新教材适用2023_2024学年高中化学专题4分子空间结构与物质性质第2单元配合物的形成和应用课件苏教版选择性必修2

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专题4内容索引自主预习 新知导学合作探究 释疑解惑课堂小结课标定位、素养阐释1.认识简单配位化合物的成键特征,能正确运用化学符号描述配合物的组成。2.学会简单配合物的实验制备,能联系配合物的组成和结构解释相关的实验现象。3.认识生命体中配位化合物的功能,列举配合物在药物开发和催化剂研制等领域的重要应用。自主预习 新知导学一、配合物的形成1.按表中实验操作步骤完成实验,并填写下表:(1)写出上述实验中反应的离子方程式:Cu2++2NH3·H2O Cu(OH)2↓+2N , Cu(OH)2+4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。(2)[Cu(NH3)4]2+(配离子)的形成:氨分子中氮原子的 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(如图所示):2.配位化合物的概念。由提供 孤电子对 的分子或离子(称为配位体)与 接受孤电子对 的原子或离子(称为中心原子)以配位键结合形成的化合物。配合物是配位化合物的简称。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。3.配合物[Zn(NH3)4]SO4的组成如下图所示: (1)中心原子是 提供空轨道接受孤电子对 的原子或离子。Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等过渡金属离子(或原子)常作为中心原子。(2)配位体是 提供孤电子对的分子或离子 ,如 H2O、NH3、CO 等含有孤电子对的分子和 F-、Cl-、CN- 等含有孤电子对的离子。(3)通常配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位数为 6 。4.配合物的异构现象。(1)产生异构现象的原因。①含有 两种 或 两种以上 配位体。②配位体 在空间的排列方式 不同。(2)分类—(3)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。【自主思考1】 在Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、H2O、NH3、F-、CN-、CO中,哪些可以作为中心原子?哪些可以作为配位体?提示：中心原子:Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+;配位体:H2O、NH3、F-、CN-、CO。二、配合物的应用通过形成配合物的方法检验金属离子:【自主思考2】 现有两种配合物晶体[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2,如何设计实验方案将这两种配合物区别开来?提示：称取相同质量的两种晶体分别配成溶液,向两种溶液中分别滴加足量的AgNO3溶液,静置、过滤、干燥、称量,所得AgCl固体多的晶体为[Co(NH3)6]Cl3,另一种为[Co(NH3)5Cl]Cl2。【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)[Cu(NH3)4]2+中含有配位键、共价键和离子键。(　　)(2)任何分子都能形成配位键。(　　)(3)N 中配位键与共价键的键能相同。(　　)(4)[Ag(NH3)2]OH中的配位数为2,配位原子为N。(　　)(5)配位化合物中的配位体可以是分子,也可以是阴离子。(　　)× × √ √ √ 2.下列微粒:①H3O+　②[B(OH)4]-　③CH3COO- ④NH3　⑤CH4中,存在配位键的是(　　)。A.①②B.①③C.④⑤D.②④答案：A3.完成下表: 答案：Ag+　NH3　NH3　Ag+　Al3+　F-　F-　Al3+合作探究 释疑解惑【问题引领】 1.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?提示：N原子提供孤电子对,B原子提供空轨道,NH3·BF3的结构式可表示为 。2.配制银氨溶液时,向AgNO3溶液中滴加氨水,先生成白色沉淀,后沉淀逐渐溶解,为什么?3.金属铜投入氨水或H2O2溶液中均无明显现象,但投入氨水与H2O2的混合溶液中,则铜片溶解,溶液呈深蓝色,写出该反应的离子方程式。【归纳提升】 1.配合物价键理论的要点。(1)中心原子采用杂化轨道成键。(2)中心原子(M)有杂化后的空轨道;配位体(L)有孤电子对;二者形成配位键M←L。(3)配合物中内界的空间结构与中心原子的杂化方式、配位数的多少有关。2.常见配离子的空间结构。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。例如,[Ag(NH3)2]+、[Zn(NH3)4]2+、[Ni(CN)4]2-和[AlF6]3-的空间结构都不一样(如图所示)。3.配合物中的异构现象。