高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第四节 配合物与超分子课文ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第三章 晶体结构与性质第四节 配合物与超分子课文ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了「实验3-2」，配位键，Cu2+，配合物，配位化合物，+SO42-，「实验3-3」，「实验3-4」，溶液变为红色，无明显现象等内容，欢迎下载使用。
1.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，能举例说明某些配位化合物的典型性质、存在与应用。
2.认识配位键与共价键、离子键的异同，能运用配位键解释某些沉淀溶解、颜色变化等实验现象。
3.了解超分子的结构特点与性质,知道超分子的简单应用。
CuSO4 是白色的，CuSO4·5H2O， CuSO4 溶液 晶体却是蓝色的，这是为什么呢？
向盛有下表中固体样品的试管中，分别加入足量的水，观察实验现象并填写下表
[Cu(H2O)4]2+
实验证明，上述实验中呈蓝色的物质是水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2+，叫做四水合铜离子。
【思考与讨论】[Cu(H2O)4]2+叫做四水合铜离子，经测定，[Cu(H2O)4]2+的结构如下，请分析Cu2+和H2O之间的化学键是属于何种类型？
在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由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形成的。
思考：铜离子为什么能接受孤电子对？
思考：Cu2+和H2O是如何结合在一起的？
[Cu(H2O)4]2+的形成过程：
胆矾 (CuSO4·5H2 O) 可写 [Cu(H2O)4]SO4·H2O
1.配位键定义：提供孤电子对的原子与接受孤电子对的原子之间形成的共价键
如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等
(2)成键原子另一方能提供空轨道。
(1)成键原子一方能提供孤电子对。
如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子
A为提供孤电子对的原子，B为接受孤电子对的原子
依据反应 NH3 +H＋ =NH4 ＋ ，讨论NH3是如何与H＋形成NH4＋的？思考配位键的特点?
四个 N－H 键性质完全相同
请根据提供的球棍模型分析NH4＋的配位键，形成的配位键和其他N-H共价键有区别吗？
c.配位键同样具有饱和性和方向性
如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等
a.配位键是一种特殊的共价键
b.配位键的键参数与一般共价键的键参数相同
一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的
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、配合物的组成部分及含义。以[Cu(NH3)4]SO4为例
一般是由内界和外界构成，内界由中心离子(或原子)、配体构成。
配合物的内界与外界以离子键结合，在水中完全电离，内界(配离子)较稳定，电离非常微弱。
= [Cu(NH3)4]2+
[Cu（N H 3）4 ] S O 4
对于配合物，外界在水溶液中易电离，但内界却难电离。
[ Cu ( NH3 ) 4 ] SO4
(1)中心原子（离子）
过渡元素阳离子或原子，如Fe3＋、Ag＋、Ni 、 Cu2+少数主族元素阳离子，如Al3＋
(2)配位体：提供孤电子对的分子或离子
直接与中心原子相连的配位原子个数
(3)配位原子：配位体中提供孤电子对的原子
一般为2、4、6、8，最常见为4、6
常见的配位原子有 X、O、S、N、P 等
如：X－、OH－、CN－、SCN－、H2O、NH3、CO
能够提供空轨道接受孤电子对的金属原子或离子，一般是过渡金属
(5)配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，如：[Fe(SCN)6]3-
(1) 配离子念法：配位数→配体名称→合→中心原子（离子）名称(2) 配合物→类似于盐（酸、碱）的念法
[Cu(NH3)4] SO4
K3[Fe(CN)6]
[Ag(NH3)2]OH
K[Pt(NH3)Cl3]
配离子念法：配位数→配体名称→合→中心原子(离子)名称
[Ag(NH3)2]＋
[Fe(CN)6]3－
[C(NH3)5Cl]2＋
(1)配合物必须有内界，可以无外界。含中性配合单元的配合物没有外界，如Ni(CO)4 , Fe(CO)5。
(2)配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种，如 [C(NH3)5Cl]Cl2，整个配合物电中性。
(3)配位化合物一定含有配位键，但含有配位键的化合物不一定是配位化合物！
如：CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5等。
NH4Cl等铵盐中的NH4+虽有配位键，但一般不认为是配合物。
3、配合物的制备
实验3-3：制取[Cu(NH3)4](OH)2
难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液
晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
Cu2+ + 2NH3·H2O =Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
[Cu(NH3)4]2+ + SO42-+H2O=[Cu(NH3)4]SO4·H2O
推测[Cu(NH3)4]SO4溶液中存在哪些粒子并设计实验进行验证
总反应：[Cu(H2O)4]2＋+ 4NH3 = [Cu(NH3)4]2＋ + 4H2O，上述转化能发生的原因？
Cu2+ + 4H2O = [Cu(H2O)4]2＋
【思 考】从结构角度解释为什么Cu2+与NH3形成的配位键比Cu2+与H2O形成的配位键强？
H2O、NH3同为中性分子，但电负性N＜O，N比O更容易给出孤对电子，与Cu2＋形成的配位键更强。
配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。通常情况，较稳定的配合物可以转化为稳定性更强的配合物
实验3-4：制备[Fe(SCN)n]3-n
利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于检验或鉴定Fe3+;用于电影特技和魔术表演
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，随SCN-的浓度而异
