2023年新版選擇性必修第二冊(cè) 第15講 配合物與超分子 學(xué)案

第15講第15講配合物與超分子考點(diǎn)導(dǎo)航考點(diǎn)導(dǎo)航知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)一：一、配合物1．配位鍵(1)概念：成鍵原子一方提供孤電子對(duì)，另一方提供空軌道形成的共價(jià)鍵。微點(diǎn)撥配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵。配位鍵中的共用電子對(duì)是由成鍵單方提供的，而其他的共價(jià)鍵的共用電子對(duì)是由成鍵雙方提供的。配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵。配位鍵中的共用電子對(duì)是由成鍵單方提供的，而其他的共價(jià)鍵的共用電子對(duì)是由成鍵雙方提供的。(2)配位鍵的形成條件①成鍵原子一方能提供。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。②成鍵原子另一方能提供。如H＋、Al3＋、B及過渡金屬的原子或離子。(3)配位鍵同樣具有和。一般來說，多數(shù)過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目是基本不變的，如Ag＋形成2個(gè)配位鍵；Cu2＋形成4個(gè)配位鍵等。【答案】孤電子對(duì)空軌道飽和性方向性2．配位化合物(1)配合物的概念：把金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均為配合物。【答案】配位鍵(2)配合物的形成實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)離子方程式滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)，氨水過量后沉淀逐漸，滴加乙醇后析出色晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2O、溶液白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的無色溶液上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要是配離子的形成。以配離子[Cu(NH3)4]2＋為例，NH3分子中氮原子的進(jìn)入Cu2＋的，Cu2＋與NH3分子中的氮原子通過形成配位鍵。配離子[Cu(NH3)4]2＋可表示為。【答案】藍(lán)色沉淀溶解深藍(lán)Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)、Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－血紅Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3AgCl＋2NH3=[Ag(NH3)2]Cl孤電子對(duì)空軌道共用氮原子提供的孤電子對(duì)(3)配合物的組成配合物[Cu(NH3)4]SO4其組成如下圖所示：①中心原子是的原子。中心原子一般都是帶正電荷的陽(yáng)離子(此時(shí)又叫中心離子)，過渡金屬離子最常見的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。②配體是的陰離子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配體中的原子叫做配位原子。配位原子必須是含有孤電子對(duì)的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。③配位數(shù)是直接與中心原子形成的的數(shù)目。如[Fe(CN)6]4－中配位數(shù)為?！敬鸢浮刻峁┛哲壍澜邮芄码娮訉?duì)提供孤電子對(duì)直接同中心原子配位配位鍵6【即學(xué)即練1】1．下列關(guān)于配合物的說法中正確的是A．化學(xué)式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物中配體是Cl－和H2O，配位數(shù)是9B．含有配位鍵的物質(zhì)一定是配位化合物C．配合物[Ag(NH3)2]Cl中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵和非極性鍵D．向硫酸銅溶液中滴加過量的氨水，溶液呈深藍(lán)色是因?yàn)榇嬖赱Cu(NH3)4]2+配離子【答案】D【解析】A．