内容正文:
第四节 配合物与超分子
课标要点 核心素养
1.知道配位键的特点
2.认识简单的配位化合物的成键
特征
3.了解配位化合物的存在与应用
1.宏观辨识与微观探析: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.证据推理与模型认知: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
[知识梳理]
[知识点一] 配合物
1.配位键
(1)由—个原子单方面提供 ,而另一个
原子提供 而形成的共价键,即“电子对
给予———接受”键,是—类特殊的共价键.
(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)定义:金属离子(或原子)与某些分子或离
子(称为配体)以配位键结合形成的化合
物,简称配合物.
如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、Fe
(SCN)3 等均为配合物.
(2)配合物的形成举例
实验操作 实验现象 有关离子方程式或原因分析
滴加 氨 水 后,试 管
中首先出现
,氨 水 过 量 后 沉
淀逐 渐 溶 解,滴 加
乙醇后析出
Cu2++2NH3H2OCu(OH)2↓
+2NH+4 Cu(OH)2+4NH3
[Cu(NH3)4]2++2OH-
[Cu(NH3)4]2+ +SO2-4 + H2O
乙醇
[Cu(NH3)4]SO4H2O↓
实验操作 实验现象 有关离子方程式或原因分析
溶液颜色
Fe3+ 与 SCN- 可 形 成 血 红 色 配
离子
(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
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 的阴离子或
分子,如Cl-、NH3、H2O等.配体中
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
的数 目.如[Fe(CN)6]4- 中 配 位 数 为
.
[知识点二] 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.
28
化学选择性必修二
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——— 、 .
[自我评价]
1.[判一判]
(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”)
(1)配位键是不同于共价键、离子键的化学键.
( )
(2)提供空轨道的只能是过渡元素的原子或
离子. ( )
(3)形成配位键的条件是一方有空轨道,另一
方有孤电子对. ( )
(4)配位键是一种特殊的共价键. ( )
(5)配位化合物中的配体可以是分子也可以是
阴离子. ( )
(6)超分子一定是由呈电中性的分子组成,不
可能含有离子. ( )
2.[想一想]
(1)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?
(2)人体内血红蛋白是Fe2+卟啉配合物,Fe2+
与O2 结合形成配合物,而CO与血红蛋白
中Fe2+也能形成配合物.
①根据生活常识,比较说明其配合物的稳
定性.
②还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的
Fe2+结合?
[情境素材]
19世纪末期,德国化学家发现氯化钴与
氨结合,会生成一系列颜色各异、化学性质不
同的物质,经分析它们的化学式和性质如下:
CoCl36NH3 为橙黄色,用AgNO3 能沉淀出
3个Cl-
CoCl35NH3 为紫红色,用AgNO3 能沉淀出2
个Cl-
CoCl35NH3H2O为玫瑰红色,用 AgNO3
能沉淀出3个Cl-
CoCl34NH3 为绿色,用 AgNO3 能沉淀出1
个Cl-
同是氯化钴,但它的性质不同,颜色也不一样.
38
第三章 晶体结构与性质
◉[思考探究]
(1)CoCl35NH3 中存在哪些化学键? 从物
质分类角度来看CoCl35NH3 属于哪一
类化合物?
(2)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NH3BF3 的结构
式吗?
(3)AlCl3 常以配位键形成二聚氯化铝分子
(Al2Cl6),请写出Al2Cl6 的结构式,并标出
配位键.
[核心突破]
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 NH+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NH+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[Co(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为
3×4+4+2=18.
◉[典例示范]
[典例] 关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2H2O
的下列说法不正确的是 ( )
A.配体是Cl-和 H2O,配位数是8
B.中 心 离 子 是 Ti3+,配 离 子 是 [TiCl
(H2O)5]2+
C.作为配体的Cl-与非配体Cl-的数目之比
是1∶2
D.与AgNO3 溶液作用,并非所有Cl-均转
化为沉淀
[思维建模]
解答有关配合物的组成和性质的思维流程
如下:
[尝试解答]
配合物的电离
配合物中外界离子能电离出来,而内界离
子不能电离出来.
