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高中化学人教版 (2019)选择性必修2第四节 配合物与超分子完美版ppt课件
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这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第四节 配合物与超分子完美版ppt课件，共57页。PPT课件主要包含了孤电子对，空轨道，配位键，蓝色沉淀，深蓝色晶体，分子间，分子识别，自组装等内容，欢迎下载使用。
第四节 配合物与超分子
1．知道配位键的特点。2．认识简单的配位化合物的成键特征。3．了解配位化合物的存在与应用。
1．宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判断常见的配合物。2．证据推理与模型认知：能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结构决定性质”的认知模型。
课前篇 · 自主学习固基础
1．配位键由一个原子单方面提供____________，而另一个原子提供___________而形成的共价键，即“电子对给予—接受”键，是一类特殊的共价键。
2．配位化合物(1)定义：金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以___________结合形成的化合物，简称配合物。
(2) 配合物的形成举例
1．超分子是由_________或_________以上的分子通过__________相互作用形成的分子聚集体。2．超分子的重要特征：__________和_________。
(1)配位键是不同于共价键、离子键的化学键( )(2)提供空轨道的只能是过渡元素的原子或离子( )
人体内血红蛋白是Fe2＋卟啉配合物，Fe2＋与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中Fe2＋也能形成配合物。(1) 根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。 (2) 还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2＋结合？
提示：(1)血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。 (2) NO，中毒原理同CO。
课堂篇 · 重点难点要突破
将下图中的六种固体物质溶于足量的水中，观察实验现象。
1．上述溶液中，哪些溶液呈蓝色？
提示：CuSO4溶液、CuCl2溶液、CuBr2溶液呈蓝色。
2．该实验说明哪些离子没有颜色？什么离子呈蓝色？
提示：该实验说明Na＋、K＋、SO42－、Cl－、Br－均没有颜色。水合铜离子呈蓝色。
3．上述实验中呈蓝色的物质是什么？你知道它是怎样形成的吗？
提示：实验中呈蓝色的物质是四水合铜离子，表示为[Cu(H2O)4]2＋。四水合铜离子中，水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对而形成配合物[Cu(H2O)4]2＋。
2．配合物(1) 概念通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。(2) 配合物的组成配合物由中心原子或离子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例表示为
①中心原子(或离子)：提供空轨道接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子，如Cu2＋、Zn2＋、Fe等。
②配体：提供孤电子对的分子或离子。配体可以是阴离子，如X－(卤素离子)、OH－、SCN－等，也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO等。配位原子必须是含有孤电子对的原子，常是第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族元素的原子。③配位数：直接同中心原子(或离子)配位的原子数目叫中心原子(或离子)的配位数，如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数是6。
(3) 常见配合物的制备实验
(4) 配合物的形成对性质的影响 ①对溶解性的影响一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的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－。
②颜色的改变当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。
③稳定性增强配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
[典例1] 向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是( )A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋C．配位化合物中只有配位键D．在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道
解析：Cu2＋转化为[Cu(NH3)4]2＋，c(Cu2＋)减小；NH3与Cu2＋形成配位键，Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对。
下列不能形成配位键的组合是( )A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋ C．C3＋、CO D．Ag＋、H＋
解析：配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、C3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO中的N、O、O原子能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项中的Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。
