鲁科版选择性必修2第2章第3节离子键配位键与金属键课件（42张）

第3节离子键、配位键与金属键学习目标1.通过离子键知识学习,认识离子键的本质。结合常见的离子化合物的实例,认识物质的构成微粒、微粒间相互作用与物质性质的关系。2.通过配位键知识学习,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。3.通过金属键知识学习,知道金属键的特点与金属某些性质的关系。任务分项突破课堂小结提升学科素养测评任务分项突破学习任务1离子键自主梳理1.概念阴、阳离子通过

形成的化学键。2.形成条件成键原子所属元素的电负性差值越大,原子之间越

得失电子而形成离子键。一般认为,当成键原子所属元素的电负性差值大于1.7时,原子间才可能形成离子键。3.实质阴、阳离子之间的

。当静电作用中同时存在的

和

达到平衡时,体系的能量

,形成稳定的离子化合物。静电作用容易静电作用引力斥力最低4.特征离子键没有

性和饱和性,因此在以离子键相结合的化合物所形成的晶体中,每个离子周围

的离子,这种情况下体系能量更低。5.离子极化在相互的电场作用下,阴、阳离子中的电子分布会发生相对偏移。这种在电场的作用下产生的离子中电子分布发生偏移的现象称为离子极化。离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道发生重叠,从而使得许多离子键不同程度地显示共价性,继而导致键长缩短、键能增加,甚至出现键型变异。如AgF→AgCl→AgBr→AgI,共价性依次增强,且AgI以共价键为主。方向尽可能多地排列带异性电荷互动探究探究离子键的形成问题1:金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键吗?提示:不一定。金属元素与非金属元素也有可能形成共价键,如Al、Cl两种元素以共价键形成AlCl3。问题2:如何理解“静电作用”?提示:静电作用包括静电吸引和静电排斥,是阴、阳离子之间静电吸引力与电子和电子之间、原子核和原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。问题3:在以离子键结合的化合物中,每个离子周围能无限制地排列带异性电荷的离子吗?提示:不能。虽然离子键没有方向性和饱和性,但离子周围排列带异性电荷的离子数目的多少取决于离子周围空间的大小,即阴、阳离子的相对大小,故饱和性是相对的。归纳拓展离子键与共价键对比键型离子键共价键概念阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键原子间通过共用电子形成的化学键成键方式通过得失电子达到稳定结构通过形成共用电子达到稳定结构成键微粒阴、阳离子原子成键本质静电作用静电作用形成条件活泼金属元素与活泼非金属元素化合时形成离子键同种或不同种非金属元素化合时形成共价键(稀有气体元素除外)题组例练C1.(2021·甘肃兰州期中)下列关于离子键的说法中,正确的是(

)A.PCl3和BF3两种分子中,每个原子的最外层都具有8电子稳定结构B.NaOH是离子化合物,该物质中只含有离子键C.某化合物在熔融状态下能导电,该化合物一定含离子键D.NaHSO4在熔融状态下不仅破坏了离子键,还破坏了共价键解析:BF3中B原子最外层有6个电子,不满足8电子稳定结构,故A错误;NaOH是离子化合物,存在钠离子和氢氧根离子间的离子键及氢氧根离子中氧氢原子间的极性共价键,故B错误;在熔融状态下能导电的化合物一定存在离子键,属于离子化合物,故C正确;NaHSO4在熔融状态下,电离出钠离子和硫酸氢根离子,破坏了离子键,没有破坏共价键,故D错误。2.(2021·广东惠州期末)研究化学键有助于人们理解物质的某些性质,下列物质中既含离子键又含共价键的是(

)A.CaCl2 B.SO2 C.H2SO4 D.KNO3D题后悟道离子键与离子化合物(1)离子化合物中一定有离子键,可能还有共价键。简单离子组成的离子化合物中只有离子键;复杂离子(原子团)组成的离子化合物中既有离子键又有共价键,既可能是极性共价键,又可能是非极性共价键。例如:①只含有离子键:MgO、NaCl、MgCl2;②含有极性共价键和离子键:NaOH、NH4Cl、Na2SO4;③含有非极性共价键和离子键:Na2O2、CaC2等。(2)共价化合物中只有共价键,一定没有离子键。这是因为共价化合物在分子状态时没有带电荷的阴、阳离子,如HCl、CO2、CH4等。学习任务2配位键自主梳理1.配位键的形成(1)概念:成键的两个原子一方提供

,另一方提供能接受孤电子对的

而形成的化学键,叫作配位键。(2)成键粒子:原子或离子。(3)成键条件及表示方法:一方(如A)是能够提供孤电子对的原子,另一方(如B)具有能够接受孤电子对的空轨道。常用符号

表示。2.配合物(1)定义:一般来说,组成中

的物质称为配位化合物,简称配合物。孤电子对空轨道A→B含有配位键(2)常见配合离子:二氨合银离子化学式为

;四水合铜离子化学式为

;四氨合铜离子化学式为

等。(3)配离子结构:配离子由两部分构成,提供空轨道的称为

.

