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 配合物与超分子图文课件ppt

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1.知道配位键的特点,认识简单的配合物的成键特征,了解配位化合物的存在与应用。发展宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。2.了解人类探索物质结构的过程,了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。发展科学探究与创新意识的化学学科核心素养。
一、配合物1.配位键。由一个原子单方面提供　孤电子对　,而另一个原子提供　空轨道　而形成的共价键,即“电子对给予—接受”键被称为配位键。 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　配位键　结合形成的化合物,简称配合物。 
(2)配合物的形成举例。
上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2+为例,NH3分子中氮原子提供的　孤电子对　进入Cu2+的　空轨道　,Cu2+与NH3分子中的氮原子通过　共用氮原子提供的孤电子对　形成配位键。
配离子[Cu(NH3)4]2+可表示为__________________。 
(3)配合物的组成。配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如下图所示:
①中心离子或原子是　提供空轨道接受孤电子对　的离子或原子。中心离子一般都是带正电荷的阳离子,过渡金属离子最常见的有Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等。 ②配体是　提供孤电子对　的阴离子或分子,如Cl-、NH3、H2O等。 
微判断1(1)形成配位键的条件是一方有空轨道,一方有孤电子对。(　　)(2)NH4NO3、CuSO4·5H2O都是配合物。(　　)(3)任何分子都能形成配位键。(　　)(4)配合物都有颜色。(　　)(5)配合物中的配体可以是分子,也可以是阴离子。(　　)
微训练11.下列关于配合物的说法中不正确的是(　　)。A.许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多B.配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键结合的C.配离子中,中心离子提供空轨道,配体提供孤电子对D.不同离子的配位数可能不同答案:B
解析:许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力,能形成种类繁多的配合物,所以过渡金属配合物远比主族金属的配合物多,A项正确。配合物中中心离子与配体间是以配位键结合的,而配离子与酸根离子间是以离子键结合的,B项错误。配合物的中心离子提供空轨道,配体提供孤电子对,从而形成配位键,C项正确。不同离子的配位数可能相同,也可能不同,D项正确。
2.下列物质中,不能作为配合物的配位体的是(　　)。A.NH3D.答案:D
解析:深蓝色溶液中含有的主要有色离子为四氨合铜离子,A项错误;实验时蓝色的四水合铜离子转化为深蓝色的四氨合铜离子,说明氨分子与铜离子形成的配位键强于水分子与铜离子形成的配位键,B项正确;加入无水乙醇能降低生成的配合物在水中的溶解度,使溶液中[Cu(NH3)4]SO4·H2O析出得到深蓝色晶体,C项正确;四水合铜离子中铜离子与4个水分子形成的配位键属于σ键,每个水分子中含有2个σ键,则1 ml [Cu(H2O)4]2+中含有的σ键的数目为12NA,D项正确。
3.(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1 ml该配合物中含有σ键的数目为　　　　(设NA为阿伏加德罗常数的值)。 (2)下列关于配合物[Zn(NH3)4]Cl2的说法正确的是　　　。A.配位数为6B.配体为NH3和Cl-C.Zn2+和NH3以配位键结合D.[Zn(NH3)4]Cl2属于离子化合物答案:(1)16NA (2)CD
解析:(1)[Zn(NH3)4]Cl2中[Zn(NH3)4]2+与Cl-形成离子键,而1个[Zn(NH3)4]2+中含有4个N—Zn(配位键)和12个N—H,共16个σ键,故1 ml该配合物中含有16 ml σ键,即16NA个。(2)Zn2+的配位数是4,A项错误。[Zn(NH3)4]Cl2中氮原子提供孤电子对,NH3是配体,Zn2+提供空轨道,Zn2+和NH3以配位键结合,B项错误,C项正确。[Zn(NH3)4]2+与Cl-通过离子键结合,属于离子化合物,D项正确。
二、超分子1.超分子的定义。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　。 2.超分子的特征。(1)具有　分子识别　的特征; (2)具有自组装的特征。
微判断2(1)超分子一定是由呈电中性的分子组成的,不可能含有离子。(　　)(2)超分子属于高分子。(　　)
微训练2下列不属于超分子的结构是(　　)。A.DNA双螺旋结构B.冠醚C.血红蛋白D.C60和杯酚形成的复合物答案:B
认识配位键及配位化合物
问题探究铁触媒是合成氨反应的重要催化剂,合成气中的CO易与铁触媒作用而使其失去催化活性:Fe+5CO═Fe(CO)5;工业生产中可用[Cu(NH3)2]OOCCH3溶液除去CO,该反应的化学方程式为[Cu(NH3)2]OOCCH3+CO+NH3═[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3。
(1)Fe(CO)5又名羰基铁,常温下为黄色油状液体。判断Fe(CO)5的晶体类型。提示:根据Fe(CO)5常温下为液体判断其晶体类型为分子晶体。(2)指出配合物[Cu(NH3)2]OOCCH3中碳原子的杂化轨道类型。提示:甲基中的碳原子为sp3杂化,另一个碳原子为sp2杂化。(3)指出配合物[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3的配体、配位原子以及配位数。提示:[Cu(NH3)3(CO)]OOCCH3的配体有NH3和CO两种,配位原子是N和C,配位数是4。
归纳总结1.配位键与共价键的关系。(1)形成过程不同:配位键实质上是一种特殊的共价键,在配位键中一方提供孤电子对,另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。