超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
分子以什么样的作用形成超分子？
提示：说法很纷繁，有人将其概括为非共价键，有人则将其限于分子间作用力。
1．超分子的定义由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体称为超分子。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
2．特性(1)分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。(2)分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。
3．应用实例——分子识别 (1)“杯酚”识别分子，如图所示。
(2) 冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子，如图所示。
4．超分子化学(1)含义：研究超分子的化学叫超分子化学，是化学与生物学、物理学、信息科学、材料科学和环境科学等多门学科交叉构成的边缘科学。(2)研究方向：超分子化学(主—客体化学)和超分子有序组装体化学。
(3)应用：在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。超分子化学的发展不仅与大环化学(冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等)的发展密切相连，而且与分子自组装(双分子膜、胶束、DNA双螺旋等)、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。
[典例2] 下列有关超分子的说法正确的是( )A．超分子是如蛋白质一样的大分子B．超分子是由小分子通过聚合得到的高分子C．超分子是由高分子通过非化学键作用形成的分子聚集体D．超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
解析：超分子不同于蛋白质、淀粉等大分子，也不同于高分子，超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
利用分子间作用力形成超分子进行“分子识别”，实现分子分离，是超分子化学的重要研究和应用领域。如图表示用“杯酚”对C60和C70进行分离的过程，下列对该过程的说法错误的是( )
A．C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯B．C60能与“杯酚”形成超分子C．C70不能与“杯酚”形成超分子D．“杯酚”能够循环使用
解析：由题图可知，C60能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，而C70不能，C60与“杯酚”形成的超分子不能溶于甲苯，但不能证明C60是否能溶于甲苯，A项错误，B、C项正确；通过溶剂氯仿的作用，破坏“杯酚”与C60形成的超分子，可实现将C60与C70分离，且“杯酚”能够循环使用，D项正确。
演习篇 · 学业测试速达标
1．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )A．配位化合物中一定存在配位键B．配位化合物中只有配位键C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对形成配位键D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
解析：配位化合物中一定含有配位键，但也可能含有其他化学键，A正确，B错误；Cu2＋有空轨道，H2O中氧原子有孤电子对，可以形成配位键，C正确；配位化合物应用领域特别广泛，D选项中提到的几个领域都在其中。
2．下列物质：①H3O＋ ②[B(OH)4]－ ③CH3COO－ ④NH3 ⑤CH4中存在配位键的是( )A．①② B．①③ C．④⑤ D．②④
解析：H2O分子中各原子已达到稳定结构，H3O＋是H＋和H2O中的O形成配位键；[B(OH)4]－是3个OH－与B原子形成3个共价键，还有1个OH－的O与B形成配位键，而其他物质中均不存在配位键。
3．用过量的AgNO3溶液处理含0.01 ml氯化铬(CrCl3·6H2O)的水溶液，生成0.02 ml的AgCl沉淀，此氯化铬最可能是( )A．[Cr(H2O)6]Cl3B．[CrCl(H2O)5]Cl2·H2OC．[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2OD．[CrCl3(H2O)3]·3H2O
解析：与Ag＋反应生成AgCl沉淀的Cl－是由配合物在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中1个Cl－在内界，2个Cl－在外界。
4．某物质的结构如图所示： 下列有关该物质的分析中正确的是( )A．该物质分子中不存在σ键B．该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力C．该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子D．该物质的分子中C、N、O原子均存在孤电子对
解析：选项A，该物质中碳原子之间、碳氢原子间、碳氮原子间等，均存在σ键；选项B，该物质中H、O原子间存在氢键，C与其他原子间存在共价键，Ni、N之间存在配位键，所以该物质的分子内存在氢键、共价键、配位键三种作用力；选项C，Ni原子具有空轨道，接受孤电子对，是配合物的中心原子；选项D，C原子最外层的4个电子全部参与成键，没有孤电子对。
5．Cu2＋能与NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位数为4的配合物。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。①画出配离子[Cu(OH)4]2－中的配位键______________。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外，还存在的化学键类型有________(填字母)。 A．离子键 B．金属键 C．极性共价键 D．非极性共价键
(2)金属铜与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生反应：Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
