第20课配合物（原卷版）

第20课配合物1．掌握配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征。2．了解配位化合物的存在与应用，如配位化合物在医药科学催化反应和材料化学等领域的应用。一、配位键1.定义：成键原子或离子一方提供，另一方提供而形成的键，这类“电子对给予—接受”键被称为配位键。提供空轨道的或称为中心原子或中心离子，提供孤电子对的原子对应的或称为配体或配位体。例如：[Cu(H2O)4]2+，Cu2+是中心离子，H2O是配体。2.形成条件①成键原子一方能提供。②成键原子另一方能提供。如反应NH3+H+=NH4+，NH3中的N上有1对孤电子对，H+中有空轨道，二者通过配位键结合形成NH4+,NH4+的形成可表示如下：【易错提醒】①孤电子对：分子或离子中，没有跟其他原子的电子对就是孤电子对。如分子中中心原子分别有、、个孤电子对。含有孤电子对的微粒：分子如CO、NH3、H2O、有机胺等分子，离子如SCN—、Cl—、CN—、NO2—等。②含有空轨道的微粒：过渡金属的或。一般是过渡金属的原子或离子如：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co3+、Ni;还有H+、Al3+、B、Mg2+等主族元素或。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目基本上是固定的，如Ag+形成2个配位键，Cu2+形成4个配位键等。3.表示方法(电子对给体)AB(电子对接受体)或AB。如H3O+的电子式为结构式为；[Cu(H2O)4]2+的结构式为4.特征：配位键是一种特殊的共价键，具有性和性。一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的是基本不变的，如Ag＋形成个配位键；Cu2＋形成个配位键等。【易错提醒】①配位键实质上是一种特殊的共价键，孤电子对是由成键原子一方提供，另一原子只提供空轨道；而普通共价键中的共用电子对是由两个成键原子共同提供的。②与普通共价键一样，配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4],也可以存在于离子中(如NH4+)。③相同原子间形成的配位键与它们之间形成的共价单键相同，如中的4个NH(键能、键长和键角)相同，故其结构式也可表示为,NH4+的空间结构是形。④配位键一般是共价键，属于键。二、配合物1.定义通常把金属离子或原子(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)以结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如氢氧化二氨合银{[Ag(NH3)2]OH}、硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4}等2.组成配合物由(提供空轨道)和(提供孤电子对)组成，分界和界，以[Cu(NH3)4]SO4为例：①中心原子(离子):提供，接受。配合物的中心粒子一般是带正电荷的或，具有接受孤电子对的，通常是过渡元素的或，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。②配体：提供的离子或分子，配体可以是种或种。如分子CO、NH3、H2O等，阴离子F—、CN—、Cl—等。配体中直接同中心原子配位的叫做配位原子。配位原子必须有。③配位数：直接同中心原子(离子)的分子或离子的叫中心原子(离子)的配位数。如[Fe(CN)6]3—中Fe3+的配位数为6。中心原子或离子的配位数一般为2、4、6、8等。配位数不一定等于配位键或配体的数目。④内界和外界：配合物分为内界和外界，其中配离子称为界，与内界发生电性匹配的称为外界，外界和内界以键相结合。⑤配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心原子或离子与配体总电荷的。如[Co(NH3)5C1]n+中，中心离子为Co3+，n=2【易错提醒】①配合物在水溶液中电离成界和界两部分，如[Co(NH3)5C1]Cl2=[Co(NH3)5C1]2++2C1—,而内界微粒很难电离(电离程度很小),因此，配合物[Co(NH3)5C1]Cl2内界中的C1—不能被Ag+沉淀，只有外界的C1—才能与AgNO3溶液反应产生沉淀。②有些配合物没有界，如Ni(CO)4就无界。③配合物不一定含有键，如Ni(CO)4就无键。④含有配位键的化合物不一定是物；但配合物一定含有键。如NH4Cl等铵盐中铵根离子虽有配位键，但一般不认为是物。3.常见的配合物及其制取①[Cu(H2O)4]2+【实验32p95】实验装置 实验原理Cu2+＋4H2O===[Cu(H2O)4]2+实验用品①CuSO4 ②CuCl2③CuBr2④NaCl⑤K2SO4⑥KBr、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①②③三种溶液呈色④⑤⑥三种溶液呈色实验结论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33p96】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/LCuSO4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沉淀，继续加入氨水后蓝色沉淀溶解形成溶液。