第20課配合物（原卷版）

第20課配合物1．掌握配位鍵的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的配位化合物的成鍵特征。2．了解配位化合物的存在與應(yīng)用，如配位化合物在醫(yī)藥科學(xué)催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。一、配位鍵1.定義：成鍵原子或離子一方提供，另一方提供而形成的鍵，這類“電子對(duì)給予—接受”鍵被稱為配位鍵。提供空軌道的或稱為中心原子或中心離子，提供孤電子對(duì)的原子對(duì)應(yīng)的或稱為配體或配位體。例如：[Cu(H2O)4]2+，Cu2+是中心離子，H2O是配體。2.形成條件①成鍵原子一方能提供。②成鍵原子另一方能提供。如反應(yīng)NH3+H+=NH4+，NH3中的N上有1對(duì)孤電子對(duì)，H+中有空軌道，二者通過(guò)配位鍵結(jié)合形成NH4+,NH4+的形成可表示如下：【易錯(cuò)提醒】①孤電子對(duì)：分子或離子中，沒(méi)有跟其他原子的電子對(duì)就是孤電子對(duì)。如分子中中心原子分別有、、個(gè)孤電子對(duì)。含有孤電子對(duì)的微粒：分子如CO、NH3、H2O、有機(jī)胺等分子，離子如SCN—、Cl—、CN—、NO2—等。②含有空軌道的微粒：過(guò)渡金屬的或。一般是過(guò)渡金屬的原子或離子如：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co3+、Ni;還有H+、Al3+、B、Mg2+等主族元素或。一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)過(guò)渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目基本上是固定的，如Ag+形成2個(gè)配位鍵，Cu2+形成4個(gè)配位鍵等。3.表示方法(電子對(duì)給體)AB(電子對(duì)接受體)或AB。如H3O+的電子式為結(jié)構(gòu)式為；[Cu(H2O)4]2+的結(jié)構(gòu)式為4.特征：配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵，具有性和性。一般來(lái)說(shuō)，多數(shù)過(guò)渡金屬的原子或離子形成配位鍵的是基本不變的，如Ag＋形成個(gè)配位鍵；Cu2＋形成個(gè)配位鍵等?！疽族e(cuò)提醒】①配位鍵實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價(jià)鍵，孤電子對(duì)是由成鍵原子一方提供，另一原子只提供空軌道；而普通共價(jià)鍵中的共用電子對(duì)是由兩個(gè)成鍵原子共同提供的。②與普通共價(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NH4+)。③相同原子間形成的配位鍵與它們之間形成的共價(jià)單鍵相同，如中的4個(gè)NH(鍵能、鍵長(zhǎng)和鍵角)相同，故其結(jié)構(gòu)式也可表示為,NH4+的空間結(jié)構(gòu)是形。④配位鍵一般是共價(jià)鍵，屬于鍵。二、配合物1.定義通常把金屬離子或原子(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。如氫氧化二氨合銀{[Ag(NH3)2]OH}、硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4]SO4}等2.組成配合物由(提供空軌道)和(提供孤電子對(duì))組成，分界和界，以[Cu(NH3)4]SO4為例：①中心原子(離子):提供，接受。配合物的中心粒子一般是帶正電荷的或，具有接受孤電子對(duì)的，通常是過(guò)渡元素的或，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。②配體：提供的離子或分子，配體可以是種或種。如分子CO、NH3、H2O等，陰離子F—、CN—、Cl—等。配體中直接同中心原子配位的叫做配位原子。配位原子必須有。③配位數(shù)：直接同中心原子(離子)的分子或離子的叫中心原子(離子)的配位數(shù)。如[Fe(CN)6]3—中Fe3+的配位數(shù)為6。中心原子或離子的配位數(shù)一般為2、4、6、8等。配位數(shù)不一定等于配位鍵或配體的數(shù)目。④內(nèi)界和外界：配合物分為內(nèi)界和外界，其中配離子稱為界，與內(nèi)界發(fā)生電性匹配的稱為外界，外界和內(nèi)界以鍵相結(jié)合。⑤配離子的電荷數(shù)：配離子的電荷數(shù)等于中心原子或離子與配體總電荷的。如[Co(NH3)5C1]n+中，中心離子為Co3+，n=2【易錯(cuò)提醒】①配合物在水溶液中電離成界和界兩部分，如[Co(NH3)5C1]Cl2=[Co(NH3)5C1]2++2C1—,而內(nèi)界微粒很難電離(電離程度很小),因此，配合物[Co(NH3)5C1]Cl2內(nèi)界中的C1—不能被Ag+沉淀，只有外界的C1—才能與AgNO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀。②有些配合物沒(méi)有界，如Ni(CO)4就無(wú)界。