化学组成相同的配合物可以有不同的空间结构,这就是配合物的异构现象。配合物的异构现象主要是指化学组成相同,仅仅由于配位体围绕中心原子的位置不同而产生的结构、性质不同的几何异构体。含有两种或两种以上配位体的配合物,若配位体在空间排列方式不同,就能形成不同几何构型的配合物。对于配位数为4的配离子[MA2B2]n±,若其空间结构为四面体形,则不存在同分异构现象;若其空间结构为平面四边形,则有两种同分异构体,相同配位体位于邻位的称为“顺式”,相同配位体位于对位的称为“反式”。【典型例题】 【例题1】 已知Zn2+的4s和4p轨道可以形成sp3杂化轨道,那么[ZnCl4]2-的空间结构为(　　)。A.直线形B.平面正方形C.正四面体形D.正八面体形答案：C解析：Zn2+的4s和4p轨道形成的4个sp3杂化轨道,与4个Cl-形成4个配位键,所以[ZnCl4]2-的空间结构为正四面体形。【变式训练1】 回答下列问题。(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物,则该配合物提供孤电子对的原子是　　　。 (2)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同,则N2H6SO4的晶体内存在　　　(填字母)。a.离子键 b.配位键 c.共价键(3)FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为　　　　,其中Fe的配位数为　　　　。 答案：(1)X (2)abc (3) 4解析：(1)BCl3分子中的B原子的1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化形成3个sp2杂化轨道。B原子还有1个空轨道(未杂化的2p轨道),所以B原子与X形成配位键时,X应提供孤电子对。【问题引领】 1.检验Fe3+的存在常选用的物质是什么?提示：KSCN溶液。2.常用什么物质检验醛基的存在?提示：银氨溶液。3.常用什么物质将CuSO4和Fe2(SO4)3混合液中CuSO4与Fe2(SO4)3分离开?提示：可用浓氨水,Cu2+转化成[Cu(NH3)4]2+。【归纳提升】 1.定量分析中的应用。(1)检验离子的特效试剂:通常利用某试剂与某些金属离子生成有色难溶的配合物,作为检验这些离子的特征反应。(2)掩蔽剂:多种金属离子共同存在时,要测定其中一种金属离子,由于其他金属离子往往会与试剂发生同类型反应而干扰测定,因此常用配合物来防止杂质离子的干扰。(3)有机沉淀剂:某些配合物和金属离子在水中形成溶解度极小的配合物沉淀,可以提高分析的精确度。(4)萃取分离:当金属离子与某有机试剂形成配合物时,一方面由于它不带电,另一方面又由于有机配位体在金属离子的外围且极性极小,具有疏水性,因而难溶于水,易溶于有机溶剂。利用这一性质就可将某些金属离子从水溶液中萃取到有机溶剂中。2.工业生产中的应用。(1)湿法冶金:可以用配合物的溶液直接从矿石中把金属浸取出来,再用适当的还原剂还原成金属单质。(2)分离和提纯:由于制备高纯物质的需要,对于那些性质相近的稀有金属,常利用生成配合物来扩大一些性质上的差别,从而达到分离、提纯的目的。(3)在生产中,配合物被广泛用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼等领域。如配位化合物在羊毛染色过程中的作用:因羊毛和染料中都含有可与金属离子配位的基团,染色时,金属离子和染料及羊毛之间发生反应,生成体积较大、溶解度小的配合物,使染料坚固地附着在纤维上,从而改变羊毛的颜色。3.应用于尖端研究领域。在生命科学、抗癌药物、催化剂研制、激光材料、超导材料等许多尖端领域中,配合物发挥的作用也越来越大。配合物在生命体中有着非常重要的作用。许多酶的作用与其结构中含有形成配合物的金属离子有关。生物体中能量的转换、传递和电荷转移,化学键的形成或断裂以及伴随这些过程中出现的能量变化和分配等,常与金属离子和有机体生成的复杂配合物所起的作用有关。4.氮的固定。(1)定义:将大气中游离态氮转化为化合态氮的过程。(2)模拟生物固氮的两途径:①设法通过模型化合物的研究,合成生物固氮酶。②通过过渡金属的N2分子配合物活化N≡N键。【典型例题】 【例题2】 (双选)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.该红色配离子中中心原子的配位数为6C.铁与氮之间的化学键为离子键D.邻二氮菲中所有原子不可能共平面解析：铁与氮之间的化学键为配位键。邻二氮菲中所有原子共平面。CD 【变式训练2】 配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是(　　)。A.以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用B.Fe2+的卟啉配合物是输送O2的血红素C.[Ag(NH3)2]+是化学镀银的有效成分D.向溶液中逐滴加入氨水,可除去硫酸锌溶液中的Cu2+答案：D解析：D项中Cu2+和NH3可形成[Cu(NH3)4]2+,Zn2+也可和NH3形成[Zn(NH3)4]2+。课堂小结