3.4.1配合物課件高二化學(xué)人教版選擇性必修2

選擇性必修2第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四節(jié)

配合物與超分子無(wú)水CuSO4固體是白色的，但CuSO4·5H2O晶體卻是藍(lán)色的，為什么呢？CuSO4

CuSO4·5H2O

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第1課時(shí)

配合物PART01PART02能從微觀角度理解配位鍵的形成條件和表示方法，能判斷常見(jiàn)的配合物；能利用配合物的性質(zhì)去推測(cè)配合物的組成，從而形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知模型固體①CuSO4②CuCl2③CuBr2④NaCl⑤K2SO4⑥KBr顏色白色綠色深褐色白色白色白色【實(shí)驗(yàn)3-2】

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。思考：Cu2+與H2O間是通過(guò)什么化學(xué)鍵形成[Cu(H2O)4]2+呢？結(jié)論：固態(tài)二價(jià)銅鹽不一定顯藍(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)。結(jié)論修正：Cu2+在水溶液中常顯藍(lán)色。CuSO4·5H2O晶體CuCl2·2H2O晶體藍(lán)色綠色CuSO4·5H2O晶體顯藍(lán)色;CuCl2·2H2O晶體顯綠色。理論解釋：Cu2+與水結(jié)合顯藍(lán)色或綠色規(guī)律：結(jié)晶水少→多，晶體顏色綠→藍(lán)Cu2+的價(jià)層電子構(gòu)型：[Cu(H2O)4]2+的形成激發(fā)雜化H2OH2OH2OH2O配位鍵3d9,4s和4p軌道是空的。孤電子對(duì)Cu2++4H2O[

Cu(H2O)4]2+拓展分析CuOH2

H2OH2O2+OH2膽礬

(CuSO4·5H2O)可寫

[Cu(H2O)4]SO4·H2O依據(jù)反應(yīng)NH3

+H＋

=NH4

＋

，討論NH3是如何與H＋形成NH4＋的？配位鍵：由一個(gè)原子單獨(dú)提供孤電子對(duì)，另一個(gè)原子提供空軌道而形成的化學(xué)鍵，即“電子對(duì)給予—接受”鍵。實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價(jià)鍵。1.概念：由一個(gè)原子單獨(dú)提供孤電子對(duì)，另一個(gè)原子提供空軌道而形成的化學(xué)鍵，即“電子對(duì)給予—接受”鍵。實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價(jià)鍵。2.形成條件：①成鍵原子一方要有孤電子對(duì)②成鍵原子另一方必須有空軌道一.配位鍵

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。如NH3,H2O,CO,有機(jī)胺等分子；鹵離子、OH－

,CN－

,SCN－等離子。思考：結(jié)合H3O+的形成，思考配位鍵的形成過(guò)程?配位鍵與一般共價(jià)鍵有何異同?3、形成過(guò)程：中心原子(離子)空的價(jià)層軌道首先進(jìn)行雜化，然后以空的雜化軌道接受配體提供的孤電子對(duì)，從而形成配位鍵。故其結(jié)構(gòu)式也可表示為NH4+的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形配位鍵一般是共價(jià)單鍵，屬于σ鍵。思考：NH4﹢中的4個(gè)N-H(鍵能、鍵長(zhǎng)和鍵角)完全相同，4、特點(diǎn)：配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵，具有方向性和飽和性。配位鍵與共價(jià)鍵性質(zhì)完全相同。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。配位鍵一般是共價(jià)單鍵，屬于σ鍵。5、表示方法：(A提供孤電子對(duì))A→B(B提供空軌道)或A—B電子對(duì)給予體電子對(duì)接受體讀法：四水合銅離子多數(shù)金屬原子的配位數(shù)等于它的電荷的2倍。（經(jīng)驗(yàn)規(guī)律)規(guī)律：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。二、配位化合物：1.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)以配位鍵結(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等。(1)中心原子(離子)：提供空軌道的金屬離子或原子。一般是過(guò)渡金屬,必須有空軌道。(2)配位體：含孤電子對(duì)的分子或離子，如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-、CN-(多個(gè)原子有孤電子對(duì)，電負(fù)性小的提供；如CO、CN－、SCN－)2.組成：

配合物由內(nèi)界和外界構(gòu)成，配合單元是內(nèi)界，內(nèi)界由中心和配體構(gòu)成。外界是帶異號(hào)電荷的離子。(3)配位原子：配位體中具有孤電子對(duì)的原子C、O、N、P、S、X等，一般是ⅤA

