3.4.1 配合物 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

人教版选择性必修2 第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物与超分子 第1课时 配合物 普鲁士蓝 KFe[Fe(CN)6] 昂贵的颜料 【真实实验情境】 情境1：向0.1mol/LCuSO4溶液中加入光亮的铁钉， 在铁钉表面出现红色的铜。 情境2：向0.1mol/LCuSO4溶液中滴加1 mol/L 氨水至得到澄清 溶液，加入光亮的铁钉，无明显现象。 铜离子去哪儿了？ 【学习目标】 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。（证据推理与模型认知”核心素养） 2、能运用配位键解释某些沉淀溶解、颜色变化等实验现象。（宏观辨识与微观探析”核心素养） 【重点难点】 配位键、配合物的概念、形成条件和组成 任务一：探秘配位键的形成过程 写出NH3的电子式 1、定义： 一方提供孤电子对，一方提供空轨道形成的化学键，即 “电子对给予－接受”键称为配位键。 思考：NH3已经达到共价键的饱和性，它又如何与H+结合形成NH4+？ N ： ： ： ： H H H 1s H+ H N H H H + H N H H H + 一、配位键 2、表示方法： 电子对给予体 电子对接受体 A — B(或A B) 电子对给予体也叫配体、提供空轨道的接受体也叫中心原子或中心离子 形成条件 一方能提供孤电子对 一方能提供空轨道 H+、Al3+、B、Mg2+、Cu2+、Ag+、Fe3+、Zn2+、Ni2+、Co3+等 NH3、H2O、CO、HF、OH－、Cl-、CN-、SCN-等 3、形成条件 4、特点 配位键实质上是一种特殊的共价键，具有方向性和饱和性。 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。 1、一般是过渡金属的原子或离子如：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co3+、Ni ; 还有H+、Al3+、B、Mg2+等主族元素 2、在配体中，若有两种原子均可提供孤电子对时，一般是电负性小的提供 3、配位键虽然形成方式与共价键不太一样，但一旦形成，则和共价键没有太大差异，键角相同、键长也相同 【实验3-2】 CuSO4 CuCl2 CuBr2 NaCl K2SO4 KBr NaCl溶液 CuSO4溶液 CuCl2溶液 CuBr2溶液 K2SO4溶液 KBr溶液 蓝色 硫酸铜溶液中铜离子的存在形式（用点滴板进行实验） Cu OH2 H2O H2O H2O 2+ 四水合铜离子： 试根据以上存在形式改写CuSO4∙5H2O化学式_____________________ 配离子 ［Cu（H2O）4］SO4∙H2O 蓝色 任务二：探究配合物的组成结构 溶液呈天蓝色与Cu2+和H2O有关，与SO42-、Cl-、Br-、Na+、K+无关。实验证明，硫酸铜晶体和 Cu2+的水溶液呈蓝色，实际上是Cu2+和H2O形成的[Cu(H2O)4]2+呈蓝色。[Cu(H2O)4]2+叫做四水合铜离子。思考：Cu2+与H2O是如何结合的呢？Cu2+的价层电子构型3d9, 4s和4p轨道是空的。 请从共价化合物、离子化合物的定义上推出什么是配合物呢？有配位键的化合物吗？ 1、定义：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。 ［Cu（H2O）4］SO4∙H2O、[Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4] SO4 二、配位化合物 2、组成结构 [Cu(H2O)4] SO4 ∙H2O 内界（配离子） 外界 [Cu(H2O)4]2+ SO42-、H2O 完全电离 平衡电荷 Cu2+ H2O 中心离子 提供空轨道 配体 提供孤电子对 不易解离 配位原子 ： 配位数 1、中心原子：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)，最常见的有过渡金属离子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。 2、配体：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，H2O中的O等。在配体中，若有两种原子均可提供孤电子对时，一般是电负性小的提供 3、配位数：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- 情境1：CuSO4溶液中加入光亮的铁钉，可以在铁钉表面出现红色的铜，说明什么？ ［Cu（H2O）4］2+ Cu2+ + 4H2O + Fe Cu+Fe2+ = 探寻到了CuSO4溶液中的铜离子，情境1目标达成！ 结论1：配离子也可以电离，存在电离平衡。 【前情回扣1】 请根据给出的配合物完成下表 【课堂练习1】 配合物 内界 外界 中心粒子 配体 配位数 [Ag(NH3)2]OH 氢氧化二氨合银 KFe[Fe(CN)6] 六氰合铁化亚铁钾 K3[Fe(CN)6] 六氰合铁酸钾 [Co(NH3)5Cl]Cl2 二氯化一氯·五氨合钴(Ⅱ) Ni(CO)4 四羰基镍 [Ag(NH3)2]＋ [Fe(CN)6]3－ [Co(NH3)5Cl]2＋ Ni(CO)4 OH- K＋ Cl－ 无 Ag+ Fe3＋ Co3＋ Ni NH3 CN－ NH3、Cl－ CO 2 6 6 4 [Fe(CN)6]3－ K＋、Fe2+ Fe3＋ CN－ 6 1、配合物有些存在外界、有些无外界； 2、中心粒子可以是阳离子，也可以是中性原子； 3、配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种； 4、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。 Na3[AlF6] 六氟合铝(Ⅲ)酸钠； Na[Al(OH)4] 四羟基合铝(Ⅲ)酸钠 【实验3-3】 一水合硫酸四氨合铜的形成 ① ② ③ 反应①：Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH－(aq) + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ = 反应②：Cu(OH)2 + 4NH3= [Cu(NH3)4]2++2OH- Cu NH3 NH3 H3N NH3 2+ 四氨合铜离子 深蓝色 任务三：探究配离子的电离和转化 小组讨论并回答： 1、先出现的沉淀是什么? 2、后出现的深蓝色澄清溶液还是CuSO₄溶液吗?结合实验探究1的学习成果，推测产物结构。并运用平衡移动原理解释沉淀的溶解。 3、向试管2中继续加入约2mL95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁，观察实验现象。