子间可以形成氢键，使其熔沸点升高，邻羟基苯甲醛形成的是分子内氢键，故沸点：对羟基苯甲醛＞邻羟基苯甲醛，故B正确；C项，电负性：F＞Cl，氟原子(吸电子效应)使羟基的极性增强，更易电离出氢离子，酸性更强，则酸性：三氟乙酸(CF3COOH) >三氯乙酸(CCl3COOH)，故C正确；D项，水分解温度远高于H2S是因为氧原子半径小于硫，电负性大于硫，形成的氧氢键键能远大于硫氢键键能，与氢键无关，故D错误；故选D。
实验3 简单配合物的形成
1．[Cu(H2O)4]2+
实验装置
实验原理 Cu2+＋4H2O===[Cu(H2O)4]2+
实验用品 ①CuSO4②CuCl2③CuBr2④NaCl⑤K2SO4⑥KBr、点滴板、蒸馏水
实验步骤 取上述少量6种固体于点滴板，分别加蒸馏水溶解，观察现象
实验现象 ①②③三种溶液呈天蓝色 ④⑤⑥三种溶液呈无色
实验结论 Cu2+在水溶液中常显蓝色，溶液呈蓝色与Cu2+和H2O有关，与SO42-、Cl-、Br-、Na+、K+无关
实验说明 实验证明，硫酸铜晶体和 Cu2+的水溶液呈蓝色，实际上是Cu2+和H2O形成的[Cu(H2O)4]2+呈蓝色。[Cu(H2O)4]2+叫做四水合铜离子。
2．[Cu(NH3)4](OH)2：Cu2+ + 2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+ 2NH4+ Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2
实验装置
实验原理 Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + H2O ＝ [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
实验用品 0.1mol/LCuSO4、1mol/L氨水、95%乙醇、试管、玻璃棒
实验步骤 向盛有4mL0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1mol/L氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水并振荡试管，观察实验现象；再向试管中加入极性较小的溶剂(如加入8mL95%乙醇)，并用玻璃棒摩檫试管壁，观察实验现象。
实验现象 加入氨水后首先生成蓝色沉淀，继续加入氨水后蓝色沉淀溶解形成深蓝色溶液。加入乙醇后又析出深蓝色晶体。
实验结论 深蓝色晶体是[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
实验说明 实验证明，无论在得到的深蓝色透明溶液中，还是在析出的深蓝色晶体中，深蓝色都是由于存在 [Cu(NH3)4]2+，中心离子是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4
3．K3Fe(SCN)6：Fe3++nSCN—[Fe(SCN)n ]3-n(n=1~6)，常写为Fe3++3SCN—Fe(SCN)3
实验装置
实验原理 Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n，n = 1~6，随SCN-的浓度而异，可用于鉴别Fe3+
实验用品 0.1mol/LFeCl3 溶液、0.1mol/LKSCN 溶液；试管、胶头滴管。
实验步骤 向盛有少量 0.1mol/LFeCl3溶液的试管中加1滴 0.1mol/LKSCN 溶液，观察现象。
实验现象 FeCl3 溶液变为红色。
实验说明 Fe3+的检验方法：KSCN 法、苯酚法、亚铁氰化钾法。
4．[Ag(NH3)2]Cl：AgCl + 2NH3 =[Ag(NH3)2] Cl
实验装置
实验原理 Ag++Cl-=AgCl↓ AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl
实验用品 0.1mol/LNaCl、0.1mol/LAgNO3、1mol/L氨水、试管、玻璃棒
实验步骤 向盛有少量0.1mol/LNaCl溶液的试管里滴几滴0.1mol/LAgNO3溶液，产生难溶于水白色的AgCl沉淀，再滴入1mol/L氨水，振荡，观察实验现象
实验现象 白色的AgCl沉淀，再滴入1mol/L氨水后沉淀消失，得到澄清的无色溶液
实验结论 制得了[Ag(NH3)2]Cl溶液
实验说明 AgCl沉淀溶于氨水，发生AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl反应生成[Ag(NH3)2]Cl溶液
考点1 配位键
1．概念：由一个原子单方面提供孤电子对，而另一个原子提供空轨道接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予—接受键”。
2．表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。
3．实例
