4.2 配合物的形成和應(yīng)用 課件 高二下學(xué)期蘇教版（2019）選擇性必修2

專題4分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)第二單元

配合物的形成和應(yīng)用

認(rèn)識(shí)簡單配位化合物的成鍵特征；

能正確運(yùn)用化學(xué)符號(hào)描述配合物的組成；

學(xué)會(huì)簡單配合物的實(shí)驗(yàn)制備；

能聯(lián)系配合物的組成和結(jié)構(gòu)解釋相關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；

認(rèn)識(shí)生命體中配位化合物的功能，列舉配合物在藥物開發(fā)和催化劑研制等領(lǐng)域的重要應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)CuSO4

CuSO4·5H2O5H2O

配位化合物在生產(chǎn)、生活和科技等方面都具有十分重要的應(yīng)用。植物光合作用所需要的葉綠素是一種鎂的配合物，動(dòng)物細(xì)胞中載氧的血紅素是一種鐵的配合物，化工生產(chǎn)、污水處理、汽車尾氣的凈化、模擬生物固氮等領(lǐng)域都需要一些特殊性能的配合物作催化劑。因此，認(rèn)識(shí)配合物的結(jié)構(gòu)和性能有著重要的意義。

簡單配合物的制備

【實(shí)驗(yàn)1】向試管中加入2mL5%的硫酸銅溶液，再逐滴加入濃氨水，邊滴邊振蕩，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

【實(shí)驗(yàn)2】取5%的氯化銅溶液、5%的硝酸銅溶液各2mL，分別逐滴加入濃氨水，觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一、配合物的形成1.滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)藍(lán)色沉淀。Cu2＋＋2NH3·H2O＝Cu(OH)2↓＋2NH4＋2.繼續(xù)滴加氨水，沉淀逐漸溶解，溶液變成深藍(lán)色。思考：沉淀為什么溶解？深藍(lán)色的可溶物質(zhì)是什么？Cu(OH)2＋4NH3·H2O＝[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O

乙醇的作用：（醇析）降低[Cu(NH3)4]SO4的溶解度，利于析出[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體。深藍(lán)色已知：[Cu(NH3)4]2+中Cu2+和NH3分子之間存在較為強(qiáng)烈的相互作用。

在水溶液中，Cu2+與NH3分子是如何結(jié)合成[Cu(NH3)4]2+的呢？

我們知道，NH3能與H+反應(yīng)生成銨根離子（NH4+）。比較下列反應(yīng)：H++NH3=NH4+Cu2++4NH3=[Cu(NH3)4]2+

請你提出Cu2+和NH3分子結(jié)合生成[Cu(NH3)4]2+的設(shè)想，并將你的想法與同學(xué)交流討論。交流討論NH3分子中N原子的孤電子對進(jìn)入Cu2+的空軌道，Cu2+與NH3分子中的N原子通過共用N原子提供的孤電子對形成配位鍵。Cu2+（具有空軌道）孤電子對

向盛有硫酸銅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。下列對此現(xiàn)象的說法中，正確的是（

）A.反應(yīng)后溶液中沒有沉淀，所以反應(yīng)前后Cu2+

的濃度不變B.沉淀溶解后，將生成深藍(lán)色的配離子[Cu(NH3)4]2+C.在[Cu(NH3)4]2+中，Cu2+給出孤電子對，NH3

提供空軌道D.向反應(yīng)后的溶液中加入乙醇，溶液沒有發(fā)生任何變化，因?yàn)閇Cu(NH3)4]2+

不與乙醇發(fā)生反應(yīng)理解應(yīng)用B1、配合物的概念：

由提供孤電子對的分子或離子（稱為配位體）與接受孤電子對的原子或離子（稱為中心原子）以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物。注意：①、配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵②、配位鍵同樣具有飽和性和方向性③、配位鍵的鍵參數(shù)與一般共價(jià)鍵的相同

H3O+、NH4+中含有配位鍵。在NH4+中，4個(gè)N—H鍵是完全相同的2、配合物的組成：[Zn(NH3)4]SO4中，Zn2+與NH3分子以配位鍵結(jié)合，形成配合物的內(nèi)界[Zn(NH3)4]2+，SO42-為配合物的外界。Zn2+提供空軌道接受孤電子對，是中心原子；NH3分子中N原子提供孤電子對，是配位原子，NH3分子是配位體；[Zn(NH3)4]2+中，Zn2+的配位數(shù)為4。學(xué)以致用1.請根據(jù)[Zn(NH3)4]SO4中配位鍵的形成，總結(jié)配位鍵形成的條件。2.在Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、H2O、NH3、F-、CN-、CO中，哪些可以作為中心原子？哪些可以作為配位體？中心原子：配位體：具有空軌道的過渡金屬離子（或原子）常作為配位化合物的中心原子如：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等含有孤電子對的中性分子或含有孤電子對的離子常作為配位體如：H2O、NH3和CO等及F-、Cl-、CN-等。

