【同步讲义】高中化学（苏教版2019）选修第二册--4.2 配合物的形成和应用 讲义

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第二单元 配合物的形成和应用第1课时 配合物的形成和应用1．理解配合物的形成和表示方式。2．了解配合物的概念，能说明简单配合物的成键情况。知识点01  配合物的形成1．【实验探究】铜氨配合物的形成过程（1）操作步骤：（2）实验现象：三支试管中先生成_________，随浓氨水的滴入，_____________________，最后变为______________。（3）反应方程式：__________________________________________________________________________________________________2．配合物(1)概念：由______________的分子或离子（称为配位体）与______________的原子或离子（称为中心原子）以_______结合形成的化合物。 (2)组成：①内界和外界中心原子与配位体以_______结合，形成配合物的_______。配合物的内界可以是离子，也可以是分子。与配合物内界结合的离子，称为配合物的_______。②中心原子（离子）和配位体中心原子是指提供_______的原子或离子，配位体是指提供__________的分子或离子。③配位原子和配位数配位原子是指配位体中提供__________的原子，配位数是指形成_______的个数。(3)形成条件①配位体有孤电子对，如中性分子______________等；离子有______________等。②中心原子有_______，如Fe3＋、Cu2＋、Ag＋、Zn2＋等。3．配合物的异构现象含有_____________________配位体的配合物，若配位体在空间的__________不同，就能形成几种不同几何构型的配合物。（1）顺反异构顺式异构体：同种配位体处于_______位置。反式异构体：同种配位体处于_______位置。(2)顺反异构体的性质顺、反异构体在颜色、极性、溶解性、活性等方面都有差异。4．配合物离子的空间结构配合物的中心原子、配位体的种类和数目不同，可以形成不同空间结构的配合物。5．配合物的性质(1)由内界和外界构成的配合物在水中是__________的。(2)配合物的内界具有一定的_______性，配位键越强，配合物越_______。(3)当作为中心原子的离子相同时，配合物的稳定性与配体的_______有关。【即学即练1】（1）配合物[Ag(NH3)2]OH的中心原子是______，配位体是________，配位数是_____，发生电离的电离方程式是______________________。（2）在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中，内界是__________，配位体是________，配位数是______。【即学即练2】下列物质中存在离子键、共价键和配位键的是　(　　)A．Na2O2　　　B．H3O+        C．NH4Cl        D．NaOH【即学即练3】[Cu(NH3)4]2+中含有____个配位键，______个σ键，N原子的杂化方式为______。请画出该配合物离子的结构示意图，要求用箭头表示出配位键。  知识点02  配合物的应用1．检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成(1)银氨溶液——用于检验醛基①银氨溶液的配制：AgNO3溶液_______________________ 实验现象：__________________________________________。反应方程式：________________________________    ____________________________________②银镜反应：将银氨溶液置于试管中，加入葡萄糖溶液，将试管放在_______中缓慢加热。实验现象：___________________________________。(2)检验Fe3+：实验步骤：向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液。实验现象：_____________________。反应方程式：___________________________________ (3)分离Cu2+和Fe3+①实验步骤：在两支只管中分别加入2mL0.01mol·L-1的硫酸铜和0.01mol·L-1硫酸铁溶液，向一支试管中滴加10%NaOH溶液，向另一支试管中滴加浓氨水。实验现象：滴加NaOH溶液，____________________________；滴加浓氨水，__________________ ______________________________________。2．在生产中的应用：配合物用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼等领域。3．在尖端研究领域中的应用：激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制等。【即学即练4】下列过程与配合物的形成无关的是（    ）A．除去铁粉中的SiO2用强碱溶液B．在一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C．向Fe3+溶液中加入KSCN溶液D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失 考法01  配位化合物的形成条件和结构特点1．配位化合物的形成条件（1）中心原子(或离子)必须有接受孤电子对的空轨道。像Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等离子，都有空轨道，在形成配位键时，先形成杂化轨道，再与配位体中的配位原子形成配位键（σ键）。（2）配位体具有孤电子对。像H2O、NH3、CO、F-、Cl-、CN-、SCN-等分子或离子，都有孤电子对，含有孤电子对的原子通过孤电子对与中心原子形成配位键。提供孤电子对的原子才能称为配位原子，有的配位体中有两个及以上的原子都能提供孤电子对，要根据配合物的具体成键情况确定哪一个原子是配位原子。