該配合物中：中心原子為Ti，配體是氯離子和水，配位數(shù)為6，A錯(cuò)誤；B．氯化銨中氮原子和氫原子之間存在一個(gè)配位鍵，但氯化銨不是配位化合物，B錯(cuò)誤；C．配合物中內(nèi)界和外界之間為離子鍵，中心原子和配位原子之間為配位鍵，配體中氮原子和氫原子之間為極性共價(jià)鍵，不存在非極性鍵，C錯(cuò)誤；D．硫酸銅中加過量氨水形成四氨合銅配離子，為深藍(lán)色，D正確；故選D。2．下列說法正確的是A．配合物配位數(shù)為6B．配合物中，配位體為和，為內(nèi)界C．配合物中和以離子鍵結(jié)合D．在和中都存在配位鍵【答案】D【解析】A．配合物，內(nèi)界有4個(gè)氨分子作為配位體，所以配位數(shù)為4，故A錯(cuò)誤；B．配合物中，配位體為，為內(nèi)界，故B錯(cuò)誤；C．配合物中和以配位鍵結(jié)合，故C錯(cuò)誤；D．在中，氮原子提供孤電子對(duì)，氫離子有空軌道，它們之間形成配位鍵，中也存在配位鍵，故D正確。故選D。3．下列分子或離子中不能作為配合物的配體的是A． B． C．H2O D．NO【答案】A【解析】A．中，N原子的最外層電子全部用于形成化學(xué)鍵，不存在孤對(duì)電子，不能作為配體，A符合題意；B．中，S原子的最外層有兩對(duì)孤對(duì)電子，可作為配合物的配體，B不符合題意；C．H2O中，O原子的最外層有兩對(duì)孤對(duì)電子，可作為配合物的配體，C不符合題意；D．NO中，N原子的最外層有一對(duì)孤對(duì)電子，可作為配合物的配體，D不符合題意；故選A。4．配合物可用于離子檢驗(yàn)，下列說法不正確的是A．此配合物中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵B．配離子為，中心離子為，配位原子為NC．1mol配合物中含有12molσ鍵D．該配合物為離子化合物，易電離，1mol配合物電離得到陰陽(yáng)離子共4mol【答案】B【解析】A．

Na+與之間存在離子鍵，CN?與Fe3+之間存在配位鍵，CN?中碳原子與氮原子之間存在極性鍵，A項(xiàng)正確；B．

配合物Na3[Fe(CN)6]中，配離子為，中心離子為Fe3+，配位原子為C，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．

CN?中碳原子與氮原子之間存在1個(gè)σ鍵，CN?與Fe3+之間的配位鍵屬于σ鍵，則1mol配合物Na3[Fe(CN)6]中σ鍵為(6+6)mol=12mol，C項(xiàng)正確；D．

該配合物為離子化合物，易電離，其電離方程式為Na3[Fe(CN)6]=3Na++，1mol該配合物電離得到陰、陽(yáng)離子共4mol，D項(xiàng)正確；故選B。知識(shí)點(diǎn)二：二、超分子1．概念：由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。微點(diǎn)撥超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。2．超分子的實(shí)例(1)分離C60和C70(2)冠醚識(shí)別堿金屬離子冠醚是皇冠狀的分子，可有不同大小的空穴適配不同大小的堿金屬離子。(3)超分子兩個(gè)的重要特征——、?！敬鸢浮糠肿幼R(shí)別自組裝【即學(xué)即練2】1．下列關(guān)于超分子的敘述中正確的是A．超分子就是高分子 B．超分子都是無限伸展的C．形成超分子的微粒都是分子 D．超分子具有分子識(shí)別和自組裝的特征【答案】D【解析】A．超分子通常是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，有的是高分子，有的不是，故A錯(cuò)誤；B．超分子這種分子聚集體有的是無限伸展的，有的的是有限的，故B錯(cuò)誤；C．形成超分子的微粒也包括離子，故C錯(cuò)誤；D．超分子的特征是分子識(shí)別和自組裝，故D正確。答案選D。2．某超分子的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法不正確的是A．此超分子中含有酰胺基B．的分子式為C14H10，其一氯代物有3種C．此超分子屬于高分子D．此超分子完全燃燒后會(huì)生成CO2，干冰晶胞中CO2的配位數(shù)為12【答案】C【解析】A．從此超分子的結(jié)構(gòu)圖中可以看出，分子中含有多個(gè)酰胺基，A正確；B．分子中有14個(gè)碳原子，不飽和度為10，則分子式為C14H10，該分子中有3種氫原子(帶?號(hào)位置)，則其一氯代物有3種，B正確；C．