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    2020版 高中化学 选修 第2册 第3章 第4节 配合物与超分子 教案
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    高中化学人教版 (2019)选择性必修2第四节 配合物与超分子教学设计及反思

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    这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第四节 配合物与超分子教学设计及反思,共7页。教案主要包含了配合物,超分子等内容,欢迎下载使用。







    一、配合物


    1.配位键


    (1)概念:成键原子一方提供孤电子对,另一方提供空轨道形成的共价键。


    微点拨:配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的,而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。


    (2)配位键的形成条件


    ①成键原子一方能提供孤电子对。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。如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子。


    (3)配位键同样具有饱和性和方向性。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,如Ag+形成2个配位键;Cu2+形成4个配位键等。


    2.配位化合物


    (1)配合物的概念: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。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均为配合物。


    (2)配合物的形成


    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。


    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?


    [提示] 因为氨水呈弱碱性,滴入AgNO3溶液中,会形成AgOH白色沉淀,继续滴加氨水时,NH3分子与Ag+形成[Ag(NH3)2]+配合离子,配合离子很稳定,会使AgOH逐渐溶解,反应过程如下: Ag++NH3·H2O===AgOH↓+NHeq \\al(+,4), AgOH+2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]++OH-+2H2O。


    (3)配合物的组成


    配合物[Cu(NH3)4]SO4其组成如下图所示:





    ①中心原子是提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子),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。配体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子,如NH3中的N原子,H2O中的O原子等。


    ③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-中配位数为6。


    二、超分子


    1.概念: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。


    微点拨:超分子定义中的分子是广义的,包括离子。


    2.超分子的实例


    (1)分离C60和C70








    (2)冠醚识别碱金属离子


    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


    (3)超分子两个的重要特征——分子识别、自组装。





    1.判断正误(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”。)


    (1)形成配位键的条件是一方有空轨道,另一方有孤电子对(√)


    (2)配位键是一种特殊的共价键 (√)


    (3)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子(√)


    (4)超分子一定是由呈电中性的分子组成,不可能含有离子(×)


    2.下列不能形成配位键的组合是( )


    A.Ag+、NH3 B.H2O、H+


    C.C3+、COD.Ag+、H+


    D [配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对,另一方能提供空轨道,A、B、C三项中,Ag+、H+、C3+能提供空轨道,NH3、H2O、CO能提供孤电子对,所以能形成配位键,而D项Ag+与H+都只能提供空轨道,而无法提供孤电子对,所以不能形成配位键。]


    3.回答下列问题:


    (1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心离子是________,配位原子是________,配位数是________,它的电离方程式是_____________。


    (2)向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液,再加入氨水,观察到的现象是____________________________________。


    [解析] 在配合物[Ag(NH3)2]OH中,中心离子是Ag+,配位原子是NH3分子中的N原子,配位数是2。


    [答案] (1)Ag+ N 2 [Ag(NH3)2]OH===[Ag(NH3)2]++OH-


    (2)先产生白色沉淀,加入氨水后,白色沉淀溶解








    配位键实质是一种特殊的共价键,配位键的共用电子对由成键原子单方面提供,普通共价键的共用电子对则由成键原子双方共同提供,但实质是相同的。


    (1)NHeq \\al(+,4)中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相同?


    提示:相同。NHeq \\al(+,4)可看成NH3分子结合1个H+后形成的,在NH3中中心原子氮采取sp3杂化,孤电子对占据一个轨道,3个未成键电子占据另3个杂化轨道,分别结合3个H原子形成3个σ键,由于孤电子对的排斥,所以空间结构为三角锥形,键角压缩至107°。但当有H+时,N原子的孤电子对会进入H+的空轨道,以配位键形成NHeq \\al(+,4),这样N原子就不再存在孤电子对,键角恢复至109°28′,故NHeq \\al(+,4)为正四面体形,4个N—H键完全一致,配位键与普通共价键形成过程不同,但性质相同。


    (2)配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些?


    提示:[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。


    (3)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。





    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)配位键与普通共价键的实质相同。它们都被成键原子双方共用,如在NHeq \\al(+,4)中有三个普通共价键、一个配位键,但四者是完全相同的。


    (3)同普通共价键一样,配位键可以存在于分子中[如Ni(CO)4],也可以存在于离子中(如NHeq \\al(+,4))。


    2.配合物的形成对物质性质的影响


    (1)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-、Br-、I-、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血红色的,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。


    3.配合物内界中共价键数目的判断


    若配体为单核离子如Cl-等,可以不予计入,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。例如:配合物[C(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为3×4+4+2=18。





    1.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.配位化合物中只有配位键


    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、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用


