学案配合物与超分子

10-/NUMPAGES10配合物与超分子【学习目标】了解配位键的特点及配合物理论，能说明简单配合物的成键情况。【学习重点】了解几种常见的配离子的性质。【学习难点】了解超分子特点和应用。图说考点【学习过程】[新知预习]一、配合物理论简介1．实验探究配合物实验操作实验现象有关离子方程式滴加氨水后，试管中首先出现________，氨水过量后沉淀逐渐________，得到深蓝色透明溶液，此时若滴加乙醇，析出__________Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－[Cu(NH3)4]2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋H2Oeq\o(=,\s\up15(乙醇))[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓溶液颜色变为________Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)32.配位键（1）概念：____________由一个原子单方面提供跟另一个原子共用的共价键，即“__________________”，是一类特殊的共价键。（2）形成条件：电子对给予体具有__________，而接受体有__________。（3）表示配位键可以用A→B表示，其中A是________孤电子对的原子，B是________孤电子对的原子。例如[Cu（NH3）4]2＋可表示为________________________。3．配位化合物通常把________（或原子）与某些分子或离子（称为________）以________结合形成的化合物称为________________。二、超分子1．定义超分子是由两种或两种以上的分子通过________形成的分子聚集体。2．应用（1）分离C60和C70：将C60和C70的混合物加入一种超分子“杯酚”中，能够将体积较小的________装下。（2）冠醚识别碱金属离子：根据教材P99表3－6可知：18­冠­6超分子可识别的碱金属离子是________。[即时性自测]1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）（1）形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。（）（2）配位键是一种特殊的共价键。（）（3）配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。（）（4）Cu（OH）2既能溶于盐酸又能溶于氨水，是因为Cu（OH）2显两性。（）（5）Ca2＋与NH3形成的配合物比Cu2＋与NH3形成的配合物更稳定。（）（6）含有多种分子的混合物就是超分子。（）（7）超分子不仅能与分子结合也可结合某些离子。（）2．我国科学家制得了SiO2超分子纳米管，其微观结构如图所示，下列叙述中正确的是（）A．SiO2是两性氧化物，既可与NaOH反应又可与HF反应B．SiO2超分子纳米管可能选择性结合某些分子或离子C．SiO2是光导纤维的成分，具有导电性D．水晶和玛瑙主要成分均为SiO2，均属于共价晶体3．回答下列问题：（1）配合物[Ag（NH3）2]OH的中心离子是________，配位原子是________，配位数是________，它的电离方程式是____________________。（2）向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是________________________。（3）[Ag（NH3）2]OH含有的化学键种类有________．A．离子键B．σ键C．π键D．氢键E．配位键（4）1mol[Ag（NH3）2]OH含有的σ键数目为：________个。技能素养提升点配位化合物的结构与性质[例]大环配位体可用于金属蛋白质化学模拟，合成离子载体等；如图为冠醚（大环配位体）和某金属离子（M）形成的一种大环配合物。回答下列问题：（1）该大环配合物中含有的化学键为________（填字母）。a．极性键b．非极性键c．配位键d．金属键（2）该物质中非金属元素的电负性由小到大的顺序为____________。（3）在冠醚中，C原子的杂化类型为________，O原子的杂化类型为________。（4）冠醚中的O原子能和M离子形成配位键的原因：________________________________________________________________________。eq\x(状元随笔)配位键的形成条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。[提升]（1）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，沉淀的物质的量分别为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：________，CoCl3·5NH3：________，CoCl3·4NH3（绿色和紫色）：________。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，中心离子的配位数都是________。（2）向黄色的三氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN=Fe(SCN)3＋3KCl表示。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，还能以其他个数比配合。请按要求填空：①Fe3＋与SCN－反应时，Fe3＋提供________，SCN－提供________，二者通过配位键结合。②所得Fe3＋与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，含该离子的配合物的化学式是________；③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：_____________________________________________________________。[关键能力]配位化合物的结构与性质1．配位化合物的结构（1）定义：通常把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。其中：金属离子（原子）叫做中心离子（原子），中性分子或者阴离子叫做配体。例如把CuSO4固体溶于足量水中就会生成[Cu(H2O)4]SO4（硫酸四水合铜）称为配位化合物，[Cu(H2O)4]2＋（四水合铜离子）称为络（配）离子。在[Cu(H2O)4]2＋中，Cu2＋是中心离子，H2O是配体，即H2O是电子给予体。（2）组成①中心离子：一般是金属离子，常见的有Fe2＋、Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Ni2＋等，特别是过渡金属离子很容易形成配合物，这是因为多数过渡金属的离子含有空轨道。②配体：含有孤电子对的分子或离子，如NH3、CO、H2O、Cl－、Br－、I－、SCN－、CN－等。③配位数：直接同中心离子（或原子）配位的配体的数目为该中心离子（或原子）的配位数。一般中心离子（或原子）的配位数是2、4、6、8。（3）结构组成：在配合物[Co(NH3)6]Cl3中，Co3＋为中心离子，6个NH3分子为配体。中心离子与配体构成配合物的内界，通常把它们放在括号内，Cl－称为配合物的外界。内、外界之间以离子键结合，在水中全部电离。2．