新教材高中化第三章晶体结构与性质第四节配合物与超分子课件新人教版选择性必修第二册

第四节配合物与超分子第三章2021素养目标1.知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征,了解配位化合物的存在与应用,培养证据推理与模型认知的核心素养。2.了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。通过不同聚集状态物质的重要应用,认识化学技术和社会之间的相互关系,培养科学态度和社会责任的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.无水CuSO4是白色的,CuSO4·5H2O晶体是蓝色的,CuSO4溶液是蓝色的。2.FeCl3溶液是棕黄色的,向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色。【自主梳理】

一、配合物1.配位键与配合物(1)部分固体物质及其溶液的颜色化合物CuSO4CuCl2CuBr2NaClK2SO4KBr固体颜色白色绿色深褐色白色白色白色溶液颜色蓝色蓝色蓝色无色无色无色结论呈蓝色的物质是水合铜离子,可表示为[Cu(H2O)4]2+,叫做四水合铜离子(2)配位键由一个原子单方面提供孤电子对而另一个原子接受孤电子对形成的共价键,即“电子对给予—接受”键被称为配位键。[Cu(H2O)4]2+可表示为:

(3)配合物金属离子(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,称为配位化合物,简称配合物。

NH4Cl不属于配位化合物

2.配合物的形成实验

实验操作实验现象滴加氨水后,试管中首先出现蓝色沉淀,氨水过量后沉淀逐渐溶解,滴加乙醇后析出深蓝色晶体

乙醇的极性较小,降低了盐的溶解度溶液颜色变成红色先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解【微思考】(1)共价键有饱和性,但NH3为什么仍能与H+结合生成

呢?提示

NH3有孤电子对,H+有空轨道,NH3中的孤电子对进入H+的空轨道,两者共用形成配位键。(2)形成配位键时提供孤电子对的粒子通常有哪些?提示

提供孤电子对的粒子通常是含第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素形成的分子或离子,如NH3、CO、H2O、F-、Cl-、OH-、CN-、SCN-等。(3)配位键中提供空轨道的粒子通常有哪些?提示

配位键可提供空轨道的粒子有H+、B、Al;过渡金属的离子或原子,如Cu2+、Fe2+、Ag+、Zn2+等。3.配合物的用途配合物广泛存在于自然界中,跟人类生活有密切关系。例如,在人和动物体内起输送氧气作用的血红素,是

Fe2+的配合物。配合物在生产和科学技术方面的应用也很广泛。二、超分子1.定义超分子是由两种或两种以上的分子

通过分子间相互作用形成的分子聚集体。2.重要特征

超分子是广义的,包括离子分子识别和自组装。3.超分子实例(1)“杯酚”分离C60和C70。(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(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)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子(

)(5)超分子是相对分子质量很大的有机化合物(

)√√√××2.下列叙述中错误的是(

)A.超分子内部分子之间通过共价键相结合B.非晶体基本构成微粒的排列是无周期性重复排列C.液晶具有各向异性D.超分子具有分子识别和自组装两个重要特征答案

A解析

超分子内部分子之间通过非共价键或分子间作用力等相结合;超分子具有分子识别和自组装两个重要特征。所以A不正确。3.(1)下列不属于配合物的是

。

A.[Cu(NH3)4]SO4·H2O

B.[Ag(NH3)2]OHC.KAl(SO4)2·12H2O D.Na[Al(OH)4](2)在含配位键的[Fe(SCN)]2+中,提供空轨道接受孤电子对的微粒是

;画出配合物离子[Cu(NH3)4]2+中的配位键

。

课堂篇素养提升探究配位键的特点及其对物质性质的影响【问题探究】(1)已知CuSO4溶液中呈蓝色的物质是一种配离子,该配离子的化学式是什么?该配离子是怎样形成的?该配离子的中心离子、配体是什么?该配离子的配位数是多少?提示