加入乙醇后又析出晶体。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4③K3Fe(SCN)6：Fe3++nSCN—[Fe(SCN)n]3n(n=1~6),常写为Fe3++3SCN—Fe(SCN)3【实验34p97】实验装置 实验原理Fe3++nSCN=[Fe(SCN)n]3n，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35p97】实验装置实验原理AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl实验用品0.1mol/LNa、0.1mol/LAgNO3、1mol/L氨水、试管、玻璃棒实验步骤向盛有少量0.1mol/LNa溶液的试管里滴几滴0.1mol/LAgNO3溶液，产生难溶于水白色的1mol/L氨水，振荡，观察实验现象实验现象白色的1mol/L氨水后消失，得到澄清的溶液实验结论制得了[Ag(NH3)2]Cl溶液实验说明AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl反应生成[Ag(NH3)2]Cl溶液4.配合物的形成对性质的影响①对溶解性的影响一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH—、Cl—、Br—、I—、CN—的溶液中，形成的配合物。如Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH—②颜色的改变当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。发生变化就是一种常见的现象，根据的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN—形成硫氰化铁配离子，Fe3++3SCNFe(SCN)3其溶液显色。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，配合物越。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的有关。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，因此血红素中的Fe2+与分子结合后，就很难再与分子结合，血红素失去输送的功能，从而导致人体中毒。5.配合物的应用超过百万种的配合物在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域有广泛的应用。（1）在生命体中的应用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(叶绿素——的配合物,血红素——的配合物,酶——含的配合物,维生素B12——配合物))（2）在生产生活中的应用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(王水溶金——,电解氧化铝的助熔剂——,热水瓶胆镀银——))（3）在医药中的应用——抗癌药物、。►问题一配位键的形成及特点【典例1】下列各种说法中错误的是()A．配位键是一种特殊的共价键B．NH4NO3、CuSO4·5H2O都含有配位键C．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子【变式11】下列微粒中含配位键的是()①N2Heq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(5))②CH4③OH－④NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))⑤Fe(CO)3⑥Fe(SCN)3⑦H3O＋⑧[Ag(NH3)2]OHA．①②④⑦⑧B．③④⑤⑥⑦C．①④⑤⑥⑦⑧ D．全部【变式12】锌的某种配合物结构如图所示，已知该配合物中碳原子形成的环状结构均为平面结构。下列说法错误的是A．该配合物中非金属元素电负性最小的是氢B．1mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6molC．该配合物受热时首先断裂的配位键是氧锌键D．该配合物中存在、两种大π键►问题二配合物的结构、性质及其应用【典例2】关于[Cr(H2O)4Cl2]Cl的说法正确的是()A．中心原子的化合价为＋1价B．配位数是6C．配体为水分子，外界为Cl－D．在其水溶液中加入AgNO3溶液，不产生白色沉淀【变式21】配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验，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、非极性键B．