3.4.1配位键与配合物 课件 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 第四节 配合物与超分子 物质的结构 和性质 第1课时 配位键与配合物 作者编号：35002 作者编号：35002 1 无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4水溶液和CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？ CuSO4 固体 CuSO4溶液 CuSO4·5H2O晶体 作者编号：35002 固体 ①CuSO4 ②CuCl2 ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr 颜色 哪些溶液呈天蓝色 白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色 【实验探究】观察下表中固体的颜色以及溶于水后形成溶液的颜色，并总结规律。 结论：固态二价铜盐不一定显蓝色，溶液呈蓝色与Cu2+和H2O有关， 与SO42-、Cl-、Br-、Na+、K+无关。 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色 作者编号：35002 【再探究】观察下列两种铜盐的颜色，请解释原因 Cu2+与水结合显蓝色 CuCl2·2H2O晶体 CuSO4·5H2O晶体 理论解释：Cu2+与水结合显蓝色或绿色 规律：结晶水少→多，晶体颜色绿→蓝 作者编号：35002 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。 在四水合铜离子中，Cu2+与H2O之间的化学键是由H2O提供孤电子对给予Cu2+ ， Cu2+(含空轨道)接受水分子的孤电子对形成的。 O H H 配体 孤电子对 中心离子 具有空轨道 配位键 Cu2+ Cu2+ OH2 H2O H2O H2O 作者编号：35002 Cu(H2O)4]2+的形成过程： 激发杂化 H2O H2O H2O H2O 配位键 孤电子对 29Cu [Ar]3d104s1 失去2e- 29Cu2+ [Ar]3d9 价层电子排布图 Cu2+的杂化类型dsp2 Cu2+ + 4H2O = Cu(H2O)42+ 四水合铜离子 作者编号：35002 一、配位键 1.概念：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键称为配位键。实质上是一种特殊的共价键。 Cu2+ + 4H2O [ Cu(H2O)4]（蓝色） 2+ 空轨道 (电子对接受体) 孤电子对 (电子对给予体) 配位键 中心离子或原子 配体 微点拨：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。 作者编号：35002 2.配位键 表示方法： A—B 电子对给予体 电子对接受体 （或A B） Cu OH2 H2O H2O 2+ OH2 例：Cu(H2O)42+ 电子对接受体 电子对给予体 或 作者编号：35002 3.形成条件： 形成条件 一方能提供孤电子对 (配体) 另一方能提供空轨道(中心原子或离子) ①分子:H2O、NH3、HF、CO等 ②离子:卤素离子、OH-、CN-、SCN-等 ①一般是过渡金属的原子或离子:Fe、Ni、 Fe3+、Co3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Cr3+等 ②部分主族元素:H＋、Al3＋、B等 = : : C O 由电负性小的给 作者编号：35002 4.特点： ②配位键一般是共价单键，属于σ键。 ①配位键是一种特殊的共价键，与共价键性质完全相同。 ③配位键具有方向性和饱和性。 注意：一般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。 如：Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。 Cu OH2 H2O H2O 2+ OH2 作者编号：35002 2.H3O+ 或 【课堂练习】写出下列物质的配位键形式 3.[Cu(H2O)4]2＋ 或 H N H H H [ ] + H N H H H [ ] + 1.NH4+ 或 注意：一般主族元素成键饱和后，多的键为配位键 如：H3O+ 形成1个配位键；NH4+ 形成1个配位键等。 作者编号：35002 无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4水溶液和CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？ 天蓝色[Cu(H2O)4]2＋ 注：胆矾 (CuSO4·5H2 O) 可写 [Cu(H2O)4]SO4·H2O 作者编号：35002 二、配合物 1、概念：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 内界（配离子） 外界（离子） 中心 离子 （原子） 配位数 配位 原子 配位体 = [Cu(H2O)4]2++ SO42- ②配合物一定含有配位键，但含有配位键的化合物不一定是配合物。 例如：CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5 注意：①配合物内界与外界以离子键结合， 外界在水溶液中完全电离，内界较稳定，难电离。 = : : C O 作者编号：35002 (1)中心离子(原子)：提供空轨道的金属离子或原子，一般是过渡金属。 如Cu2+、Ag+等 ， 某些非金属元素，如[SiF6]2-、[SF6]- (2)配位体: 含有孤电子对的分子或阴离子 (3)配位原子：配体中具有孤电子对的原子，一般是VA、VIA、VIIA族元素， 如： N P O S X（卤素原子）等 (4)配位数：直接同中心原子配位的原子数目，一般是2、4、6、8 （配位数=中心离子化合价的两倍） (5)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- 分子：NH3、H2O、HF、CO、醇、胺、醚等， 阴离子：X-(卤素离子)、OH－、CN－、SCN－、RCOO－、PO43- 作者编号：35002 配合物 内界 外界 中心原子(离子) 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH K3[Fe(CN)6] Na3[AlF6] Ni(CO)4 [Co(NH3)5Cl]Cl2 [Ag(NH3)2]＋ OH－ Ag＋ NH3 2 [Fe(CN)6]3－ K＋ Fe3＋ CN－ 6 6 [AlF6]3－ Na＋ Al3＋ F－ Ni(CO)4 无 Ni CO 4 [Co(NH3)5Cl]2＋ Cl－ Co3＋ Cl－ NH3 6 小结： 1、配合物必须有内界，可以无外界。含中性配合单元的配合物没有外界如Ni(CO)4 ; 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, 整个配合物电中性； 4、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数（配位数=中心离子化合价的两倍） 氢氧化二氨合银 六氰合铁酸钾 四羰基镍 六氟合铝酸钠 二氯化一氯五氨合钴 作者编号：35002 作者编号：35002 0.01mol氯化铬(CrCl3· 6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是（ ） A．