此超分子的相對(duì)分子質(zhì)量小于10000，則不屬于高分子，C不正確；D．此超分子中含有碳元素，完全燃燒后會(huì)生成CO2，干冰晶胞中CO2分子位于頂點(diǎn)和面心，配位數(shù)為=12，D正確；故選C。易錯(cuò)易錯(cuò)精析1．水分子在特定條件下容易得到一個(gè)H＋，形成水合氫離子(H3O＋)。下列對(duì)上述過程的描述不合理的有哪些？①氧原子的雜化類型發(fā)生了改變②粒子的形狀發(fā)生了改變③粒子的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變④粒子中的鍵角發(fā)生了改變【細(xì)剖精析】水中氧原子以sp3雜化形成4個(gè)軌道，其中2個(gè)軌道是由孤電子對(duì)占據(jù)的，依據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型，孤電子對(duì)也參與互相排斥，水的空間構(gòu)型為V形。在一定條件下水與氫離子結(jié)合形成配位鍵，這樣氧原子與3個(gè)氫原子間的共用電子對(duì)和剩下的一對(duì)孤電子對(duì)相互排斥形成了三角錐形分子；同時(shí)其鍵角也發(fā)生改變，形成的粒子兼有水和氫離子的性質(zhì)。故只有①不正確。2．將白色的無水CuSO4溶解于水中，溶液呈藍(lán)色，是因?yàn)樯闪艘环N呈藍(lán)色的配位數(shù)是4的配離子。請(qǐng)寫出生成此配離子的離子方程式。【細(xì)剖精析】Cu2＋＋4H2O=[Cu(H2O)4]2＋3．氣態(tài)氯化鋁(Al2Cl6)是具有配位鍵的化合物，分子中原子間成鍵關(guān)系為。請(qǐng)將圖中你認(rèn)為是配位鍵的斜線加上箭頭?！炯?xì)剖精析】配位鍵的箭頭指向提供空軌道的一方。氯原子最外層有7個(gè)電子，通過一個(gè)共用電子對(duì)就可以形成一個(gè)單鍵，另有三對(duì)孤電子對(duì)。所以氯化鋁(Al2Cl6)中與兩個(gè)鋁原子形成共價(jià)鍵的氯原子中，有一個(gè)是配位鍵，氯原子提供電子，鋁原子提供空軌道。4.在四水合銅離子中，銅離子與水分子之間的化學(xué)鍵是如何形成的？該化學(xué)鍵如何表示？【細(xì)剖精析】在四水合銅離子中，Cu2＋與H2O分子之間的化學(xué)鍵是由水分子提供孤電子對(duì)給予Cu2＋，Cu2＋接受H2O分子的孤電子對(duì)形成的。該化學(xué)鍵可表示為：。能力拓展能力拓展1．配位鍵與共價(jià)鍵的關(guān)系(1)形成過程不同：配位鍵實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價(jià)鍵，在配位鍵中一方提供孤電子對(duì)，另一方提供具有能夠接受孤電子對(duì)的空軌道。普通共價(jià)鍵的共用電子對(duì)是由成鍵原子雙方共同提供的。(2)配位鍵與普通共價(jià)鍵的實(shí)質(zhì)相同。它們都被成鍵原子雙方共用，如在NHeq\o\al(＋,4)中有三個(gè)普通共價(jià)鍵、一個(gè)配位鍵，但四者是完全相同的。(3)同普通共價(jià)鍵一樣，配位鍵可以存在于分子中[如Ni(CO)4]，也可以存在于離子中(如NHeq\o\al(＋,4))。2．配合物的形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)溶解性的影響：一些難溶于水的金屬氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶于含過量Cl－、Br－、I－、CN－和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。(2)顏色的改變：當(dāng)簡(jiǎn)單離子形成配離子時(shí)，顏色常發(fā)生變化，根據(jù)顏色的變化可以判斷是否有配離子生成。如Fe3＋與SCN－在溶液中可生成配位數(shù)為1～6的配離子，這種配離子的顏色是血紅色的，反應(yīng)的離子方程式如下：Fe3＋＋nSCN－=[Fe(SCN)n]3－n(n＝1～6)。(3)穩(wěn)定性增強(qiáng)：配合物具有一定的穩(wěn)定性，配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心原子的金屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。如血紅素中的Fe2＋與CO分子形成的配位鍵比Fe2＋與O2分子形成的配位鍵強(qiáng)，因此血紅素中的Fe2＋與CO分子結(jié)合后，就很難再與O2分子結(jié)合，使血紅蛋白失去輸送O2的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。