蓝色的配离子是[Cu(H2O)4]2+。Cu2+提供空轨道,H2O中的O原子提供孤电子对,形成配位键:Cu2++4H2O→

。中心离子是Cu2+,配体是H2O,配位数为4。(2)已知CuSO4溶液中加入氨水后显示深蓝色是因为形成了一种配离子,该配离子的化学式是什么?该配离子是怎样形成的?该配离子中的中心离子、配体是什么?该配离子的配位数是多少?提示

深蓝色的配离子是[Cu(NH3)4]2+。Cu2+提供空轨道,NH3中的N原子提供孤电子对,形成配位键:Cu2++4NH3→

。中心离子是Cu2+,配体是NH3,配位数为4。(3)已知向AgCl饱和溶液中加入氨水,沉淀溶解后可生成一种配合物,该配合物的化学式是什么?相应的配离子中的中心离子、配体是什么?配离子中的配位数是多少?提示

形成的配合物是[Ag(NH3)2]Cl。配合物中中心离子是Ag+,配体是NH3,配位数为2。(4)[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+哪一个离子更稳定?原因是什么?提示

[Cu(NH3)4]2+更稳定。配位原子电负性越小,越易给出孤电子对,形成的配合物越稳定。【深化拓展】1.配位键与非极性键、极性键的区别与联系共价键类型非极性键极性键配位键本质相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用成键条件(元素种类)成键原子得、失电子能力相同(同种元素)成键原子得、失电子能力不同(不同元素)成键原子一方有孤电子对(配体),另一方有空轨道(中心离子或原子)特征有方向性、饱和性2.配合物的组成金属离子或原子与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合而形成的化合物称为配位化合物。配位化合物的组成如图:一般中心原子(或中心离子)的配位数是2、4、6。3.形成配合物的条件(1)配体有孤电子对。(2)中心原子(或离子)有空轨道。4.配合物的形成对性质的影响(1)对溶解性的影响如:AgCl→[Ag(NH3)2]Cl,由不溶于水的沉淀,转变为易溶于水的物质。(2)颜色的改变当简单离子形成配离子时其性质往往有很大变化。颜色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。如Fe3+与SCN-在溶液中可生成配位数为1~6的配离子,这些配离子的颜色是红色的。(3)稳定性增强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。当中心离子相同时,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,导致血红素失去输送氧气的功能,这就是CO使人体中毒的原理。【素能应用】典例1下列微粒中含配位键的是(

)①

②CH4

③OH-

④

⑤Fe(CO)3

⑥Fe(SCN)3

⑦H3O+

⑧[Ag(NH3)2]OHA.①④⑤⑥⑦⑧ B.①②④⑦⑧C.①③④⑤⑥⑦ D.全部答案

A解析

①

中有一个H+与一个N原子间形成配位键;②CH4中4个H原子与C原子间形成共价单键,不存在配位键;③OH-中O原子与H原子间形成共价键,不存在配位键;④

中有1个H+与N原子间形成配位键;⑤Fe(CO)5中配体CO与中心原子Fe之间形成配位键;⑥Fe(SCN)3中配体SCN-与Fe3+间形成配位键;⑦H3O+中有1个H+与O原子间形成配位键;⑧[Ag(NH3)2]OH中配体NH3与Ag+间形成配位键。综合以上分析,①④⑤⑥⑦⑧中都存在配位键。【微点拨】解答有关配位键的理解和判断问题的思维流程:配位键

变式设问

(1)写出

的结构式。

提示

(2)[Ag(NH3)2]OH是强碱还是弱碱?提示

强碱变式训练1若X、Y两种粒子之间可形成配位键,则下列说法正确的是(

)A.X、Y只能是分子B.X、Y只能是离子C.若X提供空轨道,则Y至少要提供一对孤电子对D.若X提供空轨道,则配位键表示为X→Y答案

C解析

形成配位键的两种微粒可以均是分子或者均是离子,也可以一种是分子、一种是离子,但必须是一种微粒提供空轨道、另一种微粒提供孤电子对,A、B项错误,C项正确;配位键中箭头应该指向提供空轨道的X,D项错误。典例2向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液,下列对此现象的说法正确的是(

)A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的物质的量不变B.沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+C.向反应后的溶液中加入乙醇,溶液将不会发生变化,因为[Cu(NH3)4]2+不会与乙醇发生反应D.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道答案