[Cu(H2O)4]2＋中的配位键为
考点2 配合物
1．概念：金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。
2．形成条件：①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。
3．配合物形成时性质的改变
(1)溶解度的改变：一些难溶于水的金属化合物形成配合物后，易溶解，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋。
(2)颜色的改变：当简单离子形成配合物时颜色会发生改变，如Fe(SCN)3的形成。利用此性质可检验离子的存在；
(3)稳定性改变：形成配合物后，物质的稳定性增强。
变式1 变试剂
【例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8
B．中心离子是Ti3+，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．该配离子中含有的化学键有离子键、共价键、配位键、氢键
D．在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀
【答案】B
【解析】根据配合物的化学式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，结合化合价代数和为0可知，配离子是[TiCl(H2O)5]2+，中心离子是Ti3+。配离子是[TiCl(H2O)5]2+，中心离子是Ti3+，配位体是Cl-和H2O，配位数是6，A错误；[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的中心离子是Ti3+，配离子是[TiCl(H2O)5]2+，B正确；结合选项B可知，该配离子中含有的化学键有共价键(配体水分子内氢氧原子之间)、配位键(中心离子和配体之间)，C错误；内界Cl-为1，外界Cl-为2，内界配体Cl-不与Ag+反应，外界Cl-离子与Ag+反应，在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到2 mol AgCl沉淀，D错误；选B。
【强化训练1-1】下列过程与配合物的形成无关的是( )
A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液 B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C．向FeCl3溶液中加入KSCN溶液 D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
【答案】A
【解析】对于A项，除去Fe粉中的SiO2是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应生成了AgOH沉淀，继续反应生成了配离子[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成了配离子[Fe(SCN)n]3－n；对于D项，CuSO4与氨水反应生成了配离子[Cu(NH3)4]2＋。
【强化训练1-2】若配合物中心离子含有单电子，则配合物为顺磁性物质，将顺磁性物质置于外磁场中，会使磁场强度增大。某金属发光配合物的结构如下(代表苯环)。下列叙述错误的是( )
A．苯分子中有12个σ键
B．该配合物不属于顺磁性物质
C．苯中碳的未杂化的2p轨道形成6中心6电子的大π键
D．该配合物中含有的化学键有配位键、氢键、共价键
【答案】D
【解析】苯分子中有12个σ键，其中有6个C-Hσ键，6个C-Cσ键，A项正确；观察结构，配合物中的铜元素显+1价，Cu+的价电子排布式为3d10，不含有单电子，不属于顺磁性物质，B项正确；苯中环上的每个碳原子存在一个未杂化的2p轨道，每个轨道中含1个电子，碳的未杂化的2p轨道形成6中心6电子的大π键，C项正确；氢键不属于化学键，D项错误；故选D。
变式2 变考法
【例2】由硫酸铜溶液制取硫酸四氨合铜晶体{[Cu(NH3)4]SO4·H2O}的实验如下：
步骤1：向盛有4 mL 0.1 mol·L-1蓝色CuSO4溶液的试管中，滴加几滴1 mol·L-1氨水，有蓝色沉淀生成；
步骤2：继续滴加氨水并振荡试管，沉淀溶解，得到深蓝色溶液；
步骤3：向试管中加入8 mL 95%乙醇，并用玻璃棒摩擦试管壁，有深蓝色晶体析出。
下列说法不正确的是( )
A．最终所得溶液中大量存在NH4+、[Cu(NH3)4]2＋、SO42-
B．步骤2所发生反应的离子方程式为Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH-
C．步骤3中用加入乙醇降低了溶剂的极性从而析出晶体
D．H2O与Cu2＋的配位能力大于NH3
【答案】D