,提供孤电子对的称为

。(4)应用:配合物在生命体中大量存在,在尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域也有着广泛的应用。在科学研究和生产实践中,人们经常利用金属离子和与其配位的物质的性质不同,进行溶解、沉淀或萃取操作来达到分离提纯、分析检测等目的。[Ag(NH3)2]+[Cu(H2O)4]2+[Cu(NH3)4]2+中心原子或中心离子配体互动探究实验过程实验现象[实验1]CuCl2固体溶于水,溶液为黄绿色,加水稀释过程中,溶液由黄绿色变为蓝色[实验2]①试管中溶液变为黄色,②试管中溶液为无色

[实验3]先产生白色沉淀,后沉淀溶解,向溶液中加入10%葡萄糖水浴加热,试管内壁得到光亮的银镜[实验4]①中产生蓝色沉淀,滴加氢氧化钠溶液至过量,沉淀不溶解;②中先产生蓝色沉淀,继续滴加浓氨水,沉淀溶解,得到深蓝色溶液探究1配合物的制备问题1:根据上述实验现象能得出什么结论?提示:问题2:外界条件的变化能影响配合物的存在形式吗?探究2配合物的组成问题3:配位键与共价键有什么区别与联系?提示:配位键与共价键有相似之处,但形成配位键的共用电子是由一方提供,而不是由双方共同提供的;共价键的共用电子对由双方共同提供。问题4:配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些?提示:[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。问题5:如何表示[Cu(NH3)4]2+中的配位键?提示:归纳拓展配合物的组成及性质1.配合物的组成配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示:(1)中心原子或离子:提供空轨道,如Fe、Ni、Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等,常见的是过渡金属的原子或离子。(2)配体:提供孤电子对的原子、分子或离子。①原子:常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子;②分子:如H2O、NH3、CO、醇等;③阴离子:如X-(Cl-、Br-、I-)、OH-、SCN-、CN-、RCOO-等。(3)配位数:直接与中心原子配位的原子或离子数目。如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位数为6。(4)配离子的电荷数:等于中心原子或离子和配位体总电荷数的代数和,如[Co(NH3)5Cl]n+中的n=2。(5)内界和外界:配合物分为内界和外界,与内界发生电性匹配的阳离子或阴离子称为外界,外界和内界以离子键相结合。2.配合物溶于水的电离情况配合物中外界离子能电离出来,而内界离子不能电离出来,通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数,从而可以确定其配离子、中心离子和配位体。1.(2021·四川绵阳练习)配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验。设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法不正确的是(

)A.此配合物中存在离子键、配位键、极性键B.配离子为[Fe(CN)5(NO)]2-,中心离子为Fe3+,配位数为6C.1mol配合物中σ键数目为10NAD.该配合物为离子化合物,易电离,1mol配合物电离共得到3NA个阴、阳离子题组例练C解析:Na+与[Fe(CN)5(NO)]2-间存在离子键,NO分子、CN-与Fe3+形成配位键,碳氮之间、氮氧之间存在极性共价键,A正确;NO分子、CN-与Fe3+形成配位键,共有6个,B正确;1mol配合物中σ键数目为(5×2+1×2)×NA=12NA,C错误;配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]为离子化合物,电离出2个Na+与1个[Fe(CN)5(NO)]2-,所以1mol配合物电离共得到3NA个阴、阳离子,D正确。2.(2021·四川达州期末)向盛有硫酸铜蓝色溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色溶液,再加无水乙醇得到深蓝色晶体。下列说法正确的是(

)A.深蓝色溶液中含有的主要有色离子为[Cu(H2O)4]2+B.NH3与Cu2+间的配位键比H2O与Cu2+间的配位键弱C.加无水乙醇的目的是降低生成的配合物的溶解度D.1mol[Cu(H2O)4]2+中含有σ键的数目为16NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)C解析:由题意可知,硫酸铜蓝色溶液中存在四水合铜离子,向溶液中加入氨水时,蓝色的四水合铜离子与氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀,继续加入氨水,氢氧化铜蓝色沉淀与氨水反应生成深蓝色的四氨合铜离子,加入无水乙醇降低硫酸四氨合铜的溶解度,使溶液中硫酸四氨合铜析出得到深蓝色晶体。深蓝色溶液中含有的主要有色离子为四氨合铜离子,故A错误;实验时蓝色的四水合铜离子转化为深蓝色的四氨合铜离子,说明氨分子与铜离子形成的配位键强于水分子与铜离子形成的配位键,故B错误;加入无水乙醇能降低硫酸四氨合铜的溶解度,使溶液中硫酸四氨合铜析出得到深蓝色晶体,故C正确;四水合铜离子中铜离子与4个水分子形成的配位键属于σ键,每个水分子中含有2个σ键,则1mol离子中含有的σ键的数目为1×(4+2×4)×NA=12NA,故D错误。题后悟道配位键和共价键的异同(1)相同点:本质相同,都是由共用电子形成的化学键。(2)不同点:典型的共价键的共用电子是由成键原子双方共同提供的,配位键的成键原子是由一方单独提供,另一方只提供空轨道。学习任务3金属键自主梳理1.金属键及其实质(1)概念:金属中“