③配合物不一定含有鍵，如Ni(CO)4就無(wú)鍵。④含有配位鍵的化合物不一定是物；但配合物一定含有鍵。如NH4Cl等銨鹽中銨根離子雖有配位鍵，但一般不認(rèn)為是物。3.常見(jiàn)的配合物及其制?、賉Cu(H2O)4]2+【實(shí)驗(yàn)32p95】實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)原理Cu2+＋4H2O===[Cu(H2O)4]2+實(shí)驗(yàn)用品①CuSO4 ②CuCl2③CuBr2④NaCl⑤K2SO4⑥KBr、點(diǎn)滴板、蒸餾水實(shí)驗(yàn)步驟取上述少量6種固體于點(diǎn)滴板，分別加蒸餾水溶解，觀察現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①②③三種溶液呈色④⑤⑥三種溶液呈色實(shí)驗(yàn)結(jié)論Cu2+在水溶液中常顯藍(lán)色，溶液呈藍(lán)色與Cu2+和H2O有關(guān)，與SO42、Cl、Br、Na+、K+無(wú)關(guān)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)證明，硫酸銅晶體和Cu2+的水溶液呈藍(lán)色，實(shí)際上是Cu2+和H2O形成的[Cu(H2O)4]2+呈藍(lán)色。[Cu(H2O)4]2+叫做四水合銅離子。②[Cu(NH3)4](OH)2：Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2【實(shí)驗(yàn)33p96】實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)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↓實(shí)驗(yàn)用品0.1mol/LCuSO4、1mol/L氨水、95%乙醇、試管、玻璃棒實(shí)驗(yàn)步驟向盛有4mL0.1mol/LCuSO4溶液的試管里滴加幾滴1mol/L氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)添加氨水并振蕩試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；再向試管中加入極性較小的溶劑（如加入8mL95%乙醇），并用玻璃棒摩檫試管壁，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象加入氨水后首先生成沉淀，繼續(xù)加入氨水后藍(lán)色沉淀溶解形成溶液。加入乙醇后又析出晶體。實(shí)驗(yàn)結(jié)論深藍(lán)色晶體是[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓實(shí)驗(yàn)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)證明，無(wú)論在得到的深藍(lán)色透明溶液中，還是在析出的深藍(lán)色晶體中，深藍(lán)色都是由于存在[Cu(NH3)4]2+，中心離子是Cu2+，而配體是NH3，配位數(shù)為4③K3Fe(SCN)6：Fe3++nSCN—[Fe(SCN)n]3n(n=1~6),常寫為Fe3++3SCN—Fe(SCN)3【實(shí)驗(yàn)34p97】實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)原理Fe3++nSCN=[Fe(SCN)n]3n，n=1~6，隨SCN的濃度而異，可用于鑒別Fe3+實(shí)驗(yàn)用品0.1mol/LFeCl3溶液、0.1mol/LKSCN溶液；試管、膠頭滴管。實(shí)驗(yàn)步驟向盛有少量0.1mol/LFeCl3溶液的試管中加1滴0.1mol/LKSCN溶液，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象FeCl3溶液變?yōu)樯?。?shí)驗(yàn)說(shuō)明Fe3+的檢驗(yàn)方法：KSCN法、苯酚法、亞鐵氰化鉀法。④[Ag(NH3)2]Cl：AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl【實(shí)驗(yàn)35p97】實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)原理AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl實(shí)驗(yàn)用品0.1mol/LNa、0.1mol/LAgNO3、1mol/L氨水、試管、玻璃棒實(shí)驗(yàn)步驟向盛有少量0.1mol/LNa溶液的試管里滴幾滴0.1mol/LAgNO3溶液，產(chǎn)生難溶于水白色的1mol/L氨水，振蕩，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象白色的1mol/L氨水后消失，得到澄清的溶液實(shí)驗(yàn)結(jié)論制得了[Ag(NH3)2]Cl溶液實(shí)驗(yàn)說(shuō)明AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl反應(yīng)生成[Ag(NH3)2]Cl溶液4.