48
化学选择性必修二
◉[学以致用]
1.下列不是配合物的是 ( )
A.[Ag(NH3)2]Cl B.Cu2(OH)2CO3
C.[Cu(H2O)4]SO4 D.[Co(NH3)6]Cl3
2.以下微粒含配位键的是 ( )
①N2H+5 ②CH4 ③OH- ④NH+4
⑤Fe(CO)5 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O+
⑧[Ag(NH3)2]OH
A.①④⑤⑥⑦⑧ B.①②④⑦⑧
C.①③④⑤⑥⑦ D.全部
3.(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物
[Zn(NH3)4]Cl2,1mol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
1.下列组合不能形成配位键的是 ( )
A.Ag+、NH3 B.H2O、H+
C.Cu2+、H+ D.Fe3+、CO
2.下列分子或离子中,能提供孤电子对与某些
金属离子形成配位键的是 ( )
①H2O ②NH3 ③F- ④CN- ⑤CO
A.仅①② B.仅①②③
C.仅①②④ D.①②③④⑤
3.下列物质:①H3O+ ②[B(OH)4]- ③
CH3COO- ④NH3 ⑤CH4 中存在配位键
的是 ( )
A.①② B.①③ C.④⑤ D.②④
4.配位化合物的数量巨大,组成和结构形形色
色,丰富多彩.配合物[Cu(NH3)4](OH)2
的中心离子、配体和配位数分别为 ( )
A.Cu2+、NH3、4 B.Cu+、NH3、4
C.Cu2+、OH-、2 D.Cu2+、NH3、2
5.铜单质及其化合物在很多领域有重要的用
途,如金属铜用来制造电线电缆,五水硫酸
铜可用作杀菌剂.
(1)往硫酸铜溶液中加入氨水,先形成蓝色
沉淀,继续加氨水,得到深蓝色透明溶液,再
加入乙醇,得到的深蓝色晶体为 .
(2)[Cu(H2O)4]2+中存在的化学键类型有
.
[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 .其结
构可用示意图表示为
.
(3)科学家通过X射线测得胆矾结构示意
图可简单表示如下:
图中虚线表示的作用力为 .
[课堂小结]
配合
物理
论
配
位
键
概念
存在
形成
条件
配合物与超分子
超分子特性 概念
配
合
物
概念
形成条件
性质
结构与组成
学习至此,请完成配套训练
58
第三章 晶体结构与性质
68
化学选择性必修二
微专题三 四类典型晶体的比较
专题精练
1.D [石墨为混合型晶体,生石灰、氯化铯均为离子晶体,氮
化铝为共价晶体.]
2.D [四种晶体在不同状态下的导电性区别如下:]
分子晶体 共价晶体 金属晶体 离子晶体
固态 不导电
不导电
(晶体硅导电)
导电 不导电
熔融状态 不导电 不导电 导电 可导电
水溶液 有的可导电 - - 可导电
3.C [根据 各 物 质 的 熔、沸 点 判 断,AlCl3 和 CCl4 为 分 子 晶
体;AlCl3 的沸点低于熔点,所以可升华;NaCl为离子晶体,
但1500℃高于其沸点,故
1500℃时以分子形式存在.]
4.C [A 选项都是离子晶体,CaCl2 只有离子键,NaOH 既有
离子键又有共价键;B选项都是分子晶体,碘分子中有共价
键,氖分子中无化学键;C选项都是分子晶体,只有极性共价
键;D选项 CCl4 是分子晶体,含有共价键,KCl是离子晶体,
含有离子键.]
5.B [金刚石中由共价键构成的最小环状结构中有6个碳原
子;NaCl晶体中,每个 Na+ 周围紧邻6个 Cl- ,每个 Na+ 周
围紧邻12个 Na+ ;氯化铯晶体中,每个 Cs+ 周围紧邻8个
Cl- ,每个 Cs+ 周围紧邻6个 Cs+ ;干冰晶体中,每个 CO2 分
子周围紧邻12个 CO2 分子.]
6.B [A选项,同属于共价晶体,熔、沸点高低主要看共价键
的强弱,显然对键能而言,晶体硅<碳化硅<二氧化硅,错
误;B选项,形成分子间氢键的物质的熔、沸点要大于形成分
子内氢键的物质的熔、沸点,正确;C选项,对于不同类型的
晶体,其熔、沸点高低一般为共价晶体>离子晶体>分子晶
体,MgO>H2O>Br2>O2,错误;D选项,生铁为铁合金,熔
点要低于纯铁,错误.]
