【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

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。

【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4

C．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]OH

C．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．N2

3．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]Cl2

5．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．H2O

7．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6

9． 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）。

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＋＋4H2O

C．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6

C．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6

C．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>H2O

5．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．②④

3．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6

C．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)：