1、第四節配合物與超分子第四節配合物與超分子第三章晶體結構與性質第三章晶體結構與性質素養目標1.知道配位鍵的特點,認識簡單的配位化合物的成鍵特征,了解配位化合物的存在與應用,培養證據推理與模型認知的核心素養。2.了解從原子、分子、超分子等不同尺度認識物質結構的意義。通過不同聚集狀態物質的重要應用,認識化學技術和社會之間的相互關系,培養科學態度和社會責任的核心素養。【知識鋪墊】1.無水CuSO4是白色的,CuSO45H2O晶體是藍色的,CuSO4溶液是藍色的。2.FeCl3溶液是棕黃色的,向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液變為紅色。素養初探【自主梳理】 一、配合物1.配位鍵與配合物(1)部分固

2、體物質及其溶液的顏色化合物CuSO4CuCl2CuBr2NaClK2SO4KBr固體顏色 白色綠色深褐色白色白色白色溶液顏色 藍色藍色藍色無色無色無色結論呈藍色的物質是水合銅離子,可表示為Cu(H2O)42+,叫做四水合銅離子(2)配位鍵由一個原子單方面提供孤電子對而另一個原子接受孤電子對形成的共價鍵,即 “電子對給予接受”鍵被稱為配位鍵。Cu(H2O)42+可表示為: (3)配合物金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結合形成的化合物,稱為配位化合物,簡稱配合物。 NH4Cl不屬于配位化合物 2.配合物的形成實驗 實驗操作實驗現象滴加氨水后,試管中首先出現藍色沉淀,氨

3、水過量后沉淀逐漸溶解,滴加乙醇后析出深藍色晶體 乙醇的極性較小,降低了鹽的溶解度溶液顏色變成紅色先產生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解【微思考】(1)共價鍵有飽和性,但NH3為什么仍能與H+結合生成 呢?提示 NH3有孤電子對,H+有空軌道,NH3中的孤電子對進入H+的空軌道,兩者共用形成配位鍵。(2)形成配位鍵時提供孤電子對的粒子通常有哪些?提示 提供孤電子對的粒子通常是含第A、A、A族元素形成的分子或離子,如NH3、CO、H2O、F-、Cl-、OH-、CN-、SCN-等。(3)配位鍵中提供空軌道的粒子通常有哪些?提示 配位鍵可提供空軌道的粒子有H+、B、Al;過渡金屬的離子或原子,如Cu2

4、+、Fe2+、Ag+、Zn2+等。3.配合物的用途配合物廣泛存在于自然界中,跟人類生活有密切關系。例如,在人和動物體內起輸送氧氣作用的血紅素,是 Fe2+ 的配合物。配合物在生產和科學技術方面的應用也很廣泛。二、超分子1.定義超分子是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。2.重要特征 超分子是廣義的,包括離子分子識別和自組裝。3.超分子實例(1)“杯酚”分離C60和C70。(2)冠醚識別堿金屬離子(如K+)。【自我檢測】1.判斷下列說法的正誤,正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)形成配位鍵的條件是一方有空軌道,另一方有孤電子對()(2)配位鍵是一種特殊的共價鍵()(3)配位

5、化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子()(4)共價鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對電子()(5)超分子是相對分子質量很大的有機化合物() 2.下列敘述中錯誤的是()A.超分子內部分子之間通過共價鍵相結合B.非晶體基本構成微粒的排列是無周期性重復排列C.液晶具有各向異性D.超分子具有分子識別和自組裝兩個重要特征A3.(1)下列不屬于配合物的是。 A.Cu(NH3)4SO4H2O B.Ag(NH3)2OHC.KAl(SO4)212H2O D.NaAl(OH)4(2)在含配位鍵的Fe(SCN)2+中,提供空軌道接受孤電子對的微粒是;畫出配合物離子Cu(NH3)42+中的配位鍵。 新知新知 配位鍵

6、配位鍵的特點及其對物質性質的影響的特點及其對物質性質的影響【問題探究】(1)已知CuSO4溶液中呈藍色的物質是一種配離子,該配離子的化學式是什么?該配離子是怎樣形成的?該配離子的中心離子、配體是什么?該配離子的配位數是多少?提示 藍色的配離子是Cu(H2O)42+。Cu2+提供空軌道,H2O中的O原子提供孤電子對,形成配位鍵:Cu2+4H2O 。中心離子是Cu2+,配體是H2O,配位數為4。素養提升(2)已知CuSO4溶液中加入氨水后顯示深藍色是因為形成了一種配離子,該配離子的化學式是什么?該配離子是怎樣形成的?該配離子中的中心離子、配體是什么?該配離子的配位數是多少?提示 深藍色的配離子是C

7、u(NH3)42+。Cu2+提供空軌道,NH3中的N原子提供孤電子對,形成配位鍵:Cu2+4NH3 。中心離子是Cu2+,配體是NH3,配位數為4。(3)已知向AgCl飽和溶液中加入氨水,沉淀溶解后可生成一種配合物,該配合物的化學式是什么?相應的配離子中的中心離子、配體是什么?配離子中的配位數是多少?提示 形成的配合物是Ag(NH3)2Cl。配合物中中心離子是Ag+,配體是NH3,配位數為2。(4)Cu(H2O)42+和Cu(NH3)42+哪一個離子更穩定?原因是什么?提示 Cu(NH3)42+更穩定。配位原子電負性越小,越易給出孤電子對,形成的配合物越穩定。【深化拓展】1.配位鍵與非極性鍵、

