第2章 第3节 离子键、配位键与金属键-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2五维课堂同步Word教案（鲁科版2019）

第三节　离子键、配位键与金属键 课标要点 核心素养 1.结合常见的离子化合物的实例，认识离子键的本质 2.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用 3.知道金属键的特点与金属某些性质的关系 1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度解释离子键，配位键与金属键的形成条件 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]　离子键　 1．离子键的形成 (1)形成过程 (2)实质：离子键的实质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的静电引力和两原子核及它们的电子之间的斥力两个方面。 2．离子键的特征 (1)离子键没有方向性 阴离子或阳离子可以对　不同方向　的　带异性电荷　的离子产生吸引作用，因此离子键没有方向性。 (2)离子键没有饱和性 在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷的离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。 (3)离子极化 在电场的作用下产生的离子中电子分布发生偏移的现象称为离子极化。离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道发生重叠，使得许多离子键不同程度的显示共价性，甚至出现键型变异。如AgF→AgCl→AgBr→AgI共价性依次增强，且AgI以共价键为主。 [知识点二]　配位键　 1．配位键的形成 (1)配位键 概念 成键的两个原子一方提供　孤电子对　，一方提供空轨道而形成的化学键 形成条件及表示方法 一方(如A)是能够提供孤电子对的原子，另一方(如B)是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。用符号A→B表示 (2)配位化合物(配合物) ①概念：组成中含有配位键的物质。 ②组成 2．配合物的制备与应用 (1)制备[Cu(NH3)4](OH)2 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ (2)制备银氨溶液 Ag＋＋NH3·H2O===AgOH＋NH AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O (3)有些配合物显现出特征颜色，从而可用于物质的检验。 (4)利用金属离子和与其配位的物质的性质不同，进行溶解、沉淀或萃取操作来达到可以分离提纯，分析检测等目的。 [知识点三]　金属键　 1．金属键及其实质 概念 金属中“　自由电子　”和　金属阳离子　之间存在的强的相互作用 实质 金属键本质是一种　电性作用　 特征 (1)金属键无　方向性　和　饱和性　 (2)金属键中的电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属 2.金属键与金属性质 金属不透明，具有金属光泽及良好的导电性、导热性和延展性，这些性质都与　金属键　密切相关。 [自我评价] 1．[判一判](对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)金属受外力作用时常发生变形而不易折断，是由于金属原子间有较强的作用。(×) 提示：金属受外力作用发生变形而不易折断，是因为金属晶体中各层发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式。 (2)金属阳离子与自由电子之间的强烈作用，在一定外力作用下，不因形变而消失。(√) (3)配位键是不同于共价键、离子键的化学键。(×) 提示：配位键是一种特殊的共价键。 (4)提供空轨道的只能是过渡元素的原子或离子。(×) 提示：H＋也能提供空轨道。 (5)形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。(√) (6)配位键是一种特殊的共价键。(√) (7)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。(√) 2．[想一想] (1)离子晶体是否全由金属元素与非金属元素组成？ 提示：不一定，如NH4Cl固体是离子晶体但它不含金属元素。 (2)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？ 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＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH，AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。 (3)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。 提示：血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。 ②还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2＋结合？ 提示：NO中毒原理同CO。 　离子键和共价键的对比 [情境素材] 图1是氯化钠的晶体结构模型，图2是氯化铯的晶体结构模型。 [思考探究] (1)与共价键相比，离子键为什么没有方向性和饱和性？ 提示：离子键没有方向性的原因：离子键的实质是静电作用，离子的电荷分布通常被看成是球形对称的，因此一种离子对带异种电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关，即相对于共价键而言，离子键是没有方向性的。 (2)Na＋最邻近的Cl－有几个？Cs＋最邻近的Cl－有几个？ 提示：离子键没有饱和性的原因：在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围，以达到降低体系能量的目的，所以离子键是没有饱和性的。 [核心突破] 键型 离子键 共价键 概念 阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键 原子间通过共用电子形成的化学键 成键方式 通过得失电子达到稳定结构 通过形成共用电子达到稳定结构 成键微粒 阴、阳离子 原子 成键性质 静电作用 静电作用 形成条件 活泼金属元素与活泼非金属元素化合时形成离子键 同种或不同种非金属元素化合时形成共价键(稀有气体元素除外) 特征 没有饱和性和方向性 有饱和性和方向性 存在 离子化合物 绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物 [易错警示]　离子键不具有饱和性是相对的，只有在空间条件允许的前提下，离子才可能将吸引尽可能多的带异性电荷的离子排列在其周围，因此，每种化合物的组成和结构是一定的，而不是任意的。 [典例示范] [典例1]　下列说法正确的是(　　) ①存在阳离子的物质中一定存在阴离子　②金属元素原子和非金属元素原子之间一定形成离子键　③离子键的实质是阳离子、阴离子间的相互吸引　④根据电离方程式HCl===H＋＋Cl－，可判断HCl分子中存在离子键　⑤某些离子化合物中含有共价键 A．①②⑤　　　　　 B．③ C．③④ D．⑤ [解析]　D　[①错误，金属中存在金属阳离子和自由电子，不存在阴离子；②错误，金属元素原子和非金属元素原子可形成离子键，如NaCl，也可形成共价键，如AlCl3；③错误，离子键的实质是阳离子、阴离子间的静电作用，有引力也有斥力；④错误，HCl是共价化合物，HCl分子中不存在离子键；⑤正确，Na2O2为离子化合物，含有共价键。] [学以致用] 1．下列各组原子序数所对应的元素间可形成离子键的是(　　) A．1和17 B．12和9 C．14和6 D．15和8 解析：B　[A项，对应的两种元素分别为H和Cl，二者可形成共价键，不能形成离子键；B项，对应的两种元素分别为Mg和F，二者可形成离子键；C项，对应的两种元素分别为Si和C，二者可形成共价键，不能形成离子键；D项，对应的两种元素分别为P和O，二者可形成共价键，不能形成离子键。] 2．下列说法中正确的是(　　) A．含有金属元素的化合物一定是离子化合物 B．ⅠA族和ⅦA族元素的原子化合时一定形成离子键 C．活泼金属元素与活泼非金属元素的原子化合时能形成离子键 D．完全由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物 解析：C　[含有金属元素的化合物也可能是共价化合物，如AlCl3为共价化合物，A错误；ⅠA族和H元素与ⅦA族元素的原子化合时形成共价键，B错误；活泼金属元素与活泼非金属元素的原子化合时能形成离子键，C正确；完全由非金属元素形成的化合物也可能是离子化合物，如NH4Cl，D错误。] 　　配位键和配合物 [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： CoCl3·6NH3为橙黄色，用AgNO3能沉淀出3个Cl－ CoCl3·5NH3为紫红色，用AgNO3能沉淀出2个Cl－ CoCl3·5NH3·H2O为玫瑰红色，用AgNO3能沉淀出3个Cl－ CoCl3·4NH3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。 [思考探究] (1)CoCl3·5NH3中存在哪些化学键？从物质分类角度来看CoCl3·5NH3属于哪一类化合物？ 提示：CoCl3·5H2O中存在极性共价键和配位键，属于配位化合物。 (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NH3·BF3的结构式吗？ 提示：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。 (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)。 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2]　关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O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： [解析]　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。] 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。 [学以致用] 3．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 解析：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。] 4．以下微粒含配位键的是(　　) ①N2H　②CH4　③OH－　④NH ⑤Fe(CO)5　⑥Fe(SCN)3　⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH A．①④⑤⑥⑦⑧ B．①②④⑦⑧ C．①③④⑤⑥⑦ D．全部 解析：A　[①N2H中1个H＋与1个N原子间形成配位键；②CH4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；④NH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。] 5．