配合物與超分子高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第三章

水溶液中的離子反應(yīng)與平衡第四節(jié)沉淀溶解平衡3.4.1難溶電解質(zhì)的沉淀溶解平衡第三章

晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四節(jié)配合物與超分子3.4配合物與超分子1、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2、能利用配合物的性質(zhì)去推測(cè)配合物的組成3、了解超分子概念及其特性學(xué)習(xí)目標(biāo)1、CuSO4是白色的，CuSO4·5H,O晶體卻是藍(lán)色的，這是為什么呢?思考【實(shí)驗(yàn)3-2】下表中的少量固體溶于足量的水,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并填寫(xiě)表格。固體CuSO4

CuCl2

·2H2O

CuBr2

NaCl

K2SO4KBr

固體顏色白色

綠色深褐色白色白色白色

溶液顏色天藍(lán)色天藍(lán)色天藍(lán)色無(wú)色無(wú)色無(wú)色無(wú)色離子:Na+、Cl-、K+、SO42-、Br-天藍(lán)色:？

實(shí)驗(yàn)證明，上述實(shí)驗(yàn)中呈藍(lán)色的物質(zhì)是水合銅離子，可表示為[Cu(H2O)4]2+，叫做四水合銅離子。在四水合銅離子中，銅離子與水分子之間的化學(xué)鍵是由水分子提供孤電子對(duì)給予銅離子，銅離子接受水分子的孤電子對(duì)形成的，這類(lèi)“電子對(duì)給予-接受”鍵被稱(chēng)為配位鍵。一、配合物1、配位鍵NH4+的形成NH3分子與H＋結(jié)合成NH4+

NH3分子的電子式中，N原子上有一對(duì)孤對(duì)電子，而H+的核外沒(méi)有電子，1s上是空軌道。當(dāng)NH3分子與H+靠近時(shí)，NH3分子中N原子上的孤對(duì)電子進(jìn)入H+的1s空軌道，與H+共用。H+與N原子間的共用電子對(duì)由N原子單方面提供，不同于一般的共價(jià)鍵，我們把這種特殊的共價(jià)鍵稱(chēng)為配位鍵(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)鍵叫配位鍵。即：共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方向提供給另一原子共用所形成的共價(jià)鍵(2)配位鍵的形成條件①成鍵原子一方能提供孤電子對(duì)。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空軌道。如：H＋、Al3＋、B及過(guò)渡金屬的原子或離子(如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Agt、Co3+、Cr3+等)(3)成鍵的性質(zhì)：共用電子對(duì)對(duì)兩個(gè)原子的電性作用(4)表示方法：配位鍵可以用(電子對(duì)給予體)A→B(電子對(duì)接受體)或A—B表示，其中A是提供孤電子對(duì)的原子，B是接受孤電子對(duì)的原子(5)配位鍵同樣具有飽和性和方向性。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①配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵②配位鍵的鍵參數(shù)與一般共價(jià)鍵的鍵參數(shù)相同【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】1、下列不能形成配位鍵的組合是()A．Ag＋、NH3

B．H2O、H＋

C．Co3＋、CO D．Ag＋、H＋2、下列物質(zhì)①H3O＋②[B(OH)4]－③CH3COO－④NH3⑤CH4中存在配位鍵的是()A．①②B．①③C．④⑤ D．②④D【練一練】A2、配位化合物(1)配合物的概念把金屬離子或原子(稱(chēng)為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱(chēng)為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱(chēng)為配位化合物，簡(jiǎn)稱(chēng)配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均為配合物(2)配合物的形成【實(shí)驗(yàn)3-3】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(8mL95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦試管壁，觀察現(xiàn)象實(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)藍(lán)色沉淀，氨水過(guò)量后沉淀逐漸溶解，滴加乙醇后析出深藍(lán)色晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2OCu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NH4+Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－①[Cu(NH3)4]SO4·H2O的形成上述實(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分子中氮原子的孤電子對(duì)進(jìn)入Cu2＋的空軌道，Cu2＋與NH3分子中的氮原子通過(guò)共用氮原子提供的孤電子對(duì)形成配位鍵。配離子[Cu(NH3)4]2＋可表示為【實(shí)驗(yàn)3-4】向盛有少量0.1mol/LFeCl3溶液(或任何Fe3＋的溶液)的試管里滴加1滴0.1mol/L硫氰化鉀(KSCN)溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液變血紅色有關(guān)離子方程式Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3實(shí)驗(yàn)結(jié)論試管里溶液的顏色跟血液極為相似，這是Fe3＋跟SCN－形成配離子的顏色②Fe(SCN)3的形成【實(shí)驗(yàn)3-5】向盛有少量0.1mol/LNaCl溶液的試管里滴加幾滴0.1mol/LAgNO3溶液，產(chǎn)生難溶于水的白色的AgCl沉淀，再滴入1mol/L氨水，振蕩，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象先生產(chǎn)白色沉淀(AgCl)，白色的沉淀(AgCl)消失，得到澄清的無(wú)色溶液有關(guān)離子方程式AgCl＋2NH3=[Ag(NH3)2]Cl③[Ag(NH3)2]Cl的形成(3)配合物的組成以“[Cu(NH3)4]SO4”為例①中心原子：提供空軌道接受孤電子對(duì)的原子叫中心原子。中心原子一般是帶正電荷的陽(yáng)離子(此時(shí)又叫中心離子)，過(guò)渡金屬離子最常見(jiàn)的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等②配位體(配體)：含有并提供孤電子對(duì)的分子或陰離子，即電子對(duì)的給予體，如Cl－、NH3、H2O等③配位原子：配體中提供孤對(duì)電子的原子叫配位原子，如H2O中的O原子，NH3中的N原子④配離子：由中心原子(或離子)和配位體組成的離子叫做配離子，如[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+⑤配位數(shù)：作為配位體直接與中心原子結(jié)合的離子或分子的數(shù)目，即形成的配位鍵的數(shù)目稱(chēng)為配位數(shù)如：[Cu(NH3)4]2+的配位數(shù)為4，[Ag(NH3)2]+的配位數(shù)為2，[Fe(CN)6]4－中配位數(shù)為6⑥配離子的電荷數(shù)：配離子的電荷數(shù)等于中心離子和配位體電荷數(shù)的代數(shù)和⑦內(nèi)界和外界：配合物分為內(nèi)界和外界，其中配離子稱(chēng)為內(nèi)界，與內(nèi)界發(fā)生電性匹配的的陽(yáng)離子(或陰離子)稱(chēng)為外界如：[Cu(NH3)4]SO4

