3.4 过渡晶体与混合型晶体配合物与超分子（课件PPT）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版2019）

晶体结构与性质 第三章 第四节　过渡晶体与混合型晶体 配合物与超分子 返回目录 化学 选择性必修2 　 课前·教材预案 课堂·深度拓展 课末·随堂演练 课时作业(十六) 课前·教材预案 知识点1　过渡晶体与混合型晶体 分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体 返回目录 化学 选择性必修2 　 小 Na2O、MgO Al2O3、SiO2 P2O5、SO3、Cl2O7 返回目录 化学 选择性必修2 　 六 范德华力 3 相互重叠 导电性 返回目录 化学 选择性必修2 　 知识点2　配合物 蓝色 蓝色 蓝色 无色 无色 无色 返回目录 化学 选择性必修2 　 [Cu(H2O)4]2＋ 四水合铜离子 返回目录 化学 选择性必修2 　 孤电子对 孤电子对 配位键 金属离子或原子 分子或离子 配位键 配位化合物 配合物 返回目录 化学 选择性必修2 　 N Cu2＋ 返回目录 化学 选择性必修2 　 Fe2＋ 返回目录 化学 选择性必修2 　 知识点3　超分子 两种或两种以上 有限 无限 杯酚 返回目录 化学 选择性必修2 　 √ × √ √ √ × × 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 课堂·深度拓展 探究点1　配位键及其配合物的组成 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 探究点2　配合物的形成对物质性质的影响 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 课末·随堂演练 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 返回目录 化学 选择性必修2 　 制 作 者：状元桥 适用对象：高中学生 制作软件：Powerpoint2010、 Photoshop cs3 运行环境：WindowsXP以上操作系统 目标导航 [知识导图] [课程标准] 1.知道介于典型晶体之间的过渡晶体及混合型晶体是普遍存在的；能从化学键成分上认识过渡晶体，从结构和性质上认识混合型晶体。 2．能从微观角度认识配位键的特点，认识简单配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用。了解超分子概念及其特性。 3．能用配位键解释配合物的典型性质，形成“结构决定性质”的认知模型。 1．过渡晶体 (1)四类典型晶体是____________、____________、____________、____________。 (2)离子晶体和共价晶体的过渡标准是化学键中离子键成分的百分数。离子键成分的百分数大，作为离子晶体处理，离子键成分的百分数小，作为共价晶体处理。 (3)Na2O、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、SO3、Cl2O7，七种氧化物中从左到右，离子键成分的百分数越来越______，其中作为离子晶体处理的是____________________；作为共价晶体处理的是________________________；作为分子晶体处理的是________________________________。 2．混合型晶体 (1)石墨中的碳原子是__________元并环结构，层内的碳原子通过共价键相连，层间靠____________维系。 (2)每个碳原子的配位数(一个原子周围最邻近的原子数)为______，有一个未参与杂化的2p电子，它的原子轨道垂直于碳原子平面，由于所有的p轨道相互平行而且____________，使p轨道中的电子可在整个碳原子平面中运动，所以石墨有类似金属晶体的__________。 1．配位键与配合物 (1)实验探究 化合物 CuSO4 CuCl2 CuBr2 NaCl K2SO4 KBr 固体颜色 白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色 溶液颜色 eq \x(\s\up1(15))________ eq \x(\s\up1(16))________ eq \x(\s\up1(17))________ eq \x(\s\up1(18))________ eq \x(\s\up1(19))________ eq \x(\s\up1(20))________ 化合物 CuSO4 CuCl2 CuBr2 NaCl K2SO4 KBr 结论 呈蓝色的物质是水合铜离子，可表示为____________，叫做________________。 (2)配位键 由一个原子单方面提供____________而另一个原子接受____________形成的共价键，即“电子对给予—接受”键被称为__________。 (3)配合物 把__________________(称为中心离子或原子)与某些______________(称为配体或配位体)以__________结合形成的化合物称为______________，简称__________。 2．配合物的组成：以[Cu(NH3)4]SO4为例 在[Cu(NH3)4]2＋里，NH3的______给出孤对电子，__________接受电子对，形成配位键。 3．配合物的用途 (1)配合物广泛存在于自然界中，跟人类生活有密切的关系。例如，在人和动物体内起输送氧气作用的血红素，是__________的配合物。 (2)配合物在生产和科学技术方面的应用也很广泛，例如，在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域都有着广泛的应用。 1．组成 超分子是由eq \x(\s\up1(34))________________的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。超分子定义中分子是广义的，包括离子。超分子这种分子聚集体，有的是eq \x(\s\up1(35))________的，有的是eq \x(\s\up1(36))________伸展的。 2．重要特征及应用 (1)分子识别：如用“eq \x(\s\up1(37))________”分离C60和C70。 (2)自组装：如细胞和细胞器的双分子膜。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)大多数晶体是四种典型晶体的过渡晶体。(　 　) (2)含有配位键的化合物就是配位化合物。(　 　) (3)配位键是一种特殊的共价键。(　 　) (4)NH4NO3、H2SO4都含有配位键。