7.解析:晶体的熔点高低、熔融态能否导电及溶解性等性质相
结合,是判断晶体类型的重要依据.共价晶体和离子晶体的
熔点都很高或较高,两者最大的差异是熔融态的导电性不
同.一般共价晶体熔融态不导电,离子晶体熔融时或水溶液
都能导电.共价晶体和分子晶体的区别则主要在于熔、沸点
有很大差异.一般共价晶体和分子晶体熔融状态时都不能
导电.另外易溶于一些有机溶剂往往也是分子晶体的特征
之一.
答案:(1)共价晶体 (2)分子晶体 (3)分子晶体 (4)离子
晶体
8.解析:(1)表中第一栏和第二栏的熔点明显高于第三、四栏其
余物质的熔点,前者为ⅠA族元素与ⅦA族元素组成的离子
晶体,而后者为分子晶体.
(2)分析比较离子晶体熔点高低的影响因素:
物质熔化实质是减弱晶体内微粒间的作用力,而离子晶体内
是阴、阳离子,因此离子晶体的熔化实际上是减弱阴、阳离子
间的作用力———离子键,故离子晶体的熔点与离子键的强弱
有关.从钠的卤化物进行比较:卤素离子半径是r(F- )<
r(Cl- )<r(Br- )<r(I- ),说明熔点随卤素阴离于半径的增
大而减小.又从碱金属的氯化物进行比较:碱金属阳离子半
径是r(Na+ )<r(K+ )<r(Rb+ )<r(Cs+ ),说明熔点随碱金
属阳离子半径的增大而减小.
(3)分析比较分子晶体熔点高低的影响因素:
分子晶体内的微粒是分子,因此分子晶体的熔点与分子间的
作用力有关.从硅的卤化物进行比较:硅的卤化物分子具有
相似的结构,从SiF4 到SiI4 相对分子质量逐步增大,说明熔
点随相对分子质量的增加而增大.从硅、锗、锡、铅的氯化物
进行比较:这些氯化物具有相似的结构,从SiCl4 到PbCl4 相
对分子质量逐步增大,说明熔点随相对分子质量的增加而
增大.
答案:(1)晶体类型 离子晶体 分子晶体
(2)半径 半径
(3)相对分子质量 相对分子质量 分子间作用力
第四节 配合物与超分子
教材梳理探新知
知识梳理 知识点一
1.(1)孤电子对 空轨道 2.(2)蓝色沉淀 深蓝色晶体 变
红 (3)①提供空轨道接受孤电子对
②提供孤电子对 直接同中心原子配位 ③配位键 6
知识点二
2.(3)分子识别 自组装
自我评价
1.(1)× 提示:配位键是一种特殊的共价键.
(2)× 提示:H+ 也能提供空轨道.
(3)√ (4)√ (5)√ (6)×
2.(1)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+ +NH3H2OAgOH↓+
NH+4 ,AgOH+2NH3 H2O [Ag(NH3)2]+ +OH-
+2H2O.
(2)①提示:血红蛋白中Fe2+ 与 CO形成的配合物更稳定.
②提示:NO中毒原理同 CO.
重难突破释疑惑 思考探究
(1)提示:CoCl35H2O 中存在极性共价键和配位键,属于配
位化合物.
(2)提示:N原子提供孤电子对,B原子提供空轨道,NH3BF3
的结构式可表示为 NH
H
H
B→
F
F
F .
701
参考答案
(3)
典例示范
[典例] A [A项,配体是内界的1个 Cl- 和5个 H2O,则配
位数是6,错误;B项,配离子是
[TiCl(H2O)5]2+ ,根据 电 荷 守 恒 可 知 中 心 离 子 是 Ti3+ ,正
确;C项,根据已知配合物的化学式,
[TiCl(H2O)5]2+ 中(内界)的 Cl- 数目为1,剩余部分含有的
Cl- 数目为2,则内界和外界中的Cl- 的数目比是1∶2,正确;D
项,加入足量 AgNO3 溶液,只有外界的Cl- 被完全沉淀,内界的
Cl- 不会被沉淀,正确.]
学以致用
1.B [[Ag(NH3)2]Cl中的 Ag+ 与2个 NH3 形成2个配位
键,是配合物,A 项正确,Cu2(OH)2CO3 是盐,不存在配位
键,不是配合物,B项错误;Cu(H2O)4SO4中的 Cu2+ 与4个
H2O形成4个配位键,是配合物,C项正确;[Co(NH3)6]Cl3
中的 Co3+ 与 6 个 NH3 形 成 6 个 配 位 键,是 配 合 物,D 项
正确.]