加入乙醇之后，有物质析出，说明该物质有什么特点? [Cu(H2O)4]2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2+ +4H2O 稳定性：[Cu(H2O)4]2+ < [Cu(NH3)4]2+，因为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。 结论2：配位键的强弱有大有小，配合物更易转化为稳定性更强的配合物。 反应③：深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O 【思考与讨论】 上述实验完成了 的转化，Cu2+与NH3形成的配位键和Cu2+与H2O形成的配位键哪个稳定？从结构角度解释。 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ Cu(OH)2 配位键的强度有大有小，有的配合物很稳定，有的很不稳定。 一般情况下，配位键越强，配合物越稳定。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。 许多过渡金属元素的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。 【P104实验活动】 简单离子和配离子的区别 实验步骤 实验现象 解释 两滴 FeCl3(aq) 少量水 两滴 KSCN(aq) 两滴 K3[Fe(CN)6](aq) 少量水 两滴 KSCN(aq) 溶液变为 红色 生成 Fe(SCN)n]3－n (n = 1～6)，随SCN-的浓度而异 无明显现象 [Fe(CN)6]3－很难电离出 Fe3+ Fe3+ +nSCN- [Fe(SCN)n]3-n 应用：①利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3+; ②又由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。 1、在实验中，将看到试管里溶液的颜色跟血液极为相似(如图3-41)。这是三价铁离子跟硫氰酸根离子(SCN-)形成配离子的颜色，而Fe2+跟SCN-不显红色。 2、应用：①利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3+; ②又由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。 3、写出K3[Fe(CN)6]的电离方程式：K3[Fe(CN)6]=3K++ [Fe(CN)6]3- 配离子 [Fe(CN)6]3-的中心离子Fe3+、配体CN-、配位数6、 [Fe(CN)6]3-与Fe3+性质不一样 情境2：向0.1mol/LCuSO4溶液中滴加1 mol/L 氨水至得到澄清溶液，加入光亮的铁钉，无明显现象。 铜离子存在形式： ，加入光亮的铁钉，无明显现象。 [Cu(NH3)4 ]2+ 结论3：配合物内界较稳定，配离子电离微弱 【前情回扣2】 探寻到了深蓝色溶液中的铜离子，情境2目标达成！ 思考：[Cu(NH3)4]2＋的电离平衡是否牢不可破？ CuSO4（aq） 蓝色沉淀 氨水 氨水 深蓝色溶液 酸 酸 Cu2+ + 4NH3 [Cu(NH3)4]2＋ + 4NH4+ 4H+ = ←平衡向左移动 加入酸、形成更难溶的物质 （加入Na2S生成CuS）、 加热等可使平衡移动。 结论4：通过改变外界条件,可以使配离子的电离平衡移动,实现配合物的转化。 对于具有内外界的配合物，内外界之间以离子键结合， 在水溶液中内外界之间完全电离，但内界离子较稳定一般不能电离出来。 【实验3-5】 二氨合银配离子的形成 氨水 澄清 NaCl 溶液 少量 AgNO3 溶液 AgCl 沉淀 Ag++Cl -= AgCl ↓ AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ = AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]++Cl- Ag NH3 H3N + 二氨合银离子： 配合物的形成对性质的影响: 1、物质溶解性发生改变 2、配位键稳定性改变 3、物质颜色会改变 3、配合物的应用 （1）在生产生活中的应用 电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6]冰晶石 热水瓶胆镀银（银镜反应） [Ag(NH3)2]OH （2）在生命体中的应用 叶绿素 血红素 维生素B12 1、绿色植物生长过程中，起光合作用的是叶绿素，是一种含镁的配合物 2、人和动物血液中起着输送氧作用的血红素，是一种含有亚铁的配合物 3、维生素B12(含钴的配合物)是一种需要肠道分泌物帮助才能被吸收的维生素 当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，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，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。 4、配合物的结构 配离子的空间结构由其中心原子的杂化方式决定，常见的配位数为2的配离子的空间结构为直线形，配位数为4的配离子空间结构为平面四边形或四面体，配位数为6的配离子的空间结构为八面体形。 【课堂练习2】 下列物质中，不能作为配合物的配位体的是（ ） A、NH3 B、NH4+ C、H2O D、SCN－ B 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 【课堂练习3】 B 思考：NH4Cl是配合物吗？不是，NH4Cl里面虽然有配位键，但不是配合物（因为里面没有金属元素），含有配位键的化合物不一定是配合物，配合物一定含配位键。 【课堂练习4】 按下图连接好装置，通电后发现铁电极附近有蓝色沉淀生成。下列相关叙述中不正确的是（ ） A、铁电极上发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋ B、铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液中Fe3＋和CN－形成了配位键 C、生成蓝色沉淀的离子方程式为Fe2＋＋K＋＋[Fe(CN)6]3－=KFe[Fe(CN)6]↓ D、Fe2＋与[Fe(CN)6]3－形成了配位键 D 【课堂练习5】 化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3。 （1）配位键的形成条件是___________________________ __。 （2）在NH3·BF3中，________原子提供孤电子对，________原子接受孤电子对。 一方能够提供孤电子对，另一方能够提供空轨道 氮(或N) 硼(或B) $$