注意：對于配體中兩端原子均有孤電子對時(shí)，電負(fù)性小的原子為配位原子。如配體CO、CN－中的C為配位原子。3、配位鍵形成的條件理解應(yīng)用1、請根據(jù)給出的配合物完成下表配合物內(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[Ag(NH3)2]＋OH-Ag+NH32[Fe(CN)6]3－K＋Fe3＋CN－6[Co(NH3)5Cl]2＋Cl－Co3＋NH3、Cl－64無NiCONi(CO)4六氰合鐵酸鉀四羰基鎳有的配合物沒有外界。如Fe(CO)5、Fe(SCN)3。有的配合物有多種配體。如[Cu(NH3)2(H2O)2]SO4、[Co(SO4)(NH3)5]Br、[Co(NH3)5Br]SO4。3、1mol[Cu(NH3)4]2＋中含有

mol

配位鍵，含有

mol

N-H鍵，含有

molα鍵。42、[Cu(NH3)4]SO4中含有的化學(xué)鍵有

。

離子鍵、共價(jià)鍵、配位鍵4、1mol[Co(NH3)4Cl2]＋中含有中含有

mol配位鍵，含有

molN-H鍵，含有α鍵

mol121661218理解應(yīng)用3.

由內(nèi)界和外界構(gòu)成的配合物在水中是完全電離的，如[Zn(NH3)4]SO4=[Zn(NH3)4]2++SO42-。現(xiàn)有兩種配合物晶體，[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2，一種為橙黃色，另一種為紫紅色。

請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案將這兩種配合物區(qū)別開來。實(shí)驗(yàn)方案：學(xué)以致用

取相同質(zhì)量的兩種晶體分別配成溶液，向兩種溶液中分別滴加硝酸酸化的AgNO3溶液至不再產(chǎn)生沉淀，分別記錄滴加的AgNO3溶液的體積。滴加體積多的為[Co(NH3)6]Cl3，滴加體積少的為[Co(NH3)5Cl]Cl2。理解應(yīng)用

某物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為PtCl4?2NH3，其水溶液不導(dǎo)電，加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀，用強(qiáng)堿處理并沒有NH3放出，試推測其化學(xué)式，指出其中心原子、配位體及配位數(shù)。[Pt(NH3)2Cl4]中心原子：Pt配位體：NH3、Cl-配位數(shù)：6批判性思維

含有兩種或兩種以上配位體的配合物

，若配位體在空間的排列方式不同

，就

能形成不同幾何構(gòu)型的配合物

。如Pt(NH3)2Cl2就有順式和反式兩種異構(gòu)體（圖4-16）。

順式Pt(NH3)2Cl2和反式Pt(NH3)2Cl2的顏色、在水中的溶解性等性質(zhì)有一定的差異。批判性思維

在合成Pt(NH3)2Cl2時(shí)，得到兩種配合物A和B，它們分別是Pt(NH3)2Cl2的順、反異構(gòu)體，其性質(zhì)如表4-4所示。配合物A和配合物B中，哪一種是順式Pt(NH3)2Cl2，哪一種是反式Pt(NH3)2Cl2？A是順式Pt(NH3)2Cl2拓展視野

配合物離子的空間結(jié)構(gòu)

過渡金屬元素（特別是過渡金屬元素的離子）一般都能形成配合物。因?yàn)檫^渡金屬原子或離子都有接受電子對的空軌道，它們都能與可提供孤電子對的分子或離子以配位鍵結(jié)合形成配合物。

配合物的中心原子、配位體的種類和數(shù)目不同，可以形成不同空間結(jié)構(gòu)的配合物。例如，[Ag(NH3)2]+、[Zn(NH3)4]2+、[Ni(CN)4]2-和[AlF6]3-的空間結(jié)構(gòu)都不一樣（圖4-17）正四面體直線形八面體平行四邊形

配合物在許多方面有著廣泛的應(yīng)用。在化學(xué)分析中，人們常用形成配合物的方法來檢驗(yàn)金屬離子、分離物質(zhì)、定量測定物質(zhì)的組成。在生產(chǎn)中，配合物被廣泛應(yīng)用于染色、電鍍、硬水軟化、金屬冶煉領(lǐng)域。例如，夾心配位化合物二茂鐵具有高度的熱穩(wěn)定性，常被用作燃料的催化劑和抗爆劑，它的節(jié)能消煙效果也非常好。二、配合物的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)探究