配合物的形成對(duì)性質(zhì)的影響①對(duì)溶解性的影響一些難溶于水的金屬氫氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含過(guò)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顏色的改變當(dāng)簡(jiǎn)單離子形成配離子時(shí)，其性質(zhì)往往有很大差異。發(fā)生變化就是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，根據(jù)的變化就可以判斷是否有配離子生成。如Fe3+與SCN—形成硫氰化鐵配離子，F(xiàn)e3++3SCNFe(SCN)3其溶液顯色。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，配合物越。當(dāng)作為中心離子的金屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的有關(guān)。例如，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，因此血紅素中的Fe2+與分子結(jié)合后，就很難再與分子結(jié)合，血紅素失去輸送的功能，從而導(dǎo)致人體中毒。5.配合物的應(yīng)用超過(guò)百萬(wàn)種的配合物在醫(yī)藥科學(xué)、化學(xué)催化劑、新型分子材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。（1）在生命體中的應(yīng)用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(葉綠素——的配合物,血紅素——的配合物,酶——含的配合物,維生素B12——配合物))（2）在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(王水溶金——,電解氧化鋁的助熔劑——,熱水瓶膽鍍銀——))（3）在醫(yī)藥中的應(yīng)用——抗癌藥物、。?問(wèn)題一配位鍵的形成及特點(diǎn)【典例1】下列各種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()A．配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵B．NH4NO3、CuSO4·5H2O都含有配位鍵C．共價(jià)鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對(duì)電子【變式11】下列微粒中含配位鍵的是()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【變式12】鋅的某種配合物結(jié)構(gòu)如圖所示，已知該配合物中碳原子形成的環(huán)狀結(jié)構(gòu)均為平面結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．該配合物中非金屬元素電負(fù)性最小的是氫B．1mol該配合物中通過(guò)螯合作用形成的配位鍵有6molC．該配合物受熱時(shí)首先斷裂的配位鍵是氧鋅鍵D．該配合物中存在、兩種大π鍵?問(wèn)題二配合物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用【典例2】關(guān)于[Cr(H2O)4Cl2]Cl的說(shuō)法正確的是()A．中心原子的化合價(jià)為＋1價(jià)B．配位數(shù)是6C．配體為水分子，外界為Cl－D．在其水溶液中加入AgNO3溶液，不產(chǎn)生白色沉淀【變式21】配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于離子檢驗(yàn)，下列說(shuō)法不正確的是()A．此配合物中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵、非極性鍵B．配離子為[Fe(CN)5(NO)]2－，中心離子為Fe3＋，配位數(shù)為6，配位原子有C和NC．1mol配合物中σ鍵數(shù)目為12NAD．該配合物為離子化合物，易電離，1mol配合物電離共得到3NA陰、陽(yáng)離子【變式22】配合物在許多方面有著廣泛的應(yīng)用。下列敘述不正確的是()A．CuSO4溶液呈天藍(lán)色是因?yàn)楹衃Cu(H2O)4]2＋B．魔術(shù)表演中常用一種含硫氰化鐵配離子的溶液來(lái)代替血液C．[Ag(NH3)2]＋是化學(xué)鍍銀的有效成分D．除去硝酸銨溶液中的Ag＋，可向其中加入過(guò)量氨水1．硫代硫酸鈉(Na2S2O3)俗稱海波或大蘇打，作為配體用于浸Ag、Au等。S2O可以看作是SO中的一個(gè)O被S原子代替的產(chǎn)物，其中替代O的S稱端基S原子，另一個(gè)則是中心S原子。下列說(shuō)法正確的是A．兩個(gè)硫原子均可作為配位原子B．只有端基S原子可作為原子C．只有中心S原子作為原子D．兩個(gè)硫原子均不可作為配位原子2．化學(xué)式為K4[Fe(CN)6]的配合物常用作為抗結(jié)劑少量添加在食鹽中，而KCN卻是一種極具毒性的鹽類，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．