(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，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 　　金属键 [情境素材] 黄金不语自高贵，熠熠生辉数百年 金条晶体的微观结构 [思考探究] (1)金属为什么具有金属光泽？ 提示：当光线投射到它的表面上时，自由电子可以吸收所有频率的光，然后很快放出各种频率的光，这就使绝大多数金属呈现黑灰色以至银白色光泽。 (2)金属为什么易导电？ 提示：在金属晶体中，存在着许多自由电子，这些自由电子的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下自由电子就会发生定向运动，因而形成电流，所以金属容易导电。 (3)金属为什么易导热？ 提示：金属容易导热，是由于自由电子运动时与金属离子碰撞把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 [核心突破] 1．金属键的强弱比较：金属键的强弱主要取决于金属元素的原子半径和价电子数，原子半径越大，价电子数越少，金属键越弱。原子半径越小，价电子数越多，金属键越强。 2．金属键对金属性质的影响 (1)金属键越强，金属熔、沸点越高。 (2)金属键越强，金属硬度越大。 (3)金属键越强，金属越难失电子，一般金属性越弱，如Na的金属键强于K，则Na比K难失电子，金属性Na比K弱。 (4)金属键越强，金属原子的电离能越大。 3．含金属键的性质：金属单质及其合金。 [典例示范] [典例3]　下列关于金属的叙述中，不正确的是(　　) A．金属键是金属阳离子和“自由电子”这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质也是一种静电作用 B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似也有方向性和饱和性 C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和“自由电子”间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性 D．构成金属的“自由电子”在整个金属内部的三维空间中做自由运动 [解析]　B　[“自由电子”是由金属原子提供的，并且在整个金属内部的三维空间内运动，为整个金属的所有阳离子所共有，从这个角度看，金属键与共价键有类似之处，但两者又有明显的不同，如金属键无方向性和饱和性。] [学以致用] 6．下列有关叙述中正确的是(　　) A．任何固体中，若含有阳离子也一定含有阴离子 B．金属键越强，则该金属的熔点越低 C．将铁制品做成炊具，金属键没有被破坏 D．常温下，金属单质都以固态形式存在 解析：C　[金属晶体由金属阳离子和自由电子构成，无阴离子，A错误；金属键越强，则该金属的熔点越高，B错误；将铁制品做成炊具，没有发生化学变化，金属键没有被破坏，C正确；常温下，金属汞是液体，D错误。] 7．金属的下列性质中与金属晶体结构无关的是(　　) A．导电性 B．化学反应中易失去电子 C．延展性 D．硬度 答案：B 1．下列性质可以证明氯化钠中一定存在离子键的是(　　) A．具有较高的熔点　　 B．熔融状态能导电 C．水溶液能导电 D．常温下能溶于水 解析：B　[NaCl在熔融状态能导电，说明NaClNa＋＋Cl－，即说明NaCl中存在离子键。] 2．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 解析：C　[Ag＋有空轨道，NH3中的氮原子上的孤电子对，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。] 3．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 解析：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∶]－、－、，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。] 4．物质结构理论推出：金属晶体中金属离子与自由电子之间的强烈相互作用叫金属键。金属键越强，其金属的硬度越大，熔、沸点越高。据研究表明，一般地，金属原子半径越小，价电子数越多，则金属键越强。由此判断下列说法正确的是(　　) A．镁的硬度大于铝 B．镁的熔、沸点低于钙 C．镁的硬度大于钾 D．钙的熔、沸点低于钾 解析：C　[Mg的半径大于Al的半径，且价电子数小于Al的，所以金属键应为Mg<Al，A项错；而Mg与Ca为同一主族，价电子数相同，半径Mg<Ca，故金属键为Mg>Ca，B项错；Ca与K同周期，价电子数Ca>K，故金属键Ca>K，D项错。] 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________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)CuSO4与NH3·H2O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NH3·H2O形成[Cu(NH3)4]2＋，加入乙醇得到深蓝色晶体，该晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O；(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，如果是正四面体形，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；(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]SO4·H2O (2)共价键(或极性键)、配位键　平面正方形 (3)配位键、氢键 [课堂小结] 学科网（北京）股份有限公司 $$