完成下列實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)歸納配合物的應(yīng)用。

【實(shí)驗(yàn)1】在5%的硝酸銀溶液中逐滴加入2mol·L-1氨水，直至生成的沉淀恰好全部溶解為止，制得銀氨溶液。取銀氨溶液5mL于試管A中，加入2~3mL10%的葡萄糖溶液，將試管放在盛水的燒杯中緩慢加熱，靜置片刻。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：形成光亮的銀鏡Ag＋＋NH3·H2O＝AgOH↓＋NH4+AgOH＋2NH3·H2O＝[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O銀鏡反應(yīng)→檢驗(yàn)葡萄糖實(shí)驗(yàn)探究

完成下列實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)歸納配合物的應(yīng)用。

【實(shí)驗(yàn)2】①向一支試管中加入3mL2%的氯化鐵溶液，再滴入2~3滴2%的硫氰化鉀（KSCN）溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。Fe3+與SCN-生成[Fe(SCN)n](3-n)+(n≤6)配合物，該配合物在水溶液中顯血紅色。檢驗(yàn)Fe3+離子實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溶液呈現(xiàn)血紅色實(shí)驗(yàn)探究

完成下列實(shí)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，總結(jié)歸納配合物的應(yīng)用。

【實(shí)驗(yàn)3】在兩支試管中分別加入2mL0.01mol·L-1硫酸銅和0.01mol·L-1硫酸鐵的混合溶液，向一支試管中滴加10%的氫氧化鈉溶液

，向另一支試管中滴加濃氨水

，

觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：生活向?qū)?/p>

配位化合物在羊毛染色過程中的作用

為了使羊毛呈現(xiàn)不同的色彩，同時(shí)在洗滌和光照的條件下不

易

褪

色

，

我

們可以在染色過程中使用金屬鹽（

如鉻

、鋁、鐵、銅鹽等）對其進(jìn)行處理。因羊毛和染料中都含有可與金屬離子配位的基團(tuán)（—NH2、—COOH），染色時(shí)，金屬離子和染料及羊毛之間發(fā)生反應(yīng)，生成體積較大、溶解度小的配合物，使染料堅(jiān)固地附著在纖維上，從而改變羊毛的顏色。

配合物在生命體中有著非常重要的作用。許多酶的作用與其結(jié)構(gòu)中含有形成配位鍵的金屬離子有關(guān)。生物體中能量的轉(zhuǎn)換、傳遞或電荷轉(zhuǎn)移，化學(xué)鍵的形成或斷裂以及伴隨這些過程出現(xiàn)的能量變化和分配等，常與金屬離子和有機(jī)體生成的復(fù)雜配合物所起的作用有關(guān)。例如，以Mg2+為中心的大環(huán)配合物葉綠素（下頁圖4-19）能催化光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。形成配位：建飽和原子→血紅素(Fe2+)結(jié)構(gòu)示意圖CO中毒原因人體內(nèi)血紅蛋白是Fe2+卟林配合物，F(xiàn)e2+與O2結(jié)合形成配合物，而CO與血紅蛋白中的Fe2+能生成更穩(wěn)定的配合物。發(fā)生CO中毒事故，應(yīng)首先將病人移至通風(fēng)處，必要時(shí)送醫(yī)院搶救。理解應(yīng)用

膽礬CuSO4·5H2O的微觀結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，請指出其中的配位鍵。按照配位化合物的組成寫出膽礬CuSO4·5H2O的化學(xué)式：

。[Cu(H2O)4]SO4·H2O批判性思維

配位化合物在生命體中扮演著十分重要的角色，而金屬中毒的一個(gè)重要原因就是高濃度的外來金屬離子取代了生物分子中的已有金屬元素，生成了較為穩(wěn)定的配位化合物，如Be2+取代激活酶中的Mg2+使激活酶失去活性，從而使人中毒。如果選用合適的物質(zhì)（如檸檬酸鈉等）提供配位體，可以減輕金屬中毒對人體造成的傷害。你認(rèn)為，在選擇合適的解毒劑時(shí)，需要重點(diǎn)考慮哪些因素？總反應(yīng)：[Cu(H2O)4]2＋+4NH3=[Cu(NH3)4]2＋

+4H2O，能發(fā)生的原因？Cu2++4H2O=[Cu(H2O)4]2＋

【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)？+4NH3

[Cu(NH3)4]2＋

=←平衡向左移動(dòng)【拓展】CuSO4(aq)

藍(lán)色沉淀氨水氨水深藍(lán)色溶液

提示：H2