    B [含有配位键的化合物就是配位化合物,但配位化合物还会含有共价键、离子键等,B错误。]


    2.(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________。


    (2)关于配合物[Zn(NH3)4]Cl2的说法正确的是________。


    A.配位数为6


    B.配体为NH3和Cl-


    C.[Zn(NH3)4]2+为内界


    D.Zn2+和NH3以离子键结合


    [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键(配位键)和12个N—H键,共16个σ键,故1 ml该配合物中含有16 ml σ键,即16NA。


    (2)Zn2+的配位原子个数是4,所以其配位数是4,故A错误;该配合物中氮原子提供孤电子对,所以NH3是配体,故B错误;[Zn(NH3)4]Cl2中外界是Cl-,内界是[Zn(NH3)4]2+,故C正确;该配合物中,锌离子提供空轨道,氮原子提供孤电子对,所以Zn2+和NH3以配位键结合,属于特殊共价键,不属于离子键,故D错误。


    [答案] (1)16NA (2)C





    1.若X、Y两种粒子之间可形成配位键,则下列说法正确的是( )


    A.X、Y只能是分子


    B.X、Y只能是离子


    C.若X提供空轨道,则Y至少要提供一对孤电子对


    D.若X提供空轨道,则配位键表示为X→Y


    C [形成配位键的两种粒子可以均是分子或者均是离子,还可以一种是分子、一种是离子,但必须是一种粒子提供空轨道、另一种粒子提供孤电子对,A、B项错误,C项正确;配位键中箭头应该指向提供空轨道的X,D项错误。]


    2.下列粒子中含配位键的是( )


    ①N2Heq \\al(+,5) ②CH4 ③OH- ④NHeq \\al(+,4) ⑤Fe(CO)3


    ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O+ ⑧Ag(NH3)2OH


    A.①②④⑦⑧ B.③④⑤⑥⑦


    C.①④⑤⑥⑦⑧D.全部


    C [形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对,另一个原子(或离子)有空轨道。在②CH4、③OH-中,中心原子碳和氧的价电子已完全成键,没有孤电子对。]


    3.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。下列对此现象的说法正确的是( )


    A.沉淀溶解后,生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4]2+


    B.[Cu(H2O)4]2+比[Cu(NH3)4]2+中的配位键稳定


    C.用硝酸铜溶液代替硫酸铜溶液进行实验,不能观察到同样的现象


    D.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道


    A [从实验现象分析可知,Cu2+与NH3·H2O反应生成Cu(OH)2沉淀。继续添加氨水,由于Cu2+更易与NH3结合,生成更稳定的[Cu(NH3)4]2+。上述现象是Cu2+的性质,与SOeq \\al(2-,4)无关,故换用Cu(NO3)2溶液仍可观察到同样的现象,C项错误;在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+提供空轨道,NH3给出孤电子对,属于配位体,D项错误。]


    4.下列有关超分子的说法错误的是( )


    A.超分子是由两种或多种分子形成的聚集体


    B.分子形成超分子的作用可能是分子间作用力


    C.超分子具有分子识别的特性


    D.分子以共价键聚合形成超分子


    D [分子以非共价键或仅以分子间作用力形成超分子。]


    5.(1)在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为________,提供孤电子对的成键原子是________。


    (2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是_________。 (用离子方程式表示,已知AlFeq \\al(3-,6)在溶液中可稳定存在)。


    (3)配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是_____(填元素符号)。


    [解析] (1)Ni2+与NH3之间形成共价键时Ni2+提供空轨道,N提供孤电子对,形成配位键。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡:CaF2(s)Ca2+(aq)+2F-(aq),溶液中的F-与Al3+形成配位离子AlFeq \\al(3-,6),使沉淀溶解平衡向右移动,导致氟化钙溶解。(3)H2O分子中的O原子有孤电子对,能与Cr3+形成配位键。


    [答案] (1)配位键 N (2)3CaF2+Al3+===3Ca2++AlFeq \\al(3-,6) (3) O发 展 目 标
    体 系 构 建
    1.能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法;能判断常见的配合物。


    2.能利用配合物的性质去推测配合物的组成,从而形成“结构决定性质”的认知模型。


    3.了解超分子概念及其特性。
    实验操作
    实验现象
    有关离子方程式
    滴加氨水后,试管中首先出现蓝色沉淀,氨水过量后沉淀逐渐溶解,滴加乙醇后析出深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O
    Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NHeq \\al(+,4)、Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-
    溶液变血红色
    Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
    白色的AgCl沉淀消失,得到澄清的无色溶液
    A_gCl+2NH3=[Ag(NH3)_2]Cl
    认识配位键及配位化合物
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