4.1 配合物与超分子 课件-2024-2025学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

第三章 第四节 配合物与超分子 第1课时 配合物 观察下列物质的颜色并填写表格 【实验 3-2】 配合物的形成 课本P95 将这些少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格 实验探究 【实验 3-2】 观察实现现象并填写表格 固体颜色 CuSO4 白色 CuCl2 绿色 CuBr2 深褐色 K2SO4 白色 NaCl 白色 KBr 白色 溶液颜色 无色离子 什么离子呈天蓝色 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色 SO42－ Na+ Cl－ K+ Br－ Cu2+ ？ Cu2+ 在水溶液中常显蓝色 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间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？ 含有二价铜离子的溶液都是天蓝色的，那么是铜离子显蓝色吗？并不是二价铜离子，Cu2+与H2O结合显蓝色，它们是怎么结合的？ 4 Cu2+与H2O是如何结合成[Cu(H2O)4]2+的呢？ 化学键 提供孤电子对 接受孤电子对 [Cu(H2O)4]2+ 交流∙研讨 四水合铜离子为平面正四边形结构 1、定义 2、配位键的形成条件 一方提供孤电子对(配体) 一方提供空轨道(接受体) 成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的，这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。 一、配位键 (1)配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位键中成键原子一方能提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。 (2)同共价键一样，配位键可以存在于分子之中[如Ni(CO)4]，也可以存在于离子之中(如NH4+)。 (3)两种原子间所形成的配位键和普通共价键的性质(键长、键能、键角)完全相同。例如，NH4+中的N→H配位键和3个N—H共价键性质相同，即NH4+中4个价键的性质完全相同。 说明： 注意：配位键与共价键性质完全相同 6 配位键的形成条件 一方提供孤电子对(配体) 一方提供空轨道(接受体) 一、配位键 如分子有NH3、H2O、HF、CO等； 离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等过渡金属的离子或中性的原子。 注意：配位键与共价键性质完全相同 7 3、表示方法 A—B 或 A→B 电子对给予体 电子对接受体 注意写法 二、配位化合物 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。 配位化合物一定含有配位键 但含有配位键的化合物不一定是配位化合物 例如：CO、NH4+、H3O+ 1、定义 2、配合物的组成 Cu(H2O)4 SO4 内界 外界 中心离子或原子 配体 配位数 配位原子 常见的配位体：H2O、NH3、CO、X-、CN- 、SCN-、NH2-CH2-CH2-NH2(en) 常见的中心离子/原子：H+、Al3+、B、Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+等过渡金属的原子或离子。 配位数:一直接与中心元素键合的原子的数目 人教版新教材强调：VSEPR模型不适用于以过渡金属为中心原子的微粒。如：教材中[Cu(NH3)4]2+为平面四边形 配合物结构说明： 配合物有些存在外界、有些无外界；如Fe(SCN)3无外界 中心粒子可以是阳离子，也可以是中性原子； 配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种； 配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。 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。 内界电离类似于弱电解质电离 [Cu(NH3)4]SO4＝[Cu(NH3)4]2＋＋SO42－ 配合物 内界 外界 中心原子(离子) 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH K4[Fe(CN)6] Na3[AlF6] Ni(CO)4 [Co(NH3)5Cl]Cl2 [Ag(NH3)2]＋ OH－ Ag＋ NH3 2 [Fe(CN)6]4－ K＋ Fe2＋ CN－ 6 6 [AlF6]3－ Na＋ Al3＋ F－ Ni(CO)4 无 Ni CO 4 [Co(NH3)5Cl]2＋ Cl－ Co3＋ Cl－ NH3 6 固态时属于哪种晶体？ 离子晶体 思考1 1.回答下列关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的问题。 (1)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中提供孤电子对的是什么？ 提示　Cl－、H2O (2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在溶液中电离出什么离子？ 提示　[TiCl(H2O)5]2＋、Cl－ (3)1 mol [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O与足量AgNO3溶液反应，产生沉淀的物质的量是多少？ 提示　2 mol 思考2 一般是C N O S等ⅤA ⅥA ⅦA 非金属元素 H+ B 过渡区域金属原子或离子 2.指出下列物质的配体、配位原子 注意：有时配位体数并不一定等于配位数 思考3 视野拓展 以配合物为研究对象的化学就叫做配位化学 课堂练习 叶绿素结构示意图 2、已知叶绿素是一种配合物，其结构如图所示。你能指出Mg和N形成的4个化学键中哪些是配位键吗？ 走进高考 (2020山东卷17节选) 含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一Cd2+配合物的结构如图所示，1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有___mol。 6 硫酸四氨合铜的形成实验 课本P96 三、配合物的性质 硫酸四氨合铜的形成实验 向盛有4 mL 0.1 mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L氨水， ， 继续添加氨水并振荡试管， 再向试管中加入极性较小的溶剂(如加入8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁， 。 出现蓝色沉淀 蓝色沉淀溶解变为蓝色溶液 析出蓝色晶体 Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2++2OH- 说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度 [Cu(NH3)4]2+ + SO42-+H2O=[Cu(NH3)4]SO4·H2O 19 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ Cu(OH)2 结论——配合物间的转化：[Cu(H2O)4]2＋+ 4NH3 = [Cu(NH3)4]2＋ + 4H2O 配合物转化原理分析： 内界(配离子)电离非常微弱，存在电离平衡 注：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。 [Cu(H2O)4]2＋ Cu2+ + 4H2O + 4NH3 [Cu(NH3)4]2＋ 平衡向右移动→ ⇌ ⇌ 1.硫酸四氨合铜的制备实验 20 【实验原理分析1】从结构角度解释，为什么Cu2+与NH3形成的配位键比Cu2+与 H2O形成的配位键强？（从电子云角度解释） 结论：配合物之间可以相互转化。 H2O、NH3同为中性分子，但电负性N＜O，N与Cu2+形成配位键时电子云的重叠程度大，与Cu2＋形成的配位键更强。 【实 验】向[Cu(NH3)4]SO4中逐滴滴加 1mol/LH2SO4溶液，边加边振荡，对比观察现象。 现象：溶液变蓝，请分析原因。 Cu2+ + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2＋ + 4NH4+ 4H+ ⇌ ←平衡向左移动 ⇌ [Cu(NH3)4]2＋ + 4H+ ⇌ Cu2+ + 4NH4+ 写出上述过程的总离子反应方程式？ 【实验原理分析2】 【思 考1】加入乙醇后析出的深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，解释加入乙醇能析出晶体的原因 提示：加入乙醇降低溶剂极性，根据相似相溶原理，降低离子晶体 [Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解性 【思 考2】玻璃杯摩擦试管内壁目的是什么 产生晶种，加速沉淀生成。 【实验操作分析1】 1、配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。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。 2. 配位键有强弱之分；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 3.配位反应存在配位平衡，当改变条件时，配位平衡可以发生移动 小结：配位化合物的制备实验小结 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 溶液变为红色 利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于鉴别溶液中存在Fe3+； 又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术 Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n n = 1-6，随SCN-的浓度而异 配位数可为1—6 实验3-4 其他物质的配合物的制备 ………… Fe3+ + SCN- Fe(SCN)2+ Fe(SCN)2+ + SCN- Fe(SCN)2 + Fe(SCN)5 + SCN- Fe(SCN) 6 + 硫氰化铁配离子的颜色 硫氰化铁配离子的形成实验 实验分析及有关离子方程式 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 在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子(内界)不易发生电离。 K3[Fe(CN)6]的电离方程式: K3[Fe(CN)6]=3K++ [Fe(CN)6]3- [Fe(CN)6]3-与Fe3+性质不一样。 结论: 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↓ 先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解 实验3-5 向盛有少量 0.1 mol/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1 mol/L氨水，振荡，观察实验现象。 二氨合银离子的形成实验 实验步骤 滴加AgNO3溶液后，试管中出现_________，再滴加氨水后沉淀_____，溶液呈______。 白色沉淀 溶解 无色 实验现象 实验3-5 【实验 3-5】 氯化银与氨水的反应原理分析 氨水 澄清 NaCl 溶液 少量 AgNO3 溶液 AgCl 沉淀 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ = AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl 四.配合物的形成对性质的影响 ①络合反应对溶解性的影响：一些难溶于水的金属氢氧化物、卤化物、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。 ②颜色改变：某些简单离子形成配离子时，颜色会发生变化，据此可以判断是否有配离子生成。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，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。 1.(1)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。根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。 提示　血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。 (2)[Cu(NH3)4]2＋与[Cu(H2O)4]2＋哪个配位离子更稳定？原因是什么？ 提示　[Cu(NH3)4]2＋更稳定。因为N和O都有孤电子对，但O电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O大。 (3)NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？ 提示　电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。 拓展 血红素 叶绿素 配合物广泛存在于自然界中，跟人类生活有密切关系。 O C NH3 CH2 Pt2+ 第二代铂类抗癌药（碳铂） Mo Fe S 固氮酶中Fe—Mo中心结构示意图 无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？ 胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构示意图如上： 天蓝色[Cu(H2O)4]2+ 5、配合物的应用 (1)在生命体中的应用 (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 叶绿素 血红蛋白 抗癌药物——顺铂 酶 维生素B12 钴配合物 含锌酶有80多种 固氮酶 照相技术的定影 冰晶石Na3[AlF6] 热水瓶胆镀银[Ag(NH3)2]+ H[AuCl4] 一、配位键 定义 配位键的形成条件 一方提供孤电子对 一方提供空轨道 “电子对给予—接受键” 配合物的组成 定义 配合物的应用 二、配合物 谢谢观赏 感谢聆听 38 巩固练习： 3.4.1配合物 配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH 氢氧化二氨合银 K3[Fe(CN)6] 六氰合铁酸钾 [Co(NH3)5Cl]Cl2 Ni(CO)4 四羰基镍 3、完成下表： [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 $$