2．配合物的结构特点（1）配合物整体(包括内界和外界)显电中性，外界离子所带电荷总数等于配离子的电荷数。如K3[Fe(CN)6]，外界总电荷数为+3，内界为-3，又知CN-为-1价，中心原子Fe为+3价。（2）一个中心原子(离子)可同时结合多种配位体。如，配位体是H2O和Cl-，配位数为6。（3）配合物的内界不仅可为阳离子、阴离子，还可以是中性分子。如K3[Fe(CN)6]，内界为[Fe(CN)6]3-，Fe(CO)5为电中性，没有外界。（4）对于具有内外界的配合物，中心原子和配位体通过配位键结合，一般很难发生解离；内、外界之间以离子键结合，在水溶液中较易电离。可以通过实验方法确定有些配合物的内界和外界，如[Co(NH3)5Cl]Cl2，由于外界的Cl-易电离，可以通过实验测定外界含有的Cl-个数，从而确定配合物的化学式。（5）配位键是一种特殊的共价键，具有饱和性和方向性。3．配合物的空间结构配合物的空间结构指的是配位体围绕着中心原子排布的几何构型。配合物的中心原子、配位体的种类和数目的不同，可以形成不同空间结构的配合物。配位数空间结构结构示意图实例2直线形[Ag(NH3)2]＋、[Ag(CN)2]－4正四面体[ZnCl4]2－、[Cd(CN)4]2－、[CoCl4]2－、[Cd(NH3)4]2＋平面正方形[PtCl4]2－、[Ni(CN)4]2－、[Cu(NH3)4]2＋6八面体[AlF6]3－、[SiF6]2－、[Fe(CN)6]3－【典例1】关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是(　　)A．配位体为水分子，配位原子是O，外界为Br－B．中心原子的配位数为4C．中心原子Cr采取sp3杂化D．中心原子的化合价为＋3价考法02  配合物对物质性质的影响1．对溶解性的影响某些难溶物形成配合物时可使溶解度增大。如AgOH可溶于氨水中，I2在浓KI溶液中比在水中的溶解度大的多。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。我们根据颜色的变化就可以判断是否有配离子形成。如Fe3+与SCN-在溶液中可生成红色的铁的硫氰酸根配离子。无水CuSO4为白色，溶于水得蓝色溶液，就是因为Cu2+与H2O形成了天蓝色的[Cu(H2O)4]2+。3．稳定性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。例如，血红蛋白中的Fe2+与CO形成的配位键比Fe2+与O2形成的配位键强，因此血红蛋白中的Fe2+与CO结合后，就很难再与O2结合，血红蛋白失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。【典例2】配合物CrCl3·6H2O的中心原子Cr3＋的配位数为6，H2O和Cl－均可作配位体，H2O、Cl－和Cr3＋有三种不同的连接方式，形成三种物质：一种呈紫罗兰色、一种呈暗绿色、一种呈亮绿色。将它们配成相同物质的量浓度的溶液，各取相同体积，向其中分别加入过量的AgNO3溶液，完全反应后，所得沉淀的物质的量之比为3∶2∶1。(1)请推断出三种配合物的内界，并简单说明理由。(2)写出三种配合物的电离方程式。 题组A  基础过关练1．下列物质中，不属于配合物的是（    ）A．[Cu(H2O)4]SO4·H2O          B．[Ag(NH3)2]OHC．CaSO4·2H2O                D．Na3[AlF6]2．下列气体中，能与血红蛋白中的Fe2+以配位键结合而引起中毒的是（    ）A．O2       B．CO      C．Cl2        D．N23．配合物[Co(NH3)5Cl](NO3)2中，中心原子的电荷数是（    ）A．+1       B．+2       C．+3       D．无法确定4．向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（    ）A．[Co(NH3)4Cl2]Cl           B．[Co(NH3)3Cl3]C．[Co(NH3)6]Cl3             D．[Co(NH3)5Cl]Cl25．向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是(　　)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，将生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋C．向反应后的溶液中加入乙醇，溶液没有发生变化D．在[Cu(NH3)4]2＋离子中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道6．已知银氨溶液中存在如下平衡：[Ag(NH3)2]+Ag++2NH3。向银氨溶液中加入或通入下列物质时，能使平衡向逆反应方向移动的是（    ）A．KI        B．HNO3        C．NH3        D．H2O7．在CuCl2溶液中存在如下平衡：[CuCl4]2-(黄色)+4H2O[Cu(H2O)4]2+(蓝色)+4Cl-下列说法中不正确的是（    ）A．将CuCl2固体溶于少量水中得到绿色溶液B．将CuCl2固体溶于大量水中得到蓝色溶液C．向CuCl2溶液中加入少量AgNO3固体，平衡向逆反应方向移动D． 向CuCl2溶液中加入NaCl固体，平衡向逆反应方向移动8．下列关于配合物的说法中，正确的是(　　)A．配合物的外界是指配合物中的阴离子B．只有过渡金属元素能形成配合物C．化学式为Pt(NH3)2Cl2的物质只有一种D．Na3[AlF6]的中心原子的配位数为69． 分析下列配合物的组成（指出其内界、中心原子或离子、配位体、配位数等）。 内界中心原子配位体配位数K2[HgI4]    H2[PtCl6]    [Pt(NH3)2Cl4]    [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O    10．配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。（1）请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。