(　 　) (5)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。(　 　) (6)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。(　 　) (7)任何分子都能形成配位键。(　 　) 名师提醒 (1)配合物是专指一类含有配位键的结构复杂的化合物，但不是含有配位键的化合物就是配合物，如、中尽管含有配位键，但它们的结构相对简单，不具备配合物的结构特征，不能看作配合物。 (2)配位键是一类特殊的共价键，由一个原子提供电子对，另一个原子提供空轨道。 (3)配位键可以存在于配位化合物中，也可以存在于离子中，如NH、[Cu(NH3)2]2＋中存在配位键。 (4)配位键的形成是有条件的：中心原子(或离子)有空轨道，配体有孤电子对。 1．配合物[Cu(H2O)4]SO4中含有的化学键类型有哪些？ [Cu(H2O)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。 2．NH中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相同？ 相同。NH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，所以立体构型为三角锥形，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NH，这样N原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28′，故NH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。 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？ 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．配位键与非极性键、极性键的区别与联系 类型 比较 共价键 非极性键 极性键 配位键 本质 相邻原子间的共用电子对与原子核间的静电作用 成键条件(元素种类) 成键原子得、失电子能力相同(同种非金属) 成键原子得、失电子能力差别较小(不同非金属) 成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子) 特征 有方向性、饱和性 2.配合物的组成 配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示： (1)中心原子：提供空轨道能接受电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。 (2)配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。 ①阴离子：如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－、PO等。 ②分子：如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。 ③原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。 (3)配位数：直接同中心原子配位的原子或离子的数目叫中心原子的配位数。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6，[Cu(NH3)4]Cl2中Cu2＋的配位数为4。 (4)配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如[Co(NH3)5Cl]n＋中，中心离子为Co3＋，n＝2。 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[Co(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为3×4＋4＋2＝18。 4．配合物在水溶液中的电离情况 配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出来，通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数，从而可以确定其配离子、中心离子和配体。 【例题1】 已知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________(填字母)。 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＋具有对称的空间结构，[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＋的空间结构为________________________________。 (3)某种含Cu2＋的化合物可催化丙烯醇制备丙醛的反应：HOCH2CH===CH2―→CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数，是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的2倍，则这类碳原子的杂化方式为________。 思维导引：判断[Cu(NH3)4]2＋空间结构是平面正方形还是正四面体形是本题的一个难点，可以采用反证法证明。如果[Cu(NH3)4]2＋是正四面体构型，则其中的两个NH3被两个Cl－取代，只能得到一种结构的产物，而不能得到两种不同结构的产物，所以[Cu(NH3)4]2＋不是正四面体构型，而是平面正方形。 解析　(1)[Cu(NH3)4]2＋是由铜离子与氨分子通过配位键形成的，氨分子中只存在极性共价键，不存在非极性共价键和离子键，故选A、B项。(2)[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间结构，根据[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代后可得两种不同结构的产物，可知[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为平面正方形。(3)HOCH2CH===CH2中，连接羟基的C原子采取sp3杂化，碳碳双键中的C原子采取sp2杂化。CH3CH2CHO中，醛基C原子采取sp2杂化，其他C原子采取sp3杂化。 答案　(1)AB　(2)平面正方形　(3)sp2 【变式1】 下列关于[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的说法中正确的是(　　) A．