的內(nèi)界是[Cu(NH3)4]2+，外界是SO42－，配合物在水溶液中電離成內(nèi)界和外界兩部分(配合物的內(nèi)外界之間以離子鍵結(jié)合)即：[Cu(NH3)4]SO4=[Cu(NH3)4]2+＋SO42－，而內(nèi)界很難電離，其電離程度很小，[Cu(NH3)4]2+?Cu2+＋4NH3①大多數(shù)金屬離子的配位數(shù)等于它的電荷的兩倍。如：Ag＋的配位數(shù)為2，Cu2＋、Zn2＋的配位數(shù)為4，Al3+、Fe3+、Cr3+的配位數(shù)為6。但也有例外，如：FeCl4－、Fe(H2O)62+等②配合物中的配體，可為中性分子或陰離子，中心原子可為陽(yáng)離子也可為中性原子。如：Fe(H2O)62+、Cu(H2O)42+、Fe(H2O)63+、Ni(CO)4(四羰基鎳)、Fe(CO)5(五羰基鐵)③水溶液中無(wú)其它配體時(shí)，金屬離子都以H2O作為配體而存在，不同的絡(luò)合離子中H2O分子的數(shù)目不同。如：[Cu(H2O)4]2+，中學(xué)里通常不考慮水合離子，習(xí)慣上仍用簡(jiǎn)單離子表示【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】3、完成下列表格中的內(nèi)容【練一練】配合物中心離子配位體配位數(shù)外界內(nèi)界[Ag(NH3)2]OHK3[Fe(CN)6][Cr(H2O)5Cl]Cl2Na3[AlF6][Ni(CO)4]K4[Fe(CN)6]Ag+NH32Fe3+CN-6Cr3+H2O、Cl-6OH-K+Cl-[Ag(NH3)2]+[Fe(CN)6]3-[Cr(H2O)5Cl]2+Al3+F-6Na+[AlF6]3+NiCO4無(wú)[Ni(CO)4]Fe2+CN-6K+[Fe(CN)6]4-(4)配合物中化學(xué)鍵的類(lèi)型及共價(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鍵如：[Cu(NH3)4]SO4化學(xué)鍵的類(lèi)型：離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵，共價(jià)鍵數(shù)(σ鍵)為3×4＋4＋4＝20(5)配合物的形成對(duì)物質(zhì)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，可以溶解于氨的溶液中，或依次溶解于含過(guò)量的OH－、CI－、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－

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【注意】配位鍵的穩(wěn)定性①電子對(duì)給予體形成配位鍵的能力:NH3>H2O(電負(fù)性越小越容易給電子)。②接受體形成配位鍵的能力:H+>過(guò)渡金屬>主族金屬。(6)配合物的命名①配離子的命名：配位數(shù)→配位體名稱(chēng)→合→中心離子(右向左)用二、三、四等數(shù)字表示配位體數(shù)目，不同配位體應(yīng)用“·”分開(kāi)陰離子的次序?yàn)椋汉?jiǎn)單例子→復(fù)雜離子→有機(jī)酸根離子中性分子次序?yàn)椋篘H3→H2O→有機(jī)分子②配合物的命名a、配位陰離子的配合物：配位陰離子“酸”外界K2[SiF6]：六氟合硅酸鉀；K[PtCl5(NH3)]：一氨.六氯合鉑酸鉀Na3[AlF6]：六氟合鋁酸鈉；K3[Fe(SCN)6]：六硫氰合鐵酸鉀b、配位陰離子的配合物：某化某、某酸某[Cu(NH3)4]Cl2：氯化四氨合銅；[Cu(NH3)4]SO4：硫酸四氨合銅；[Ag(NH3)2]OH：氫氧化二氨合銀c、中性配合物[PtCl2(NH3)2]：二氨.二氯合鉑；[Ni(CO)4]：四羰基合鎳(7)配合物的應(yīng)用配合物廣泛存在于自然界中,跟人類(lèi)生活有密切的關(guān)系。例如，在人和動(dòng)物體內(nèi)起輸送氧氣作用的血紅素，是Fe2+的配合物。配合物在生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)方面的應(yīng)用也很廣泛，例如,在醫(yī)藥科學(xué)、化學(xué)催化劑、新型分子材料等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。4、向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)添加氨水，難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液。下列對(duì)此現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是()A．沉淀溶解后，生成深藍(lán)色的配合離子[Cu(NH