过氧化氢为氧化剂，将Cu氧化为Cu2＋，氨分子与Cu2＋形成配位键
解析：(1)①Cu2＋含有空轨道，OH－含有孤电子对，可形成配位键，配离子[Cu(OH)4]2－中1个Cu2＋与4个OH－形成配位键，可表示为 ；
②Na2[Cu(OH)4]为离子化合物，含有离子键，并且O—H为极性共价键。(2)过氧化氢可氧化Cu生成Cu2＋，Cu2＋与氨分子形成配位键。
第四节 配合物与超分子
1．知道配位键的特点。2．认识简单的配位化合物的成键特征。3．了解配位化合物的存在与应用。
1．宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判断常见的配合物。2．证据推理与模型认知：能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结构决定性质”的认知模型。
课前篇 · 自主学习固基础
1．配位键由一个原子单方面提供____________，而另一个原子提供___________而形成的共价键，即“电子对给予—接受”键，是一类特殊的共价键。
2．配位化合物(1)定义：金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以___________结合形成的化合物，简称配合物。
(2) 配合物的形成举例
1．超分子是由_________或_________以上的分子通过__________相互作用形成的分子聚集体。2．超分子的重要特征：__________和_________。
(1)配位键是不同于共价键、离子键的化学键( )(2)提供空轨道的只能是过渡元素的原子或离子( )
人体内血红蛋白是Fe2＋卟啉配合物，Fe2＋与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中Fe2＋也能形成配合物。(1) 根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。 (2) 还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2＋结合？
提示：(1)血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。 (2) NO，中毒原理同CO。
课堂篇 · 重点难点要突破
将下图中的六种固体物质溶于足量的水中，观察实验现象。
1．上述溶液中，哪些溶液呈蓝色？
提示：CuSO4溶液、CuCl2溶液、CuBr2溶液呈蓝色。
2．该实验说明哪些离子没有颜色？什么离子呈蓝色？
提示：该实验说明Na＋、K＋、SO42－、Cl－、Br－均没有颜色。水合铜离子呈蓝色。
3．上述实验中呈蓝色的物质是什么？你知道它是怎样形成的吗？
提示：实验中呈蓝色的物质是四水合铜离子，表示为[Cu(H2O)4]2＋。四水合铜离子中，水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对而形成配合物[Cu(H2O)4]2＋。
2．配合物(1) 概念通常把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。(2) 配合物的组成配合物由中心原子或离子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例表示为
①中心原子(或离子)：提供空轨道接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子，如Cu2＋、Zn2＋、Fe等。
②配体：提供孤电子对的分子或离子。配体可以是阴离子，如X－(卤素离子)、OH－、SCN－等，也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO等。配位原子必须是含有孤电子对的原子，常是第ⅤA族、第ⅥA族、第ⅦA族元素的原子。③配位数：直接同中心原子(或离子)配位的原子数目叫中心原子(或离子)的配位数，如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数是6。
(3) 常见配合物的制备实验
(4) 配合物的形成对性质的影响 ①对溶解性的影响一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的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－。
②颜色的改变当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。
③稳定性增强配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
[典例1] 向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是( )A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋C．配位化合物中只有配位键D．在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道
解析：Cu2＋转化为[Cu(NH3)4]2＋，c(Cu2＋)减小；NH3与Cu2＋形成配位键，Cu2＋提供空轨道，NH3提供孤电子对。
下列不能形成配位键的组合是( )A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋ C．C3＋、CO D．Ag＋、H＋
解析：配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag＋、H＋、C3＋能提供空轨道，NH3、H2O、CO中的N、O、O原子能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项中的Ag＋与H＋都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。
超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
分子以什么样的作用形成超分子？
提示：说法很纷繁，有人将其概括为非共价键，有人则将其限于分子间作用力。
1．超分子的定义由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体称为超分子。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