配体是Cl－和H2O，配位数是8 B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋ C．内界和外界中的Cl－的数目之比是1∶2 D．在1 mol该配合物溶液中加入足量AgNO3溶液，可以得到3 mol AgCl沉淀 答案　C 解析　配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，配体是Cl－和H2O，配位数是6，A项错误；中心离子是Ti3＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋，B项错误；[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中，内界和外界中的Cl－的数目之比是1∶2，C项正确；加入足量AgNO3溶液，只有外界的Cl－与Ag＋反应，内界配体Cl－不与Ag＋反应，只能得到2 mol AgCl沉淀，D项错误。 4．配离子[Cu(H2O)4]2＋和[Cu(NH3)4]2＋谁更稳定？ [Cu(H2O)4]2＋在氨水中发生反应[Cu(H2O)4]2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋4H2O；Cu(OH)2在过量氨水中反应Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，可见[Cu(NH3)4]2＋比[Cu(H2O)4]2＋更稳定。 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，反应的离子方程式为： 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。 【例题2】 (1) Cr3＋基态核外电子排布式为______________；配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与Cr3＋形成配位键的原子是________(填元素符号)。 (2)在Ni基催化剂作用下，CH4和CO2反应可获得化工原料CO和H2。 ①基态Ni原子的电子排布式为____________________，该元素位于元素周期表的第________族。 ②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4,1 mol Ni(CO)4中含有________ mol σ键。 (3)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，则该配合物中提供孤电子对的原子是________。 思维导引：配位键是σ键的一种，配位原子是能够提供孤电子对的原子。 解析　(1)铬是第24号元素，其失去3个电子，还剩21个电子，电子排布式为1s22s22p63s23p63d3。因为水分子中氧原子有孤电子对可以排在空轨道中，所以与铬离子形成配位键的是氧元素。 (2)①28号元素Ni的基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2，该元素位于元素周期表的第四周期第Ⅷ族。②Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，在每个配位体中含有一个σ键，在每个配位体与中心原子之间形成一个σ键，所以1 mol Ni(CO)4中含有8 mol σ键。(3)B原子与X原子形成配位键，因为B为缺电子原子，只能作中心原子，故形成配位键时提供孤电子对的原子是X。 答案　(1)1s22s22p63s23p63d3或[Ar]3d3　O　 (2)①1s22s22p63s23p63d84s2或[Ar]3d84s2　Ⅷ　②8　 (3)X 【变式2】 (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AlF在溶液中可稳定存在)。 (3)配合物[Cr(H2O)6]3＋中，提供空轨道形成配位键的离子是________。 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)，F－与Al3＋形成配位离子AlF，沉淀溶解平衡向右移动，使氟化钙溶解。(3)H2O分子中的O原子有孤电子对，Cr3＋提供空轨道形成配位键。 答案　(1)配位键　N (2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF (3)Cr3＋ 1．(混合晶体)下列有关石墨晶体的说法正确的是(　　) A．由于石墨晶体导电，所以它是金属晶体 B．由于石墨的熔点很高，所以它是共价晶体 C．由于石墨质软，所以它是分子晶体 D．石墨晶体是一种混合型晶体 答案　D 解析　石墨能导电、熔沸点高、质软，是因为其晶体结构中既有金属键，又有共价键，还有范德华力，是一种混合型晶体。 2．(配合物的组成)在[RuBr2(NH3)4]＋中Ru的化合价和配位数分别是(　　) A．＋2和4 B.＋2和6 C．＋3和4 D.＋3和6 答案　D 解析　设在[RuBr2(NH3)4]＋中Ru的化合价为x，x－1×2＋0×4＝＋1，x＝＋3；含有空轨道的金属阳离子为中心离子，所以中心离子为Ru3＋、有孤对电子的原子、分子或离子为配体，所以配体为Br－、NH3，配位数就是配体的个数，所以配位数为2＋4＝6，故选D项。 3．(超分子)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 答案　D 解析　分子以分子间作用力形成超分子。 4．(配合物的结构)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＋与H2O中的氧原子形成配位键 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 答案　B 解析　配位化合物中必定存在配位键，但配位化合物还会含有共价键、离子键等，B项错误。 5．(综合应用)(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2，1 mol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 mol该配合物中含有16 mol σ键，数目为16NA。(2)Zn2＋的配位原子个数是4，所以其配位数是4，A项错误；该配合物中氮原子提供孤电子对，所以NH3是配体，B项错误；[Zn(NH3)4]Cl2中外界是Cl－，内界是[Zn(NH3)4]2＋，C项正确；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，属于特殊的共价键，不属于离子键，D项错误。 答案　(1)16NA　(2)C $$