K4[Fe(CN)6]配合物在水中溶解并能完全解離出K+、Fe2+和CNB．K4[Fe(CN)6]配合物的配體是CN，配位數(shù)是6，其晶體中有離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵C．[Fe(CN)6]4配離子的中心離子Fe2+提供6個(gè)空軌道，配體CN提供孤電子對(duì)D．KCN的劇毒性是由CN引起3．下列關(guān)于配位化合物的敘述，不正確的是A．配位化合物中必定存在配位鍵B．配位化合物中只有配位鍵C．[Fe(SCN)6]3中的Fe3+提供空軌道，SCN中的硫原子提供孤電子對(duì)形成配位鍵D．許多過(guò)渡元素的離子(如Cu2+、Ag+等)和某些主族元素的離子或分子(如NH3、OH等)都能形成配合物4．水合硫酸四氨合銅[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4在工業(yè)上用途廣泛，主要用于印染、纖維、殺蟲劑及制備某些含銅的化合物。下列敘述正確的是A．[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4中的空間構(gòu)型為平面三角型B．[Cu(NH3)4(H2O)2]2+中存在離子鍵、配位鍵和極性共價(jià)鍵C．NH3分子中HNH鍵的角小于H2O分子中HOH鍵的健角D．NH3和H2O與Cu2+的配位能力：NH3>H2O5．下列關(guān)于配位化合物的敘述中，錯(cuò)誤的是A．配位化合物中必定存在配位鍵B．含有配位鍵的化合物一定是配位化合物C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空軌道，O原子提供孤電子對(duì)，兩者結(jié)合形成配位鍵D．配位化合物在化學(xué)催化劑、醫(yī)學(xué)科學(xué)、材料化學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用6．配位化合物廣泛應(yīng)用于日常生活、工業(yè)生產(chǎn)及科研中。例如Ni2+與丁二酮肟生成鮮紅色的丁二酮肟鎳沉淀，該反應(yīng)可用于檢驗(yàn)Ni2+。已知：有的配體只含一個(gè)配位原子，只能提供一對(duì)孤對(duì)電子與中心原子形成配位鍵，這種配體被稱為單齒配體，能提供兩個(gè)及以上的配位原子的配體被稱為多齒配體，多齒配體與同一中心離子(或原子)通過(guò)螯合配位成環(huán)而形成的配合物為螯合物?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)丁二酮肟鎳是否屬于螯合物(填“是”或“否”)，其配位數(shù)為，含有化學(xué)鍵的類型有。a．氫鍵

b．配位鍵

c．極性鍵

d．非極性鍵(2)實(shí)驗(yàn)室常用鄰二氮菲()檢驗(yàn)Fe2+，生成橙紅色的鄰二氮菲亞鐵絡(luò)離子，選擇pH范圍為2～9的原因是。(3)絕大部分過(guò)渡金屬都能與CO分子形成穩(wěn)定的羰基配合物，且配位鍵的形成可使金屬價(jià)層電子滿足18電子規(guī)律，即中心原子的價(jià)電子數(shù)+配體提供的總電子數(shù)=18，則Fe(CO)x中Fe的配位數(shù)x的數(shù)值為。(4)Cr3+配位能力很強(qiáng)，極易形成配位數(shù)為6的八面體結(jié)構(gòu)，例如CrCl3?6H2O就有3種水合異構(gòu)體，其中一種結(jié)構(gòu)取1mol與足量的AgNO3溶液反應(yīng)，生成2mol白色沉淀，則該配合物的化學(xué)式為。(5)[Ni(NH3)4]2+具有對(duì)稱的空間構(gòu)型，[Ni(NH3)4]2+中的兩個(gè)NH3被兩個(gè)Cl－取代，能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，中心離子Ni2+的雜化方式可能為。a．sp3b．dsp2c．sp2d．sp(6)物質(zhì)在外磁場(chǎng)的作用下會(huì)發(fā)生磁化現(xiàn)象，在磁場(chǎng)中物質(zhì)的磁性可分為順磁性、反磁性和鐵磁性，中心離子或原子上含有未成對(duì)電子的物質(zhì)具有順磁性，下列配離子中具有順磁性的是。A．[Cr(OH)4]－ B．[Cu(CN)4]3? C．[ZnCl4]2? D．[Fe(CN)6]4?1．下列有關(guān)、、的說(shuō)法正確的是A．的空間構(gòu)型為三角錐形B．鍵角大于C．極易溶于水的原因是分子間存在氫鍵D．與形成的中，由提供孤電子對(duì)形成配位鍵2．茜草中的茜素與、生成的紅色配合物X是最早使用的媒染染料之一。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A．A1與O形成配位鍵時(shí)，O提供孤電子對(duì)B．配合物X中的配位數(shù)為6C．配合物X所含的元素中，第一電離能最大的是CaD．茜素分子間存在范德華力、氫鍵3．Fe、HCN與K2CO3在一定條件下發(fā)生如下反應(yīng)：Fe+6HCN+2K2CO3=K4Fe(CN)6+H2+2CO2+2H2O。下列說(shuō)法正確的是A．此化學(xué)方程式中涉及的第二周期元素的電負(fù)性大小的順序?yàn)镺<N<CB．配合物K4Fe(CN)6的中心離子的價(jià)電子排布式為3d6，該中心離子的配位數(shù)是10C．1molHCN分子中含有