8、極性鍵的區別與聯系共價鍵類型 非極性鍵極性鍵配位鍵本質相鄰原子間的共用電子對(電子云重疊)與原子核間的靜電作用成鍵條件(元素種類)成鍵原子得、失電子能力相同(同種元素)成鍵原子得、失電子能力不同(不同元素)成鍵原子一方有孤電子對(配體),另一方有空軌道(中心離子或原子)特征有方向性、飽和性2.配合物的組成金屬離子或原子與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結合而形成的化合物稱為配位化合物。配位化合物的組成如圖:一般中心原子(或中心離子)的配位數是2、4、6。3.形成配合物的條件(1)配體有孤電子對。(2)中心原子(或離子)有空軌道。4.配合物的形成對性質的影響(1)對溶解性的影響如:AgClAg

9、(NH3)2Cl,由不溶于水的沉淀,轉變為易溶于水的物質。(2)顏色的改變當簡單離子形成配離子時其性質往往有很大變化。顏色變化就是一種常見的現象,我們根據顏色的變化就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為16的配離子,這些配離子的顏色是紅色的。(3)穩定性增強配合物具有一定的穩定性,配合物中的配位鍵越強,配合物越穩定。當中心離子相同時,配合物的穩定性與配體的性質有關。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,因此血紅素中的Fe2+與CO分子結合后,就很難再與O2分子結合,導致血紅素失去輸送氧氣的功能,這就是CO使人體中毒的原

10、理。【素能應用】例1 下列微粒中含配位鍵的是() CH4OH- Fe(CO)3Fe(SCN)3H3O+Ag(NH3)2OHA.B.C.D.全部A【微點撥】解答有關配位鍵的理解和判斷問題的思維流程: 配位鍵 變式設問 (1)寫出 的結構式。 提示 (2)Ag(NH3)2OH是強堿還是弱堿?提示 強堿變式訓練1若X、Y兩種粒子之間可形成配位鍵,則下列說法正確的是()A.X、Y只能是分子B.X、Y只能是離子C.若X提供空軌道,則Y至少要提供一對孤電子對D.若X提供空軌道,則配位鍵表示為XYC例2 向盛有硫酸銅水溶液的試管里滴加氨水,首先形成難溶物,繼續滴加氨水,難溶物溶解得到深藍色的透明溶液,下列對

11、此現象的說法正確的是()A.反應后溶液中不存在任何沉淀,所以反應前后Cu2+的物質的量不變B.沉淀溶解后,生成深藍色的配離子Cu(NH3)42+C.向反應后的溶液中加入乙醇,溶液將不會發生變化,因為Cu(NH3)42+不會與乙醇發生反應D.在Cu(NH3)42+中,Cu2+給出孤電子對,NH3提供空軌道B規律總結 準確判斷配位鍵的方法:(1)掌握好配位鍵的形成條件:一種原子或離子有空軌道,常見的可提供空軌道的是過渡元素的離子或原子,如Cu2+、Ag+、Fe、Ni等;另一種原子或離子有孤電子對,常見的含孤電子對的配體有:分子如CO、NH3、H2O等,離子如Cl-、CN-、 等。(2)正確分析原子

12、的最外層電子排布和成鍵情況。變式訓練2某配合物的化學式為TiCl(H2O)5Cl2H2O,下列說法中正確的是()A.配體是Cl-和H2O,配位數是8B.中心離子是Ti4+,配離子是TiCl(H2O)52+C.內界和外界中的Cl-的數目比是1 2D.將1 mol該配合物加入足量AgNO3溶液中,可以得到3 mol AgCl沉淀C【微點撥】(1)解答有關配合物的組成和性質的思維流程:(2)配合物中外界中的離子能電離出來,而內界中的離子不能電離出來。變式設問 (1)TiCl(H2O)5Cl2H2O在溶液中能電離出什么離子?提示 TiCl(H2O)52+和Cl-(2)1 mol TiCl(H2O)5C

13、l2H2O與足量AgNO3溶液反應,產生沉淀的物質的量是多少?提示 2 mol素養脈絡1.下列關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)63-中的Fe3+提供空軌道,SCN-中的硫原子提供孤電子對形成配位鍵D.許多過渡元素的離子(如Cu2+、Ag+等)和某些主族元素的離子或分子(如Cl-、NH3等)能形成配合物素養鞏固B2.下列不能形成配位鍵的組合是()A.Ag+NH3B.H2OH+C.Co3+COD.Ag+H+D3.已知NH3結合H+的能力比結合Ag+的能力更強,欲使銀氨溶液Ag(NH3)2OH轉化為Ag+,最合適的試劑是()A.稀鹽酸B.稀硫酸C.稀硝酸D.NaOH溶液C4.下列組合中,兩種配合物中心離子的電荷數和配位數均相同的是()A.KAg(CN)2、Cu(NH3)4SO4 B.Ni(NH3)4Cl2、Cu(NH3)4SO4C.Ag(NH3)2Cl、K3Fe(CN)6 D.Ni(NH3)4Cl2、Ag(NH3)2ClB5.Cu2+能與NH3、H2O、Cl-等形成配位數為4的配合物。(1)Cu(NH3)42+中存在的化學鍵類型有(填字母)。 A.配位鍵 B.極性共價