【解析】硫酸铜溶液中滴加氨水，生成蓝色的氢氧化铜沉淀和硫酸铵，继续滴加氨水，氢氧化铜溶解，得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4，继续滴加95%乙醇，降低了溶剂的极性，有[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体析出。最终溶液中含硫酸铵和[Cu(NH3)4]SO4，大量存在NH4+、[Cu(NH3)4]2＋、SO42-，A正确；步骤2中继续滴加氨水，氢氧化铜溶解，得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4，离子方程式为Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH-，B正确；加入乙醇降低了溶剂的极性从而析出晶体，C正确；硫酸铜溶液中铜离子以水合铜离子形式存在，加入氨水后最终转化为[Cu(NH3)4]2＋，故NH3与Cu2＋的配位能力大于H2O，D错误；故选D。
【强化训练2-1】向CuSO4溶液中逐滴加入氨水至过量，得到深蓝色的溶液，对溶液分别进行下列实验操作。
序号 实验操作 实验现象或结论
① 再加入95%乙醇 析出深蓝色晶体
② 向深蓝色溶液中插入光亮铁丝 一段时间后铁丝表面有金属光泽的红色固体析出
设阿伏加德罗常数的值为NA。下列说法不正确的是( )
A．[Cu(NH3)4]2+和NH3中N的杂化方式不同
B．1mol[Cu(NH3)4]2+中含有σ键的数目为16NA
C．实验①析出深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O
D．实验②说明Cu2+与NH3的反应是可逆反应
【答案】A
【解析】[Cu(NH3)4]2+中，中心离子Cu2＋与氨分子中的氮原子形成配位键，氮原子的杂化方式仍为sp3，与NH3中氮原子杂化方式相同，故A错误；每个[Cu(NH3)4]2+含有4个配位键和12个N－H键，共16个σ键，1mol[Cu(NH3)4]2+中含有σ键的数目为16NA，故B正确；加入乙醇降低溶液极性，使[Cu(NH3)4]SO4溶解度降低，析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O，故C正确；铁丝表面析出红色固体铜，说明Cu2＋被还原，加入过量氨水，Cu2＋未被完全反应，说明Cu2＋与NH3的反应是可逆反应，故D正确；故选A。
【强化训练2-2】氯化亚铜(CuCl)为白色粉末状固体，难溶于水，可用作催化剂、杀菌剂、媒染剂，将少量CuCl分别加入浓盐酸和氨水中进行实验，得到如下实验现象：
试剂 实验现象
浓盐酸 固体溶解，溶液为无色，露置空气一段时间后变为黄色，最后变为浅蓝色。加热浅蓝色溶液，溶液又恢复为黄色。
氨水 固体溶解，溶液为无色，露置空气一段时间后变为深蓝色，且不变色。
已知：[CuCl4]3-无色，[CuCl4]2-黄色，[Cu(H2O)4]2+浅蓝色，[Cu(NH3)2]+无色，[Cu(NH3)4]2+深蓝色。下列说法错误的是( )
A．用饱和食盐水代替浓盐酸会产生相同的实验现象
B．[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl- ΔH<0
C．向深蓝色溶液中加入乙醇，可析出深蓝色晶体
D．无色溶液变为深蓝色时发生离子反应：4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4OH-+6H2O+4[Cu(NH3)4]2+
【答案】A
【解析】氯化亚铜(CuCl)为白色粉末状固体，溶于浓盐酸时，得到[CuCl4]3-无色溶液，露置空气一段时间后变为黄色，最后变为浅蓝色，说明[CuCl4]3-被氧气氧化为[CuCl4]2-，最终转化为[Cu(H2O)4]2+，氯化亚铜(CuCl) 溶于氨水，得到[Cu(NH3)2]+无色溶液，露置空气一段时间后变为深蓝色，说明[Cu(NH3)2]+被氧气氧化为[Cu(NH3)4]2+。用饱和食盐水代替浓盐酸时，CuCl虽可溶解形成无色的[CuCl4]3-，但后续氧化现象不同，浓盐酸中的H+促进氧化反应。如：4[CuCl4]3-+O2+4H+=4[CuCl4]2- + 2H2O，而饱和食盐水H+浓度低，氧化反应受阻，无法出现“无色→黄色→浅蓝”的完整现象，A错误；由题干可知，加热浅蓝色溶液，溶液又恢复为黄色，说明[CuCl4]2-与H2O的配位平衡[CuCl4]2-+4H2O[Cu(H2O)4]2++4Cl-为放热反应，ΔH < 0，加热促使逆反应，符合实验现象，B正确；深蓝色[Cu(NH3)4]2+溶液中加入乙醇可降低溶解度，析出深蓝色晶体，C正确；无色溶液变为深蓝色时，[Cu(NH3)2]+被O 氧化为[Cu(NH3)4]2+，离子反应为：4[Cu(NH3)2]++O2+8NH3·H2O=4OH-+6H2O+4[Cu(NH3)4]2+，D正确；故选A。
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