2.A [①N2H+5 中1个 H+ 与1个 N 原子间形成配位键;②
CH4 中4个 H 原子与 C原子间形成共价单键,不存在配位
键;③OH- 中 O 与 H 间 形 成 共 价 键,不 存 在 配 位 键;④
NH+4 中有1个 H+ 与 N原子间形成配位键;⑤Fe(CO)5 中
配位体 CO与中心原子Fe之间形成配位键;⑥Fe(SCN)3 中
配位体SCN- 与Fe3+ 间形成配位键;⑦H3O+ 中有1个 H+
与 O原子间形成配位键;⑧[Ag(NH3)2]OH 中配位体 NH3
与 Ag+ 间形成配位键.综合以上分析,①④⑤⑥⑦⑧中都
存在配位键.]
3.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,共16个σ键,故1mol该配合物中含有16mol
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 项错
误;该配合物中氮原子提供孤电子对,所以 NH3 是配体,故
B项 错 误;[Zn(NH3)4]Cl2 中 外 界 是 Cl- ,内 界 是 [Zn
(NH3)4]2+ ,故 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
于特殊共价键,不属于离子键,故 D项错误.
答案:(1)16NA (2)C
随堂自测夯基础
1.C [Ag+ 有空轨道,NH3 中的氮原子上有孤电子对,可以形
成配位键,A错误,水分子中的 O 原子含有孤电子对,H+ 有
空轨道,所以能形成配位键,B错误;Cu2+ 、H+ 两种离子间
没有孤电子对,所以不能形成配位键,C 正确;Fe3+ 有空轨
道,CO 中 的 氧 原 子 上 的 孤 电 子 对,可 以 形 成 配 位 键,D
错误.]
2.D [根据各微粒中各原子的成键情况,写出几种微粒的电
子式,得出这几种微粒的路易斯结构式分别为:C≡O∶、
[∶C≡N∶]- 、[∶ F
‥
‥
∶]- 、H O
‥
H
∶ 、H N
‥
H
H ,据此可
知,这几种微粒都能提供孤电子对与某些金属离子形成配
位键.]
3.A [①H3O+ 中一个 H 原子含有空轨道、O 原子含有孤电
子对,所以该微粒中含有配位键;
②[B(OH)4]- 中 O 原子含有孤电子对、B含有空轨道,[B
(OH)4]- 是3个 OH- 与B原子形成3个共价键,还有1个
OH- 的 O 与 B形成配位键,所以该微粒中含有配位键;③
CH3COO- 中 O原子含有孤电子对,但没有含有空轨道的原
子,所以该微粒中没有配位键;④NH3 中 N原子含有孤电子
对,没有含有空轨道的原子,所以该微粒中没有配位键;⑤
CH4 中没有含有空轨道和孤电子对的原子,所以该微粒中
没有配位键;综上所述,含有配位键的是①②.]
4.A [配合物[Cu(NH3)4](OH)2 中,Cu2+ 为中心离子,其最
外层有空轨道;NH3 分子中的氮原子有孤电子对,故其为配
体;4个氨分子与一个铜离子形成配位键,故配位数为4.]
5.解析:(1)CuSO4 与 NH3H2O 反应生成蓝色沉淀,沉淀为
Cu(OH)2,继续加入氨水,得到深蓝色溶液,即 Cu(OH)2 与
NH3H2O 形成[Cu(NH3)4]2+ ,加 入 乙 醇 得 到 深 蓝 色 晶
体,该晶体为[Cu(NH3)4]SO4H2O;(2)Cu2+ 和 H2O 之间
存在配位键,H2O 中存在极性共价键;[Cu(NH3)4]2+ 具有
对称的空间结构,可能为正四面体,也可能为平面正方形,
[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,如果是正四面体,则两个 Cl- 取代 NH3,
只有一 种 结 构,则[Cu(NH3)4]2+ 的 空 间 结 构 为 平 面 正 方
形,其结构为 CuH3N
NH3
NH3
NH3
é
ë
ê
ê
êê
ù
û
ú
ú
úú
;(3)O和 Cu2+ 之间构成
配位键,H 和 O之间构成氢键.
答案:(1)[Cu(NH3)4]SO4H2O
(2)共价键(或极性键)、配位键 平面正方形
CuH3N
NH3
NH3
NH3
é
ë
ê
ê
êê
ù
û
ú
ú
úú
2+
(3)配位键、氢键
801
化学选择性必修二