配合物的形成对物质性质的影响（1）配合物对物质溶解性的影响一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含过量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。（2）离子颜色的改变当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异，颜色发生变化就是一种常见的现象，我们根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。例如，Fe3＋与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是血红色的。反应的离子方程式如下：Fe3＋＋nSCN－=[Fe(SCN)n]3－n（3）稳定性增强——配合物在生命科学中的应用配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。eq\x(状元随笔)配位键与共价键的区别：（1）形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。（2）配位键与普通共价键实质是相同的。它们都被成键原子双方共用，如在NHeq\o\al(＋,4)中有三个普通共价键、一个配位键，但四者是完全相同的。（3）同普通共价键一样，配位键可以存在于分子之中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子之中（如NHeq\o\al(＋,4)）。形成性自评1．向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象说法正确的是（）A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋C．配位化合物中只有配位键D．在配离子[Cu（NH3）4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道2．下列不属于配位化合物的是（）A．[Cu(H2O)4]SO4·H2OB．[Ag(NH3)2]OHC．KAl(SO4)2·12H2OD．Na[Al(OH)4]3．下列关于配位化合物的叙述中正确的是（）①过渡金属配合物远比主族金属配合物多②[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对，两者结合形成配位键③配位化合物中必定存在配位键④配位键仅存在于配位化合物中A．①②④ B．①④C．①③ D．①②③4．配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。请指出配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数（）A．Cu2＋、NH3、＋2、4 B．Cu＋、NH3、＋1、4C．Cu2＋、OH、＋2、2 D．Cu2＋、NH3、＋2、25．气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示。请将图中你认为是配位键的斜线加上箭头。6.回答下列问题：（1）向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀，再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到深蓝色溶液，继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。下列说法不正确的是________(填字母)。a．[Cu(NH3)4]SO4组成元素中电负性最大的是N元素b．CuSO4晶体及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中S原子的杂化方式均为sp3c．[Cu(NH3)4]SO4·H2O所含有的化学键有离子键、共价键和配位键d．NH3分子内的H—N—H键角大于H2O分子内的H—O—H键角e．SOeq\o\al(2－,4)的立体构型为正四面体形f．[Cu(NH3)4]2＋中，N原子是配位原子g．NH3分子中氮原子的轨道杂化方式为sp2杂化（2）配离子[Cu(NH3)2(H2O)2]2＋的中心离子是________，配体是________，配位数为________，其含有微粒间的作用力类型有________。

配合物与超分子参考答案新知预习一、1．蓝色沉淀溶解深蓝色晶体血红色2．共用电子对电子对给予－接受键孤电子对空轨道给予接受3．金属离子配体或配位体配位键配位化合物（配合物）二、1．分子间相互作用2．（1）C60（2）K＋、Rb＋即时性自测1．（1）√（2）√（3）√（4）×（5）×（6）×（7）√2．答案：B3．答案：（1）Ag＋N2[Ag（NH3）2]OH=[Ag（NH3）2]＋＋OH－（2）先有白色沉淀，后来白色沉淀溶解（3）A、B、E（4）9NA技能素养例解析：（1）该化合物的C—C键为非极性建；C—H、C—O键为极性键；O→M键为配位键；（2）非金属元素有C、H、O，根据电负性规律，电负性由小到大的顺序为H<C<O；（3）由该物质的键线式可知，C元素原子均形成4个单键，采用sp3杂化，每个O原子连接2个C原子，其价电子对数为2＋eq\f(1,2)×（6－2×1）＝4，采用sp3杂化；（4）O原子成键后，含2对孤对电子，金属离子M有空轨道，所以两者能形成配位键。答案：（1）abc（2）H<C<O（3）sp3sp3（4）O原子成键后，含2对孤对电子，金属离子M有空轨道，所以两者能形成配位键提升解析：（1）由题意知，四种配合物中每1个配合物所含自由氯离子的数目分别为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，最后两种应互为同分异构体。（2）Fe3＋和SCN－形成配合物时，Fe3＋提供空轨道，SCN－提供孤电子对，Fe3＋和SCN－以11和15形成络离子时，写化学式要用Cl－和K＋分别平衡络离子的电荷，使络合物呈电中性。答案：（1）①[Co(NH3)6]Cl3[Co(NH3)5Cl]Cl2[Co(NH3)4Cl2]Cl②它们互为同分异构体③6（2）①空轨道孤电子对②[Fe(SCN)]Cl2③FeCl3＋5KSCN=K2[Fe(SCN)5]＋3KCl形成性自评1．解析：发生的反应为Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)，Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，Cu2＋转化为配离子，浓度减小，A错误；[Cu(NH3)4]2＋是深蓝色的，B正确；配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键，C错误；Cu2＋具有空轨道，而NH3具有孤电子对，所以Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对，D错误。答案：B2．解析：C中KAl(SO4)2·12H2O属于复盐，不是配合物。答案：C3．解析：①许多过渡金属离子（或原子）都有接受孤电子对的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多，①正确；②配离子中中心原子提供空轨道，配体提供孤电子对，所以[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键，②正确；③配合物中一定含有配位键，③正确；④配位键不仅存在于配位化合物中，其他化合物中也可能有配位键，例如铵根离子中，④错误。答案：D4．解析：配合物[Cu(NH3)4](OH)2中，Cu2＋为中心离子，NH3为配体，电