2.配合物的形成对物质性质的影响。(1)对溶解性的影响: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-和氨、Br-和氨、I-和氨、CN-和氨的溶液中,形成可溶性的配合物。 (2)颜色的改变: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红色的,反应的离子方程式如下: Fe3++nSCN-══[Fe(SCN)n]3-n(n=1~6)。
(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。当作为中心原子或离子的金属原子或离子相同时,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。
3.配合离子中共价键数目的判断。若配体为单核离子如Cl-等,则配体中不含共价键;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,还要加上中心原子或离子与配体形成的配位键,这也是σ键。例如:1 ml 配合物[C(NH3)4Cl2]Cl所含的共价键为3 ml×4+4 ml +2 ml=18 ml。
典例剖析【例】 配离子[Cu(NH3)4]2+的球棍模型如图所示。下列关于该配离子的说法中不正确的是(　　)。A.配位数为4B.[Cu(NH3)4]2+中的Cu2+采用sp3杂化C.配体是NH3,NH3的空间结构为三角锥形D.若用H2O代替NH3与Cu2+形成配位键,则配位键的强度将减弱答案:B
解析:由配离子[Cu(NH3)4]2+的球棍模型图可知,Cu2+与4个NH3形成配位键,即配位数为4,故A项正确;由配离子[Cu(NH3)4]2+的球棍模型图可知,配离子内N原子排列成为平面正方形,可见Cu2+是dsp2杂化,故B项错误;由配离子[Cu(NH3)4]2+的球棍模型图可知,配体是NH3,NH3中N原子价层电子对数为4,有1个孤电子对,空间结构为三角锥形,故C项正确;N的电负性小于O的电负性,O原子给出电子的能力比N原子的弱,故用H2O代替NH3与Cu2+形成配位键,则配位键的强度将减弱,故D项正确。
思想方法有关配位键的理解和判断的思维流程:
1.下列过程与配合物的形成无关的是(　　)。A.除去铁粉中的SiO2可用强碱溶液B.向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C.向含Fe3+的溶液中加入KSCN溶液后溶液呈红色D.向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失答案:A解析:A项,除去铁粉中的SiO2,是利用SiO2可与强碱反应的化学性质,与配合物的形成无关。
2.铬元素的一种配合物的化学式为CrCl3·6H2O。已知0.01 ml CrCl3·6H2O在水溶液中用过量硝酸银溶液处理,产生0.02 ml AgCl沉淀。此配合物最可能是(　　)。A.[Cr(H2O)6]Cl3B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC.[Cr(H2O)4]Cl2·2H2OD.[Cr(H2O)3]Cl3·3H2O答案:B
解析:[Cr(H2O)6]Cl3含有3个Cl-,与过量硝酸银溶液反应时CrCl3·6H2O和AgCl的物质的量之比是1∶3,不是1∶2,故A项错误;[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O含有2个Cl-,与过量硝酸银溶液反应时CrCl3·6H2O和AgCl的物质的量之比是1∶2,符合题意,故B项正确;[Cr(H2O)4]Cl2·2H2O含有2个Cl-,与过量硝酸银溶液反应时CrCl3·6H2O和AgCl的物质的量之比是1∶2,但Cl原子不守恒,故C项错误;[Cr(H2O)3]Cl3·3H2O含有3个Cl-,与过量硝酸银溶液反应时CrCl3·6H2O和AgCl的物质的量之比是1∶3,不是1∶2,故D项错误。
3.下列关于配位化合物的叙述中,不正确的是(　　)。A.配位化合物中必定存在配位键B.配位化合物只属于共价化合物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、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用答案:B解析:配位化合物中通常含有配位键、普通共价键、离子键等,有些为离子化合物,B项错误。
4.在碱性溶液中,双缩脲(NH2CONHCONH2)能与Cu2+作用形成紫红色配合物,配离子结构如图所示。下列说法错误的是(　　)。 A.双缩脲分子中σ键与π键个数比为11∶2B.该配离子与水形成氢键的原子只有NC.该配离子中提供空轨道的粒子是Cu2+D.该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O>N>C>H答案:B
解析:双缩脲分子的结构简式为H2N—CO—NH—CO—NH2,则分子中σ键与π键个数比为11∶2,故A项正确;根据氢键概念及其形成条件可知,该配离子与水形成氢键的原子有N、H、O,故B项错误;双缩脲分子的—NH2中含有孤电子对,能与Cu2+形成配离子,则该配离子中提供空轨道的粒子是Cu2+,故C项正确;根据同周期主族元素从左到右电负性逐渐增大,即电负性O>N>C,C的电负性大于H的电负性,则电负性大小顺序为O>N>C>H,故D项正确。
5.下列对于超分子的认识不正确的是(　　)。A.可以利用“杯酚”、甲苯与氯仿,通过过滤、溶解等操作分离C60与C70B.超分子具有分子识别的特征C.可以利用冠醚识别钾离子与钠离子D.聚乙烯属于超分子答案:D解析:聚乙烯属于高分子,不属于超分子,D项错误。
6.向棕黄色的氯化铁溶液中加入无色的KSCN溶液,溶液变成红色。经研究表明,Fe3+和SCN-形成配合物,Fe3+与SCN-不仅能以1∶3的个数比配合,还可以其他个数比配合。请按要求填空。(1)Fe3+与SCN-反应时,Fe3+提供　　　　,SCN-提供　　　　,二者通过配位键结合。 (2)所得Fe3+与SCN-的配合物中,主要是Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得离子显红色。含该离子的配合物的化学式是 　　　　　　 　　　　　　。 (3)若Fe3+与SCN-以个数比1∶5配合,则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为 　　　　　　。