ⅥA

ⅦA的非金屬原子(4)配位數(shù)：直接同中心原子配位的分子或原子數(shù)目，一般是2、4、6、8(5)配離子的電荷：等于中心離子和配體總電荷的代數(shù)和，如[Fe(SCN)6]3-技巧：配合物中心原子一般為金屬原子/離子，且中心金屬原子提供空軌道！對(duì)于配合物，內(nèi)界與外界以離子鍵結(jié)合，在水中完全電離。外界在水溶液中易電離，但內(nèi)界卻難電離，內(nèi)界較穩(wěn)定。如[Co(NH3)5Cl]Cl2=[Co(NH3)5C1]2++2C1—內(nèi)界微粒很難電離(電離程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2內(nèi)界中的Cl—不能被Ag+沉淀，只有外界的Cl—才能與AgNO3溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀。[Cu（NH3）4]

SO4內(nèi)界（配離子）配合物外界(離子）配位體配位數(shù)配位原子中心原子[Cu(NH3)4]SO4＝

[Cu(H2O)4]2++SO42-配合物結(jié)構(gòu)小結(jié)：(1)配合物必須有內(nèi)界，可以無(wú)外界。含中性配合單元的配合物沒(méi)有外界；如

Ni(CO)4,Fe(CO)5(2)中心粒子可以是陽(yáng)離子，也可以是中性原子；(3)配位體可以是離子或分子，可以有一種或同時(shí)存在多種，整個(gè)配合物電中性。(4)對(duì)于具有內(nèi)外界的配合物，內(nèi)外界之間以離子鍵結(jié)合，在水溶液中內(nèi)外界之間完全電離，但內(nèi)界離子較穩(wěn)定一般不能電離出來(lái)。(5)配位化合物一定含有配位鍵,但含有配位鍵的化合物不一定是配位化合物,例如：CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5NH4Cl等銨鹽中銨根離子雖有配位鍵。但一般不認(rèn)為是配合物。

配合物內(nèi)界外界中心粒子配位體配位數(shù)[Ag(NH3)2]OH氫氧化二氨合銀K3[Fe(CN)6][Co(NH3)5Cl]Cl2Ni(CO)4請(qǐng)根據(jù)給出的配合物完成下表[Ag(NH3)2]＋OH-Ag+NH32[Fe(CN)6]3－K＋Fe3＋CN－6[Co(NH3)5Cl]2＋Cl－Co3＋NH3、Cl－64無(wú)NiCONi(CO)4六氰合鐵酸鉀四羰基鎳思考與討論:①配離子念法：配位數(shù)→配體名稱→合→中心原子(離子)名稱②配合物念法：類似酸、堿、鹽(無(wú)氧酸鹽為某化某，含氧酸鹽為某酸某)配體的命名配體名稱配體名稱H2O水OH-羥NH3氨CN-氰CO羰基SCN-硫氰F-氟en乙二胺Cl-氯py吡啶①、配離子：[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+③、配合分子：Ni(CO)4、Fe(CO)5②、配合物：配鹽：[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]Cl配酸：H2[AuCl4]、H2[PtCl6]配堿：[Cu(NH3)4](OH)2、[Ag(NH3)2]OH3、常見(jiàn)配合物與配離子：補(bǔ)充：配合物中配位數(shù)的確定：注意：有時(shí)配位體數(shù)并不一定等于配位數(shù)（單基配位體：配位數(shù)等于配體數(shù)，

多基配位體不一定。如二乙二胺亞鐵離子，配位數(shù)為4，配位體數(shù)為2）5、有時(shí)配位體數(shù)并不一定等于配位數(shù)

單基配位體(只有一個(gè)配位原子的配位體）：配位數(shù)=配體數(shù)

多基配位體（有兩個(gè)或多個(gè)配位原子的配位體）則不等。如二乙二胺亞鐵離子，配位數(shù)為4，

配位體數(shù)為2注意：配位數(shù)不一定等于配位鍵或配體的數(shù)目。（單基配位體：配位數(shù)等于配體數(shù)，

多基配位體不一定。如：二乙二胺亞鐵離子[Fe(en)2]2+，配位數(shù)為4，配位體數(shù)為2）如：[BF4]-、[B(OH)4]-、[Al(OH)4]-、

[AlCl4]-配位數(shù)為4，配位鍵為1。注意：配位數(shù)不一定等于配位鍵或配體的數(shù)目。（單基配位體：配位數(shù)等于配體數(shù)，