3．配合物內(nèi)界中共價(jià)鍵數(shù)目的判斷若配體為單核離子如Cl－等，可以不予計(jì)入，若為分子，需要用配體分子內(nèi)的共價(jià)鍵數(shù)乘以該配體的個(gè)數(shù)，此外，還要加上中心原子與配體形成的配位鍵，這也是σ鍵。例如：配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl的共價(jià)鍵數(shù)為3×4＋4＋2＝18。配位鍵存在于一定的化合物中，形成配位鍵的兩個(gè)不同原子所扮演的角色不同，一個(gè)原子提供孤電子對(duì)，另外一個(gè)原子提供空軌道，這對(duì)孤電子對(duì)維系著兩個(gè)原子，從而形成了兩個(gè)原子間的配位鍵。所以形成配位鍵的條件是存在能夠提供孤電子對(duì)的原子或離子，另外還要具有能夠接受電子對(duì)的空軌道的原子或離子。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．下列各種說法中錯(cuò)誤的是A．形成配位鍵的條件是一方有空軌道，一方有孤電子對(duì)B．共價(jià)鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對(duì)電子C．配位化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子D．配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵【答案】B【解析】A．微粒間形成配位鍵的條件是：一方是能夠提供孤電子對(duì)的原子或離子，另一方是能夠接受孤電子對(duì)的空軌道的原子或離子，故A正確；B．形成共價(jià)鍵的成鍵原子不一定有未成對(duì)電子，如配位鍵中就是一方提供電子對(duì)，雙方共用，故B錯(cuò)誤；C．配位化合物中，配體可以是H2O、NH3、CO等含有孤電子對(duì)的分子，也可以是F-、Cl-、CN-等含有孤電子對(duì)的陰離子，故C正確；D．配位鍵又稱配位共價(jià)鍵，是一方提供孤電子對(duì)，一方提供空軌道形成的，是一種特殊的共價(jià)鍵，故D正確；答案選B。2．下列物質(zhì)中都存在離子鍵、極性鍵和配位鍵的是A．過氧化鈉、硫酸四氨合銅、氫化鈉 B．硝酸銨、氫氧化二氨合銀、硫酸銨C．硫酸、氮化鈣、氫氧化鋇 D．氯化銨、氫氧化鈉、雙氧水【答案】B【解析】A．Na2O2中存在離子鍵和非極性鍵，NaH中只存在離子鍵，均不存在極性鍵和配位鍵，A不符合題意；B．NH4NO3、[Ag(NH3)2]OH、(NH4)2SO4中均存在離子鍵、極性鍵和配位鍵，B符合題意；C．H2SO4中不存在離子鍵，Ca3N2中只存在離子鍵，Ba(OH)2中不存在配位鍵，C不符合題意；D．NaOH中不存在配位鍵，H2O2中只有共價(jià)鍵，D不符合題意；故選B。3．下列有關(guān)配合物的說法正確的是A．該配合物的配體只有水分子B．該配合物中提供空軌道C．該配合物與足量溶液反應(yīng)可生成沉淀D．中心離子的配位數(shù)為5【答案】B【解析】A．該配合物的配體是水分子和溴離子，故A錯(cuò)誤；B．該配合物的中心微粒是Cr3+，中心微粒在形成配位鍵時(shí)提供空軌道，故B正確；C．配合物溶干水，只能電離出外界離子，1mol該配合物與足量AgNO3溶液反應(yīng)可生成1molAgBr沉淀，故C錯(cuò)誤；D．該配合物中心離子的配體是水分子和溴離子，配位數(shù)為6，故D錯(cuò)誤；故答案選B。4．+3價(jià)Co的八面體配合物CoClm·nNH3，中心原子的配位數(shù)為6，若1mol配合物與AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，則m和n的值是A．m=1、n=5 B．m=3、n=3 C．m=3、n=4 D．m=3、n=5【答案】C【解析】+3價(jià)Co的八面體配合物CoClm·nNH3，根據(jù)電荷守恒，m=3；中心原子的配位數(shù)為6，若1mol配合物與AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，說明外界有1個(gè)氯離子，則配體為2個(gè)氯離子、4個(gè)NH3，n=4，故選C。5．Fe在自然界中分布廣泛，F(xiàn)e3+可與H2O、F-、SCN-等配體形成配位數(shù)為6的配離子。下列說法錯(cuò)誤的是A．Fe3+與H2O形成配離子時(shí)O提供孤對(duì)電子B．