CoCl3·6NH3____________________CoCl3·5NH3____________________CoCl3·4NH3____________________（2）后两种物质组成相同而颜色不同的原因是_____________________________。（3）上述配合物中，中心原子的配位数都是_______。11．Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。（1）[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有________(填序号)。A．配位键   B．极性共价键       C．非极性共价键   D．离子键（2）[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为____________。题组B  能力提升练1．下列各种说法中错误的是(　　)A．配位键是一种特殊的共价键B．NH4NO3、H2SO4都含有配位键C．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子D．形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对2．向CuSO4溶液中滴加氨水至过量，下列叙述正确的是(　　)A．先出现沉淀，后沉淀溶解变为无色溶液B．离子方程式为Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2OC．Cu2＋与 NH3中的氮原子以π键结合D．NH3分子中∠HNH为109°28′3．下列关于配合物(NH4)2[PtCl6]、[Cd(NH3)4](OH)2的说法正确的是(　　)A．两种配合物均含有两种配位体B．两种配合物中的中心原子的配位数均为6C．1 mol[Cd(NH3)4]2＋含有4 mol配位键D．向(NH4)2[PtCl6]的水溶液中加入硝酸银稀溶液，立即生成大量白色沉淀4．水合硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4在工业上用途广泛，主要用于印染、纤维、杀虫剂及制备某些含铜的化合物。下列叙述错误的是(　　)A．[Cu(NH3)4(H2O)2]SO4中SO的空间构型为正四面体型B．[Cu(NH3)4(H2O)2]2＋的配位数是6C．NH3分子中H—N—H键的键角小于H2O分子中H—O—H键的键角D．NH3和H2O与Cu2＋的配位能力：NH3>H2O5．臭氧（O3）在[Fe(H2O)6]2+催化下能将烟气中的SO2、NOx分别氧化为SO和NO，NOx也可在其他条件下被还原为N2。 （1）SO中心原子轨道的杂化类型为________；NO的空间构型为____________。（2）Fe2+基态核外电子排布式为_______________________。（3）1mol配合物[Fe(H2O)6]SO4中含有σ键的数目为________mol。（4）[Fe(H2O)6]2+与NO反应生成的[Fe(NO)(H2O)5]2+中，NO以N原子与Fe2+形成配位键。请在[Fe(NO)(H2O)5]2+结构示意图的相应位置补填缺少的配体。 题组C  培优拔尖练1．对盐类物质可有下列分类：如氯化硝酸钙[Ca(NO3)Cl]是混盐，硫酸铝钾KAl(SO4)2是复盐，冰晶石(六氟合铝酸钠)Na3[AlF6]是配合物盐。对于组成为CaOCl2的盐可归类于(　　)A．混盐   B．复盐         C．配合物盐       D．无法归属于上述类别2．铂的两种化合物a和b，其中a为，b为。实验测得a和b具有不同的特性：a具有抗癌作用，而b没有。则下列关于a、b的叙述正确的是(　　)①a和b属于同一种物质              ②a和b互为同分异构体  ③a和b的空间构型是平面四边形      ④a和b的空间构型是四面体A．①③   B．①④   C．②③   D．②④3．实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲()，它遇Fe2＋形成红色配合物，结构如下图，下面说法不正确的是 (　　)A．邻二氮菲中C和N均采用sp2杂化B．该红色配离子中配位数为6C．铁与氮之间的化学键为离子键D．邻二氮菲中所有原子共平面4．Fe3＋在溶液中能将I－氧化。但溶液中如有大量的F－存在，则Fe3＋与F－结合生成[FeF6]3－，而不能氧化I－，由此可以证明：（1）[FeF6]3－在溶液中是否容易离解出Fe3＋？________(填“容易”或“不容易”)。（2）Fe3＋随其________的减少而氧化性变弱。（3）在强酸性条件下，将FeCl3、KI、NaF三种溶液混合起来，仍有I2生成，其原因是______________________________________________________________________。5．(1)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其d轨道电子排布有关。一般地，d0或d10排布时，无颜色，d1～d9排布时，有颜色，如[Co(H2O)6]2＋显粉红色。据此判断，[Mn(H2O)6]2＋_______颜色(填“无”或“有”)。(2)某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入硝酸银溶液也不产生沉淀，以强碱处理也没有氨气放出。写出它的配位化学式___________。6．已知向含有Zn2＋的溶液中滴加氨水，生成Zn(OH)2白色沉淀；但是氨水过量时，沉淀又溶解，生成了[Zn(NH3)4]2＋。此外，Zn(OH)2既可溶于盐酸，也可溶于过量NaOH溶液中，生成ZnO，所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。现有4组离子，每组有2种金属离子。请各选用1种试剂，将它们两者分开。可供选用的试剂有A．硫酸　B．盐酸　C．硝酸　D．氢氧化钠溶液　E．氨水。请填写下表(填写时用字母代号)：离子组选用的试剂(代号)沉淀物的化学式保留在溶液中的离子（1）Zn2＋和Al3＋   （2）Zn2＋和Mg2＋   （3）Zn2＋和Ba2＋   （4）Fe3＋和Al3＋