”和

之间的强的相互作用。(2)实质:金属键在本质上是一种

作用。(3)特征:①金属键

性和

性;②金属键中的电子在整个三维空间里运动,属于

固态金属。微点拨:金属键可以视为一种特殊形式的共价键,可以看成是整块金属中所有原子共用所有电子。自由电子金属阳离子电性无方向饱和整块2.金属键与金属性质金属不透明,具有金属光泽及良好的

和

,这些性质都与

密切相关。导电性导热性金属键互动探究经典的金属键理论叫作“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”,金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。比较先进的金属键理论还有金属能带理论。该理论是用分子轨道理论说明金属键本质的理论。金属原子间组成若干分子轨道,它是一组扩展到整块金属的非定域轨道,且相邻的分子轨道间能级差很小,形成一个能带,各不同能量的能带排列起来,形成能带结构。探究金属键本质与应用问题1:金属原子核外所有的电子都是自由电子吗?自由电子专属于某一个金属阳离子吗?提示:“电子气理论”认为金属中的自由电子是指金属易失去的价电子,而不是金属原子核外所有的电子。自由电子不专属于某一个金属阳离子,而是为整个金属晶体所共有。问题2:金属为什么具有金属光泽?提示:当光线投射到金属的表面上时,自由电子能够吸收所有频率的光,并迅速释放,使得金属不透明并具有金属光泽。问题3:金属为什么易导电?提示:在金属晶体中,存在着许多自由电子,这些自由电子的运动是没有一定方向的,但在外加电场的作用下自由电子就会发生定向运动,因而形成电流,所以金属容易导电。问题4:金属为什么易导热?提示:金属容易导热,是由于自由电子运动时与金属离子碰撞,把能量从温度高的部分传到温度低的部分,从而使整块金属达到相同的温度。归纳拓展金属键对金属性质的影响(1)金属键越强,金属熔点、沸点越高。(2)金属键越强,金属硬度越大。(3)金属键越强,金属越难失电子,一般金属性越弱。如Na的金属键强于K,则Na比K难失电子,金属性Na比K弱。(4)金属键越强,金属原子的电离能越大。1.下列叙述正确的是(

)A.金属键具有方向性与饱和性B.金属键的本质是一种电性作用C.金属导电是因为在外加电场作用下产生了自由电子D.常温下,金属单质都以金属晶体的形式存在题组例练B解析:金属键没有方向性和饱和性,故A错误;金属中含有自由电子,与外加电场无关,故C错误;常温下,汞为液态,故D错误。A2.物质结构理论推出:金属键越强,其金属的硬度越大,熔点、沸点越高。且研究表明,一般来说,金属阳离子半径越小,所带电荷越多,则金属键越强。由此判断下列说法错误的是(

)A.硬度:Mg>Al B.熔点、沸点:Mg>CaC.硬度:Mg>K D.熔点、沸点:Ca>K解析:Mg、Al的电子层数相同,核电荷数大的离子半径小,价电子数Al>Mg,离子半径Al3+<Mg2+,所以金属键Al>Mg,故Al的硬度大于Mg,A错误;Mg、Ca价电子数相同,Ca的电子层数多,离子半径Ca2+>Mg2+,所以金属键Mg>Ca,故熔点、沸点Mg>Ca,B正确;离子半径Mg2+<Na+<K+,所以金属键Mg>K,故硬度Mg>K,C正确;Ca、K位于同一周期,价电子数Ca>K,离子半径K+>Ca2+,金属键Ca>K,故熔点、沸点Ca>K,D正确。题后悟道金属键强弱的比较方法金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数,原子半径越大,价电子数越少,金属键越弱;原子半径越小,价电子数越多,金属键越强。课堂小结提升【知识整合】【易错提醒】1.误认为离子键只存在静电引力。离子键既有阴、阳离子之间的静电引力作用,也有电子与电子及原子核与原子核之间的斥力作用。2.误认为只有金属与非金属之间形成离子键。一些特殊的不含金属的化合物也存在离子键,例如铵盐中铵根离子与酸根离子间也存在离子键。3.误认为金属键只有金属阳离子与自由电子之间的电性引力。金属键也存在电子与电子、原子核与原子核之间的斥力。4.误认为物质中只要存在阳离子就一定存在阴离子。金属或合金中只存在金属阳离子,不存在阴离子(自由电子相当于阴离子)。学科素养测评有些汽车安装了安全气囊,气囊中装有叠氮化钠(NaN3)等固体粉末。一旦汽车发生强烈的撞击,叠氮化钠将迅速分解生成钠和氮气(N2),使安全气囊打开,起到保护作用。此后气体通过气囊上的小孔迅速消散,气囊收缩。(1)写出叠氮化钠发生分解反应的化学方程式:

。

有些汽车安装了安全气囊,气囊中装有叠氮化钠(NaN3)等固体粉末。一旦汽车发生强烈的撞击,叠氮化钠将迅速分解生成钠和氮气(N2),使安全气囊打开,起到保护作用。此后气体通过气囊上的小孔迅速消散,气