多基配位體不一定。如：二乙二胺亞鐵離子[Fe(en)2]2+，配位數(shù)為4，配位體數(shù)為2）乙二胺（雙基配體）如：[BF4]-、[B(OH)4]-、[Al(OH)4]-、

[AlCl4]-配位數(shù)為4，配位鍵為1。練習(xí):0.01mol氯化鉻(CrCl3·6H2O)在水溶液中用過(guò)量硝酸銀溶液處理，產(chǎn)生0.02molAgCl沉淀。此氯化鉻最可能是（）A．[Cr(H2O)6]Cl3

B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O

B

配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)中心原子(或離子)相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。（配體提供孤電子對(duì)）①配體中提供孤電子對(duì)的原子電負(fù)性越小，吸引孤電子對(duì)的能力弱，越容易給出電子，配位鍵越強(qiáng)，則配合物越穩(wěn)定。②相反，配體中提供孤電子對(duì)的原子電負(fù)性越大，吸引孤電子對(duì)的能力強(qiáng)，越難給出電子，配位鍵越弱，則配合物越不穩(wěn)定。4.配合物的穩(wěn)定性如：[Cu(NH3)4]2＋比[Cu(H2O)4]2＋更穩(wěn)定如：NH3與Cu2＋形成配合物，但NF3難與Cu2＋形成配合物，電負(fù)性：F＞H，使得NF3提供孤電子對(duì)的能力小于NH3。③當(dāng)配體中提供孤電子對(duì)的是同一原子，但不同物質(zhì)，這時(shí)候看另一原子的電負(fù)性，電負(fù)性越大吸引能力越強(qiáng)，使得提供孤電子對(duì)的原子的能力變?nèi)?，難形成配合物。5.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、鹵化物、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，形成可溶性的配合物。如:Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH—

AgCl+2NH3·H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2O(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。顏色發(fā)生變化就是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，由顏色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，其溶液顯紅色。(3)穩(wěn)定性增強(qiáng)①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)作為中心離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)。②許多過(guò)渡金屬元素的離子對(duì)多種配體具有很強(qiáng)的結(jié)合力，因而，過(guò)渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多。③當(dāng)作為中心離子的金屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)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，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。6.配合物的應(yīng)用在生命體中的應(yīng)用葉綠素血紅素酶維生素B12鈷配合物含鋅的配合物Fe2+的配合物Mg2+的配合物在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用王水溶金電解氧化鋁的助熔劑Na3[AlF6]熱水瓶膽鍍銀[Ag(NH3)2]+H[AuCl4]情境：CuSO4溶液中加入光亮的鐵釘，可以在鐵釘表面出現(xiàn)紅色的銅，說(shuō)明什么？［Cu（H2O）4］2+Cu2++4H2O

=【學(xué)習(xí)活動(dòng)】探秘配位鍵和配合物結(jié)論：配離子也可以電離，存在電離平衡。Fe+Cu+Fe2+反應(yīng)①：Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+①②③反應(yīng)②：Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2深藍(lán)色溶液[Cu(NH3)4]2++SO42-+H2O

＝

[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓乙醇深藍(lán)色晶體反應(yīng)③：該晶體在乙醇中的溶解度較小實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論與解釋析出深藍(lán)色的晶體95%乙醇溶劑極性：乙醇<水[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小

思考：如果加入乙醇后，晶體未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦試管壁，使晶體迅速析出，你知道原理是什么嗎？

通過(guò)摩擦，可在試管內(nèi)壁產(chǎn)生微小的玻璃微晶來(lái)充當(dāng)晶核，容易誘導(dǎo)結(jié)晶，這與加入晶種來(lái)加速結(jié)晶的原理是一樣的。銅氨配合物加入乙醇后析出的深藍(lán)色晶體為[Cu(NH3)4]SO4·H2O，因加入乙醇降低溶劑極性，根據(jù)相似相溶原理，降低離子晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解性。實(shí)驗(yàn)證明:無(wú)論是在得到的深藍(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4。深藍(lán)色平面正方形CuSO4+2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4

Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)

+2OH－(aq)

=Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4](OH)2+4H2O

[Cu(NH3)4]2+4NH3

+思考為什么繼續(xù)滴加氨水后氫氧化銅會(huì)溶解？

【問(wèn)

題】總反應(yīng)：[Cu(H2O)4]2＋+4NH3=[Cu(NH3)4]2＋

+4H2O，上述轉(zhuǎn)化能發(fā)生的原因？Cu2++4H2O

[Cu(H2O)4]2＋

?+4NH3

[Cu(NH3)4]2＋

←平衡向左移動(dòng)CuSO4(aq)