简单离子和配离子的区别
生成 [Fe(SCN)n]3－n (n = 1～6)
[Fe(CN)6]3－很难电离出 Fe3+
在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子(内界)不易发生电离。
K3[Fe(CN)6]的电离方程式:
K3[Fe(CN)6]=3K++ [Fe(CN)6]3-
[Fe(CN)6]3-与Fe3+性质不一样。
实验3-5：制取[Ag(NH3)2]Cl
AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]Cl
Ag++Cl-===AgCl↓
先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解
(4) 配合物的形成对物质性质的影响
配合物中，中心原子在配位体的影响下，其价层轨道进行杂化，配位原子的孤对电子进入中心原子的空轨道产生强作用，因而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。一般情况下，中心原子的半径越大，中心原子所带电荷越多，配位原子半径越大，配位键越强。
当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。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，使血红蛋白失去输送O2的功能，从而导致人体CO中毒。
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物,可以依次溶于含过量Cl-、Br-、I-、CN-和氨的溶液中,形成可溶性的配合物。
当简单离子形成配离子时，颜色常发生变化，根据颜色的变化可以判断是否有配离子生成。如：Fe3＋与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的配离子，这种配离子的颜色是血红色的。反应的离子方程式： Fe3＋＋nSCN－===[Fe(SCN)n]3－n(n＝1～6)
AgCl→[Ag(NH3)2]Cl，由不溶于水的沉淀转变为易溶于水的物质
(1)生命体中的应用
配合物广泛存在于自然界中，跟人类生活有密切关系
(3)在生产、生活中的应用
(4)在生产、生活中的应用
1、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＋
3.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
4.下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是①H2O　②NH3　③F－　④CN－　⑤COA.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④⑤
5．0.01ml氯化铬(CrCl3· 6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02ml AgCl沉淀。此氯化铬最可能是（ ） A．[Cr(H2O)6]Cl3 B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
6.NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出NH3·BF3的结构式吗？
7．下列关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是(　　)A．配体为水分子，配位原子为O，外界为Br-B．中心离子的配位数为6C．中心离子Cr3+采取sp3杂化D．中心离子的化合价为+2价
若配体为单核离子如Cl－等，可以不予计入。
配合物配离子中共价键数目的判断
配合物[C(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为：3×4＋4＋2＝18。
若为分子，需要用配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原子与配体形成的配位键，这也是σ键。
双螺旋DNA的两条分子链是通过什么结合的？
常见的DNA碱基配对结构
A T
G C
DNA碱基对是通过氢键相互识别并结合的
 氢键是最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。
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
有人将其概括为非共价键，有人则将其限于分子间作用力
超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的
已报道的超分子大环主体有：DNA，冠醚，环糊精，杯芳烃，柱芳烃，瓜环葫芦等
（1）分离C60和C70
②冠醚识别碱金属离子(如K+)
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子。
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。
冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合
冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。
高度有序的双分子膜超分子
表面活性剂：从分子结构上说，也可以叫“两亲分子”，一端为亲水基团，另一端为疏水基团。
亲水端倾向于与水相接触，疏水端倾向于不与水接触，彼此聚集。表面活性剂在水中会形成亲水基团向外，疏水基团向内的胶束。由于油渍等污垢是疏水的，会被包裹在胶束内腔，这就是肥皂和洗涤剂的去污原理。
这些分子之所以称为表面活性剂，是由于它们会分散在水的液体表面形成一层疏水基团朝向空气的单分子层，又称为单分子膜，从而大大降低水的表面张力。
1．利用超分子可分离C60 和C70。将混合物加入一种空腔大小适配的“杯酚”中进行分离的流程，如图所示。下列说法不正确的是( ) A．杯酚分子与C60可以形成分子间氢键B．C60 和C70互为同素异形体C．图中杯酚分子与C60可能是借助分子间作用力形成超分子D．利用杯酚分离C60 和C70说明人类已经能够从分子层面进行物质的分离和提纯
2．超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由M将2个C60分子、2个p－甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示。 (1)M处于第五周期第ⅥB族，核外电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是________；核外未成对电子数是________个。(2)该超分子中存在的化学键类型有________。A．σ键　　B．π键　　C．离子键　　D．氢键