2．特性(1)分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。(2)分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。
3．应用实例——分子识别 (1)“杯酚”识别分子，如图所示。
(2) 冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子，如图所示。
4．超分子化学(1)含义：研究超分子的化学叫超分子化学，是化学与生物学、物理学、信息科学、材料科学和环境科学等多门学科交叉构成的边缘科学。(2)研究方向：超分子化学(主—客体化学)和超分子有序组装体化学。
(3)应用：在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应用前景。超分子化学的发展不仅与大环化学(冠醚、穴醚、环糊精、杯芳烃、C60等)的发展密切相连，而且与分子自组装(双分子膜、胶束、DNA双螺旋等)、分子器件和新兴有机材料的研究息息相关。
[典例2] 下列有关超分子的说法正确的是( )A．超分子是如蛋白质一样的大分子B．超分子是由小分子通过聚合得到的高分子C．超分子是由高分子通过非化学键作用形成的分子聚集体D．超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体
解析：超分子不同于蛋白质、淀粉等大分子，也不同于高分子，超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
利用分子间作用力形成超分子进行“分子识别”，实现分子分离，是超分子化学的重要研究和应用领域。如图表示用“杯酚”对C60和C70进行分离的过程，下列对该过程的说法错误的是( )
A．C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯B．C60能与“杯酚”形成超分子C．C70不能与“杯酚”形成超分子D．“杯酚”能够循环使用
解析：由题图可知，C60能够与“杯酚”通过分子间作用力形成超分子，而C70不能，C60与“杯酚”形成的超分子不能溶于甲苯，但不能证明C60是否能溶于甲苯，A项错误，B、C项正确；通过溶剂氯仿的作用，破坏“杯酚”与C60形成的超分子，可实现将C60与C70分离，且“杯酚”能够循环使用，D项正确。
演习篇 · 学业测试速达标
1．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )A．配位化合物中一定存在配位键B．配位化合物中只有配位键C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对形成配位键D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
解析：配位化合物中一定含有配位键，但也可能含有其他化学键，A正确，B错误；Cu2＋有空轨道，H2O中氧原子有孤电子对，可以形成配位键，C正确；配位化合物应用领域特别广泛，D选项中提到的几个领域都在其中。
2．下列物质：①H3O＋ ②[B(OH)4]－ ③CH3COO－ ④NH3 ⑤CH4中存在配位键的是( )A．①② B．①③ C．④⑤ D．②④
解析：H2O分子中各原子已达到稳定结构，H3O＋是H＋和H2O中的O形成配位键；[B(OH)4]－是3个OH－与B原子形成3个共价键，还有1个OH－的O与B形成配位键，而其他物质中均不存在配位键。
3．用过量的AgNO3溶液处理含0.01 ml氯化铬(CrCl3·6H2O)的水溶液，生成0.02 ml的AgCl沉淀，此氯化铬最可能是( )A．[Cr(H2O)6]Cl3B．[CrCl(H2O)5]Cl2·H2OC．[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2OD．[CrCl3(H2O)3]·3H2O
解析：与Ag＋反应生成AgCl沉淀的Cl－是由配合物在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中1个Cl－在内界，2个Cl－在外界。
4．某物质的结构如图所示： 下列有关该物质的分析中正确的是( )A．该物质分子中不存在σ键B．该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力C．该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子D．该物质的分子中C、N、O原子均存在孤电子对
解析：选项A，该物质中碳原子之间、碳氢原子间、碳氮原子间等，均存在σ键；选项B，该物质中H、O原子间存在氢键，C与其他原子间存在共价键，Ni、N之间存在配位键，所以该物质的分子内存在氢键、共价键、配位键三种作用力；选项C，Ni原子具有空轨道，接受孤电子对，是配合物的中心原子；选项D，C原子最外层的4个电子全部参与成键，没有孤电子对。
5．Cu2＋能与NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位数为4的配合物。(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。①画出配离子[Cu(OH)4]2－中的配位键______________。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外，还存在的化学键类型有________(填字母)。 A．离子键 B．金属键 C．极性共价键 D．非极性共价键
(2)金属铜与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生反应：Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。
过氧化氢为氧化剂，将Cu氧化为Cu2＋，氨分子与Cu2＋形成配位键
解析：(1)①Cu2＋含有空轨道，OH－含有孤电子对，可形成配位键，配离子[Cu(OH)4]2－中1个Cu2＋与4个OH－形成配位键，可表示为 ；
②Na2[Cu(OH)4]为离子化合物，含有离子键，并且O—H为极性共价键。(2)过氧化氢可氧化Cu生成Cu2＋，Cu2＋与氨分子形成配位键。
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