藍(lán)色沉淀氨水氨水深藍(lán)色溶液

[Cu(H2O)4]2+

[Cu(NH3)4]2+Cu(OH)2通常情況:較穩(wěn)定的配合物可以轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性更強(qiáng)的配合物?【思考】從結(jié)構(gòu)角度解釋，為什么Cu2+與NH3形成的配位鍵比Cu2+與H2O形成的配位鍵強(qiáng)？提示：H2O、NH3同為中性分子，但電負(fù)性N＜O，N比O更容易給出孤對(duì)電子，與Cu2＋形成的配位鍵更強(qiáng)。配位鍵的強(qiáng)度有大有小，有的配合物較穩(wěn)定，有的配合物較不穩(wěn)定?！締?wèn)

題】[Cu(NH3)4]2＋是否牢不可破,存在電離平衡？

[Cu(NH3)4]2＋

?Cu2++4NH3

逐滴滴加1mol/LH2SO4溶液？活動(dòng)?探究

Cu2++4NH3

[Cu(NH3)4]2＋+4NH4+4H+?←平衡向左移動(dòng)CuSO4（aq）

藍(lán)色沉淀氨水氨水深藍(lán)色溶液稀H2SO4稀H2SO4[Cu(NH3)4]2＋

+4H+

?Cu2++4NH4+

寫出上述過(guò)程的總離子反應(yīng)方程式？?結(jié)論：通過(guò)改變外界條件，如加入酸、形成更難溶的物質(zhì)（加入Na2S生成CuS）、加熱等可以使配離子的電離平衡移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)配合物的轉(zhuǎn)化?；顒?dòng)探究向得到的深藍(lán)色溶液中滴加稀H2SO4后，有什么現(xiàn)象？硫氰化鉀(KSCN)溶液溶液變?yōu)檠t色FeCl3溶液棕黃色Fe3++nSCN-

[Fe(SCN)n]3-nn

=1∽6，隨SCN-的濃度而異實(shí)驗(yàn)原理：Fe3++SCN-

Fe(SCN)2+Fe(SCN)2++SCN-

Fe(SCN)2+Fe(SCN)52-

+SCN-

Fe(SCN)63-…………應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)中，看到試管里溶液的顏色跟血液極為相似。這是三價(jià)鐵離子跟硫氰酸根離子（SCN-）形成配離子的顏色，而Fe2+跟SCN-不顯紅色。利用硫氰化鐵配離子的顏色，可鑒定溶液中存在Fe3+；又由于該離子的顏色極似血液，常被用于電影特技和魔術(shù)表演。(但注意安全，因其有毒性)【演示實(shí)驗(yàn)】課本104頁(yè)實(shí)驗(yàn)2簡(jiǎn)單離子和配離子的區(qū)別實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋在一定條件下，

配位鍵比較穩(wěn)定，配離子不易發(fā)生電離。K3[Fe(CN)6]的電離方程式：兩滴FeCl3(aq)少量水兩滴KSCN(aq)兩滴K3[Fe(CN)6](aq)少量水兩滴KSCN(aq)溶液變?yōu)榧t色

生成[Fe(SCN)n]3－n

(n=1～6)無(wú)明顯現(xiàn)象[Fe(CN)6]3－很難電離出

Fe3+K3[Fe(CN)6]=3K++[Fe(CN)6]3-配離子[Fe(CN)6]3-的中心離子Fe3+、配體CN-、配位原子C、配位數(shù)6、[Fe(CN)6]3-與Fe3+性質(zhì)不一樣。配合物內(nèi)界難電離:CN:-::::簡(jiǎn)單離子和配離子的區(qū)別書104頁(yè)步驟2實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋兩滴FeCl3(aq)少量水兩滴KSCN(aq)兩滴K3[Fe(CN)6](aq)少量水兩滴KSCN(aq)①①②②加NaCl溶液逐滴加氨水AgNO3溶液AgCl沉淀沉淀消失，得澄清的無(wú)色溶液AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]ClAg＋＋Cl－===AgCl↓AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋

＋Cl－AgNH3H3N+配體：

中心離子：

配位數(shù)：

NH3Ag+2

AgCl(s)Ag+(aq)

+Cl－(aq)

+2NH3

[Ag(NH3)2]+=AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl

寫出

[Ag(NH3)2]Cl的電離方程式：

[Ag(NH3)2]Cl=

[Ag(NH3)2]+