B解析

向CuSO4溶液中加入过量氨水发生的反应是CuSO4+2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4,Cu(OH)2+2NH3·H2O+(NH4)2SO4===[Cu(NH3)4]SO4+4H2O,故A项不正确,B项正确;由于[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度,故加入乙醇会产生沉淀,C项不正确;在生成[Cu(NH3)4]2+过程中,Cu2+提供空轨道,NH3给出孤电子对,D项不正确。规律总结

准确判断配位键的方法:(1)掌握好配位键的形成条件:①一种原子或离子有空轨道,常见的可提供空轨道的是过渡元素的离子或原子,如Cu2+、Ag+、Fe、Ni等;②另一种原子或离子有孤电子对,常见的含孤电子对的配体有:分子如CO、NH3、H2O等,离子如Cl-、CN-、

等。(2)正确分析原子的最外层电子排布和成键情况。变式训练2某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,下列说法中正确的是(

)A.配体是Cl-和H2O,配位数是8B.中心离子是Ti4+,配离子是[TiCl(H2O)5]2+C.内界和外界中的Cl-的数目比是1∶2D.将1mol该配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3molAgCl沉淀答案

C解析

对于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O,中心离子是Ti3+,内界配体有一个Cl-和5个H2O分子,配位数是6,外界有两个Cl-,A、B错误,C正确;加入足量AgNO3溶液,只有外界的两个Cl-与Ag+反应生成AgCl沉淀,内界的一个Cl-不与Ag+反应,故1

mol该配合物只能生成2

mol

AgCl沉淀,D错误。【微点拨】(1)解答有关配合物的组成和性质的思维流程:(2)配合物中外界中的离子能电离出来,而内界中的离子不能电离出来。变式设问

(1)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在溶液中能电离出什么离子?提示

[TiCl(H2O)5]2+和Cl-(2)1mol[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O与足量AgNO3溶液反应,产生沉淀的物质的量是多少?提示

2

mol

素养脉络

随堂检测1.下列关于配位化合物的叙述不正确的是(

)A.配位化合物中必定存在配位键B.配位化合物中只有配位键C.[Fe(SCN)6]3-中的Fe3+提供空轨道,SCN-中的硫原子提供孤电子对形成配位键D.许多过渡元素的离子(如Cu2+、Ag+等)和某些主族元素的离子或分子(如Cl-、NH3等)能形成配合物答案

B解析

配位化合物中一定含有配位键,但也可能含有离子键等其他化学键,A正确,B错误;Fe3+、Cu2+、Ag+等过渡元素的离子有空轨道,可与有孤电子对的分子或离子形成配合物;NH3中的氮原子、SCN-中的硫原子等有孤电子对,可以形成配合物,C、D均正确。2.下列不能形成配位键的组合是(

)A.Ag+

NH3 B.H2O

H+C.Co3+

CO D.Ag+

H+答案

D解析

在A、B、C三项中,Ag+、H+、Co3+都能提供空轨道,而NH3、H2O、CO都能提供孤电子对,所以能形成配位键;D项中Ag+和H+都只能提供空轨道,无提供孤电子对的微粒,所以不能形成配位键。3.已知NH3结合H+的能力比结合Ag+的能力更强,欲使银氨溶液[Ag(NH3)2OH]转化为Ag+,最合适的试剂是(

)A.稀盐酸 B.稀硫酸C.稀硝酸 D.NaOH溶液答案

C解析

加酸中和OH-后,H+再与[Ag(NH3)2]+反应生成Ag+与

,由于AgCl、Ag2SO4分别难溶和微溶于水,所以用稀硝酸最合适。4.下列组合中,两种配合物中心离子的电荷数和配位数均相同的是(

)A.K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4B.[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4C.[Ag(NH3)2]Cl、K3[Fe(CN)6]D.[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl答案

B解析

A项,两种配合物中心离子的电荷数分别是1+和2+,配位数分别是2和4,不符合题目要求;B项,两种配合物中心离子的电荷数均是2+,配位数均是4,符合题目要求