人教高中化学专项41 螯合物（解析版）.docx

第六篇 物质结构与性质
专项41 螯合物
为了考查考生的迁移能力，近年来试题中常出现螯合物，此类题起点高，落点低，加大获取信息和信息转换能力的考查力度，能有效缩短现代科技成就与教材呈现知识之间的距离，拓展了命题空间。螯合物是具有环状结构的配合物，是通过两个或多个配位体与同一金属离子形成螯合环的螯合作用而得到。螯合物是配合物的一种，在螯合物的结构中，一定有一个或多个多齿配体提供多对电子与中心体形成配位键。"螯"指螃蟹的大钳，此名称比喻多齿配体像螃蟹一样用两只大钳紧紧夹住中心体。螯合物通常比一般配合物要稳定。从配合物的研究可知，具有五元环或六元环的螯合物很稳定，而且所形成的环越多，螯合物越稳定。
1．(2022•湖南选择性考试节选)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3-转化为NH2-，反应过程如图所示：
①产物中N原子的杂化轨道类型为_______；
②与NH2-互为等电子体的一种分子为_______(填化学式)。
【答案】 sp3杂化     H2O
【解析】①由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化；②水分子和氨基阴离子的原子个数都为3、价电子数都为8，互为等电子体。
2．(2021•湖南选择性考试节选)SiCl4与N﹣***咪唑()反应可以得到M2+，其结构如图所示：
N﹣***咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为　 　，H、C、N的电负性由大到小的顺序为　 　，1个M2+中含有　 　个σ键；
【答案】sp2、sp3 N>C>H 54
【解析】***的C原子形成4个σ键，无孤电子对，C原子价层电子对个数是4，为sp3杂化；环上C原子形成3个σ键，无孤电子对，价层电子对个数是3，为sp2杂化；元素非金属性越强，其电负性越大，元素的非金属性大小：N＞C＞H，则电负性大小顺序为N＞C＞H；共价单键为σ键、共价双键中含有1个σ键、1个π键，配位键为σ键，则中含有12个σ键，则1个分子中含有12×4+6＝54个σ键，则1mol该物质中含有54molσ键。
3．(2020•山东卷节选)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种Cd2+配合物的结构如图所示，1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有_________mol，该螯合物中N的杂化方式有__________种。
【答案】6 1
【解析】由该物质的结构简式和分析，根据题意“含有多个配位原子的配体与同一中心离子或原子通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物”，故该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6mol，Cd—NO2那个不算；该螯合物中N原子的杂化方式都是sp2杂化，故该物质中N的杂化方式有1种。
①认真阅读题干，沟通新旧知识；②针对问题，全力寻找突破口；③积极联想类比，实现知识迁移。
1．(2022·山东省潍坊市高三模拟预测)一种新型过渡金属螯合物离子的结构如图所示，X、Y、Z、M是原子序数依次增大的短周期非金属元素，基态M原子的2p轨道上只有1个未成对电子，基态Q
3+的3d轨道上只有1对成对电子。下列说法正确的是( )
A．该离子中Q的d轨道都参与了成键 B．简单氢化物的沸点：Y>Z>M
C．第一电离能：X>Y>Z D．Y可以形成分子式为H2YO2的含氧酸
【答案】D
【解析】X、Y、Z、M是原子序数依次增大的短周期非金属元素，基态M原子的2p轨道上只有1个未成对电子，离子结构中M只形成1个共价键，M为F；基态Q3+的3d轨道上只有1对成对电子，Q为Co；X只形成1个共价键，X为H；Y形成4个共价键，Y为C；Z形成3个共价键，Z为N，综上分析，X、Y、Z、M、Q分别为H、C、N、F、Co。A项，Co3+的价电子排布为3d6，其d轨道并没有全部参与成键，还有空的s轨道、p轨道参与成键，A错误；B项，Y、Z、M分别为C、N、F，简单氢化物分别为CH4、NH3、HF，氨气和***化氢都存在分子间氢键，F的电负性强于N，甲烷分子间不存在分子间氢键，因此简单氢化物沸点：HF>NH3>CH4，B错误；C项，X、Y、Z分别为H、C、N，其第一电离能由高到低顺序为：N>C>H，C错误；D项，Y为C，可形成含氧酸甲酸(HCOOH)，其分子式为：H2CO2，D正确；故选D。
2．(2022·湖北省八市高三联考模拟)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物，一种配合物的结构如图所示，下列说法正确的是
A．该螯合物内存在氢键
B．1mol