Fe3+的核外有23種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子C．Fe3+與SCN-形成的配離子為[Fe(SCN)6]3+D．Fe3+與SCN-形成的配合離子穩(wěn)定性強(qiáng)于與H2O形成的配合離子【答案】C【解析】A．Fe3+與H2O形成配離子時(shí)，F(xiàn)e3+提供空軌道，O提供孤對(duì)電子，A項(xiàng)正確；B．由于每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)均不相同且Fe為26號(hào)元素，則Fe3+的核外有23種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同的電子，B項(xiàng)正確；C．Fe3+與SCN-形成的配離子為[Fe(SCN)6]3-，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．含F(xiàn)e3+的溶液中加入SCN-，溶液會(huì)變?yōu)檠t色，說明Fe3+與SCN-形成的配合離子穩(wěn)定性強(qiáng)于與H2O形成的配合離子，D項(xiàng)正確；答案選C。6．對(duì)物質(zhì)的研究可改善我們的生活。下列描述錯(cuò)誤的是A．納米晶體會(huì)有不同于大塊晶體的特性，主要原因是晶體的表面積增大B．用X射線衍射攝取石英玻璃和水晶的粉末得到的圖譜是相同的C．超分子具有分子識(shí)別與自組裝的特征D．等離子體和離子液體都具有良好的導(dǎo)電性【答案】B【解析】A．納米晶體的表面積更大，因此有不同于大塊晶體的特性，A正確；B．石英玻璃為非晶態(tài)SiO2，水晶為晶態(tài)SiO2，二者研成粉末攝取的X射線衍射圖譜不相同，B錯(cuò)誤；C．分子識(shí)別與自組裝是超分子的特征，C正確；D．等離子體和離子液體都具有良好的導(dǎo)電性，D正確；故答案為B。7．下列關(guān)于超分子和配合物的敘述不正確的是A．細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)B．利用超分子的分子識(shí)別特征，可以分離C60和C70C．配位化合物中配位鍵強(qiáng)度都很大，因而配合物都很穩(wěn)定D．配離子[Fe(CN)5(NO)]2-的中心離子為Fe3+，配位數(shù)為6，配位原子為C和N【答案】C【解析】A．細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)，生物體的細(xì)胞即是由各種生物分子自組裝而成，A正確；B．C60和C70的分子直徑不同，利用超分子的“分子識(shí)別”特性可以將C60和C70分離開來，B正確；C．含有孤電子對(duì)和含有空軌道的原子之間形成配位鍵，配位鍵屬于共價(jià)鍵，有的配合物很穩(wěn)定，有的很不穩(wěn)定，C錯(cuò)誤；D．配離子[Fe(CN)5(NO)]2-的中心離子為Fe3+，提供空軌道，NO和CN-與Fe3+形成配位鍵，配位數(shù)為6，C和N有孤對(duì)電子，作為配位原子，D正確；故選C。8．某超分子的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)超分子的描述不正確的是A．超分子就是高分子B．超分子的特征是分子識(shí)別和分子自組裝C．圖示中的超分子是兩個(gè)不同的分子通過氫鍵形成的分子聚集體D．圖示中的超分子中的N原子采取sp2、sp3兩種雜化方式【答案】A【解析】A．超分子通常是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，超分子不同于高分子，A錯(cuò)誤；B．超分子的特征是分子識(shí)別和分子自組裝，例如細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)，生物體的細(xì)胞即是由各種生物分子自組裝而成，B正確；C．超分子通常是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，圖示中的超分子是兩個(gè)不同的分子通過氫鍵形成的分子聚集體，C正確；D．圖示中的超分子中的N原子有雙鍵、單鍵，則采取sp2、sp3雜化，D正確；故選A。9．利用超分子可分離和。將、混合物加入一種空腔大小適配的杯酚中進(jìn)行分離的流程如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是A．該流程體現(xiàn)了超分子具有“分子識(shí)別”的特征B．杯酚分子中存在大鍵C．杯酚與形成氫鍵D．與金剛石晶體類型不同【答案】C【解析】A．利用杯酚分離和體現(xiàn)