第3章 第4节 配合物与超分子-【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（人教版2019）

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　孤电子对　，而另一个原子提供　空轨道　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 (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　提供空轨道接受孤电子对　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　提供孤电子对　的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中　直接同中心原子配位　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　配位键　的数目。如[Fe(CN)6]4－中配位数为　6　。 [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。 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——　分子识别　、　自组装　。 [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。(×) 提示：配位键是一种特殊的共价键。 (2)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。 (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？ 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。 (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。 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。 [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]　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] 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 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。] 2．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。] 3．(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，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 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 解析：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．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：，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．下列物质：①H3O＋　②[B(OH)4]－ ③CH3COO－　④NH3　⑤CH4中存在配位键的是(　　) A．①②　 B．①③　　C．④⑤　　D．②④ 解析：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；③CH3COO－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；⑤CH4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．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 解析：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．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，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 $$