[Cr(H2O)6]Cl3 B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O B 作者编号：35002 作者编号：35002 实验步骤 实验现象 结论及解释 少量 氨水 产生蓝色 难溶物 Cu2＋+2NH3·H2O ＝Cu(OH)2↓+2NH4＋ 继续加 氨水 难溶物溶解 得到深蓝色透明溶液 Cu(OH)2+ 4NH3 ＝[Cu(NH3)4]2＋+2OH− 【实验 3-3】—硫酸铜与氨水的反应 三.配合物的形成对性质的影响 加95% 乙醇 析出深蓝 色的晶体 溶剂极性：乙醇 < 水 [Cu(NH3)4]SO4·H2O 在乙醇中的溶解度小 作者编号：35002 蓝色溶液 蓝色沉淀 深蓝色溶液 ＋①氨水 ＋②氨水 ＋③ 95%乙醇 静置 深蓝色晶体 加入乙醇，溶剂极性减小，降低[Cu(NH3)4]SO4·H2O溶解度，促进蓝色晶体析出。 反应①：Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ 反应②：Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2＋ + 2OH− 深蓝色溶液 [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + H2O ＝ [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓ 乙醇 深蓝色晶体 反应③： 一水硫酸四氨合铜晶体 深蓝色都是因为[Cu(NH3)4]2+的存在， 中心离子是Cu2+，配体是NH3，配位数为4。 （在乙醇中的溶解度小） 作者编号：35002 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 【思考1】上述实验完成了四水合铜离子向四氨合铜离子的转化，Cu2+与NH3形成的配位键和Cu2+与H2O形成的配位键哪个稳定？ 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。 【思考2】从电负性角度解释Cu2+与NH3形成的配位键比Cu2+与H2O的配位键更稳定 作者编号：35002 【实验 3-4】 实验操作 向盛有少量0.1 mol/L FeCl3溶液（或任何含Fe3+的溶液）的试管中滴加1滴0.1 mol/L硫氰化钾(KSCN)溶液。 实验现象 实验原理 溶液变为血红色 Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n 配位数可为1—6 配合物Fe(SCN)3中，中心离子是Fe3+，配体是SCN-，配位数是3 应用：利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3+， 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。 Fe3＋＋3SCN－⇋Fe(SCN)3 作者编号：35002 【实验 3-5】 实验操作 向盛有少量0.1moI/ L NaCl溶液的试管里滴几滴0.1 mol/L AgNO3溶液，产生难溶于水的白色的AgCl沉淀，再滴入1molL氨水，振荡，观察实验现象。 实验现象 实验原理 AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]Cl Ag++Cl-===AgCl↓ NH3·H2O 银氨溶液的配制：向AgNO3溶液中逐滴加稀氨水，直到最初生成的沉淀恰好溶解为止。 Ag+→AgOH↓→[Ag(NH3)2]OH 先产生白色沉淀，滴加氨水后白色沉淀溶解，得澄清无色溶液。 作者编号：35002 三 配合物的形成对性质的影响 1. 对溶解性的影响：一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。例：Cu(OH)2难溶于水，可溶于氨水 例：Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁，其溶液显红色 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。当中心离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。 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。颜色发生变化就是一种常见的现象。 例：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。 作者编号：35002 四.配合物的应用 维生素B12 (1)在生命体中的应用 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 作者编号：35002 四.配合物的应用 叶绿素 血红素 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 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 作者编号：35002 四. 配合物的应用 (2)在医药中的应用 (3)配合物与生物固氮 (4)在生产生活中的应用 王水溶金 抗癌药物——顺铂 固氮酶 冰晶石 Na3[AlF6] 热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]+ H[AuCl4] 顺-二氯二氨合铂又称顺铂 作者编号：35002 拓展：配位化合物的结构 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。 配位数 2 4 4 6 杂化方式 sp sp3 dsp2 sp3d2 空间结构 直线形 四面体形 正方形 八面体形 实例 [Ag(NH3)2]+ [Zn(NH3)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ [AlF6]3- 作者编号：35002 1.下列不属于配位化合物的是（ ） 六氟合铝(Ⅲ)酸钠： 氢氧化二氨合银(Ⅰ)： C．六氟合铁(Ⅲ)酸钾： D．十二水硫酸铝钾： E. 六氰合铁(Ⅱ)酸钾: K4[Fe(CN)6] D 作者编号：35002 作者编号：35002 2.某物质的结构如图所示： 下列有关该物质的分析中正确的是（ ） A. 该物质分子中不存在σ键 B. 该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力 C. 该物质是一种配合物，其中Ni为中心原子 D. 该物质的分子中C、N、O均存在孤电子对 C 作者编号：35002 作者编号：35002 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___________________________________________。 先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解 Ag＋　 N　 2　 [Ag(NH3)2]OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－ (3)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________。 (4)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 16NA　 C 作者编号：35002 作者编号：35002 第三章 第四节 配合物与超分子 物质的结构 和性质 第2课时 超分子 作者编号：35002 作者编号：35002 30 $$