配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心离子为Fe3＋，配位数为6，配位原子有C和NC．1mol配合物中σ键数目为12NAD．该配合物为离子化合物，易电离，1mol配合物电离共得到3NA阴、阳离子【变式22】配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是()A．CuSO4溶液呈天蓝色是因为含有[Cu(H2O)4]2＋B．魔术表演中常用一种含硫氰化铁配离子的溶液来代替血液C．[Ag(NH3)2]＋是化学镀银的有效成分D．除去硝酸铵溶液中的Ag＋，可向其中加入过量氨水1．硫代硫酸钠(Na2S2O3)俗称海波或大苏打，作为配体用于浸Ag、Au等。S2O可以看作是SO中的一个O被S原子代替的产物，其中替代O的S称端基S原子，另一个则是中心S原子。下列说法正确的是A．两个硫原子均可作为配位原子B．只有端基S原子可作为原子C．只有中心S原子作为原子D．两个硫原子均不可作为配位原子2．化学式为K4[Fe(CN)6]的配合物常用作为抗结剂少量添加在食盐中，而KCN却是一种极具毒性的盐类，下列说法错误的是A．K4[Fe(CN)6]配合物在水中溶解并能完全解离出K+、Fe2+和CNB．K4[Fe(CN)6]配合物的配体是CN，配位数是6，其晶体中有离子键、共价键和配位键C．[Fe(CN)6]4配离子的中心离子Fe2+提供6个空轨道，配体CN提供孤电子对D．KCN的剧毒性是由CN引起3．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NH3、OH等)都能形成配合物4．水合硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4在工业上用途广泛，主要用于印染、纤维、杀虫剂及制备某些含铜的化合物。下列叙述正确的是A．[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4中的空间构型为平面三角型B．[Cu(NH3)4(H2O)2]2+中存在离子键、配位键和极性共价键C．NH3分子中HNH键的角小于H2O分子中HOH键的健角D．NH3和H2O与Cu2+的配位能力：NH3>H2O5．下列关于配位化合物的叙述中，错误的是A．配位化合物中必定存在配位键B．含有配位键的化合物一定是配位化合物C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键D．配位化合物在化学催化剂、医学科学、材料化学等领域都有广泛的应用6．配位化合物广泛应用于日常生活、工业生产及科研中。例如Ni2+与丁二酮肟生成鲜红色的丁二酮肟镍沉淀，该反应可用于检验Ni2+。已知：有的配体只含一个配位原子，只能提供一对孤对电子与中心原子形成配位键，这种配体被称为单齿配体，能提供两个及以上的配位原子的配体被称为多齿配体，多齿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。回答下列问题：(1)丁二酮肟镍是否属于螯合物(填“是”或“否”)，其配位数为，含有化学键的类型有。a．氢键

b．配位键

c．极性键

d．非极性键(2)实验室常用邻二氮菲()检验Fe2+，生成橙红色的邻二氮菲亚铁络离子，选择pH范围为2～9的原因是。(3)绝大部分过渡金属都能与CO分子形成稳定的羰基配合物，且配位键的形成可使金属价层电子满足18电子规律，即中心原子的价电子数+配体提供的总电子数=18，则Fe(CO)x中Fe的配位数x的数值为。(4)Cr3+配位能力很强，极易形成配位数为6的八面体结构，例如CrCl3∙6H2O就有3种水合异构体，其中一种结构取1mol与足量的AgNO3溶液反应，生成2mol白色沉淀，则该配合物的化学式为。(5)[Ni(NH3)4]2+具有对称的空间构型，[Ni(NH3)4]2+中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，中心离子Ni2+的杂化方式可能为。a．sp3b．dsp2c．sp2d．sp(6)物质在外磁场的作用下会发生磁化现象，在磁场中物质的磁性可分为顺磁性、反磁性和铁磁性，中心离子或原子上含有未成对电子的物质具有顺磁性，下列配离子中具有顺磁性的是。A．[Cr(OH)4]－ B．[Cu(CN)4]3− C．[ZnCl4]2− D．[Fe(CN)6]4−1．下列有关、、的说法正确的是A．的空间构型为三角锥形B．键角大于C．极易溶于水的原因是分子间存在氢键D．与形成的中，由提供孤电子对形成配位键2．茜草中的茜素与、生成的红色配合物X是最早使用的媒染染料之一。下列说法错误的是A．A1与O形成配位键时，O提供孤电子对B．配合物X中的配位数为6C．配合物X所含的元素中，第一电离能最大的是CaD．茜素分子间存在范德华力、氢键3．Fe、HCN与K2CO3在一定条件下发生如下反应：Fe+6HCN+2K2CO3=K4Fe(CN)6+H2+2CO2+2H2O。下列说法正确的是A．此化学方程式中涉及的第二周期元素的电负性大小的顺序为O<N<CB．配合物K4Fe(CN)6的中心离子的价电子排布式为3d6，该中心离子的配位数是10C．1molHCN分子中含有