3.4.1配合物 课件-2024-2025学年高二下学期化学人教版选择性必修二

作者编号：35002 作者编号：35002 第1课时 配合物 第三章 晶体结构与性质 第四节 配合物和超分子 作者编号：35002 CuSO4 固体 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溶液 CuSO4·5H2O晶体 实验探究 观察固体以及溶于水后形成溶液的颜色，填写在表格中 P95页【实验 3-2】 溶于水后 线索一：水溶液中的”Cu2+” CuSO4 CuCl2 CuBr2 观察思考 观察下列固体和溶液的颜色，填写下表，分析什么离子呈天蓝色？ 溶液 颜色 无色 离子 什么离子呈天蓝色 SO42－ Na+ Cl－ K+ Br－ 无色 天蓝色 [Cu(H2O)4]2+ Cu2+ ？ 四水合铜离子 Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？ 天蓝色 无色 无色 天蓝色 线索一：水溶液中的”Cu2+” 固体 ①CuSO4 ②CuCl2 ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr 白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色 作者编号：35002 【思考】Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？ 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： 作者编号：35002 一、配位键 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。 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。 1.概念： 实质上是一种特殊的共价键。 作者编号：35002 Cu OH2 H2O H2O 2+ OH2 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） 实质上是一种特殊的共价键。 例如：[Cu(H2O)4]2+配位键表示 思考讨论 NH3是如何与H＋形成NH4＋的？ 尝试画出它的配位键。 课本P100【练习与应用】 作者编号：35002 3.配位键形成条件： 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原子:常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素原子 ②分子:H2O、NH3、HF、CO等 ③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+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等 ②部分主族元素:H＋、Al3＋、B、Mg2+等 1.下列物质中，不能作为配合物的配位体的是（ ） A.NH3 B.NH4+ C.H2O D.SCN- 作者编号：35002 4.配位键的特点： 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。 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的。如：Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。 如：[Cu(H2O)4]Cl2以配位键形成的化合物如何称呼？ 作者编号：35002 二、配合物 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。 内界与外界以离子键结合，在水中完全电离，内界较稳定，难电离。 [Cu(H2O)4 ] SO4 内界（配离子） 外界（离子） 中心 离子 配位数 配位 原子 配位体 = [Cu(H2O)4]2++ SO42- 作者编号：35002 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 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 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; 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 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 【课堂练习】 2.常见配合物的制取 【实验3-3】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，首先形成难溶物，继续添加氨水并振荡试管，观察实验现象；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，观察实验现象。 2.常见配合物的制取 实验现象： ①形成难溶物： ②难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液； ③析出深蓝色的晶体。 Cu2+ + 2NH3·H2O == Cu(OH)2↓ + 2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 == [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]SO4 · H2O 实验步骤 实验现象 结论及解释 加95% 乙醇 析出深蓝 色的晶体 Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小 思考：加入乙醇后，晶体未能立刻析出，用玻璃棒摩擦试管壁，晶体便迅速析出，你知道原理是什么吗？ 通过摩擦，可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。 溶剂极性：乙醇 < 水 作者编号：35002 配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。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.如何从电负性角度解释，Cu2+与NH3形成的配位键比Cu2+与H2O形成的配位键稳定。 2.常见配合物的制取 【实验探究】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，观察实验现象。 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 2.常见配合物的制取 【实验探究】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AgCI沉淀，再滴入1molL氨水，振荡，观察实验现象。 作者编号：35002 【实验 3-5】 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。 Ag NH3 H3N + 二氨合银离子 中心离子：银离子 配体：NH3 配位原子：N 配位数：2 作者编号：35002 配合物的形成对性质的影响 ① 对溶解性的影响： 例：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。 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。 一些难溶于水的金属氢氧化物可以溶解于氨水中，形成可溶性的配合物。 （电负性越小，给电子能力越强，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。 3.配合物的形成对性质的影响 示例：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。 在生产、生活中的应用 电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6] 热水瓶胆镀银（银镜反应） [Ag(NH3)2]OH 五、配合物的应用 在医药中的应用中的应 第二代铂类抗癌药（碳铂） 五、配合物的应用 21 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 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 卟啉化合物在叶绿素、细胞色素以及其他一些天然色素中存在，这类化合物有很强的着色力，血红蛋白中的铁卟啉（血红素）使血液呈红色，叶绿蛋白中的镁卟啉（叶绿素）是植物呈绿色的原因。 ——《生物化学》 叶绿体中的卟啉环“点亮”了生命之光 高考真题中的配合物问题 1.[2021全国乙卷] Cr3＋能形成多种配位化合物。[Cr(NH3)3(H2O)2Cl]2＋中提供电子对形成配位键的原子是_____________，中心离子的配位数为 。 N、O、Cl 6 2.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 。 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________。 16NA 科技前沿展望 科技前沿展望 配合物在生命体中大量存在，对生命活动有重要意义。另外，配合物尖端技术、医药科学等有着广泛的应用。 对生命活动、尖端技术等有着广泛的应用前景的还有超分子等物质。 什么是超分子呢？ 【环节二】 认识超分子 学生活动1 1、阅读P98页并归纳，什么是超分子？ 包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 有的是有限的 有的是无限伸展的 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、超分子内部分子之间通过非共价键结合： 3、分子聚集体大小： 【环节三】 了解超分子的重要特征及其应用 学生活动2 1、阅读P99—100页并思考：超分子有哪些重要特征及应用？ 4、重要特征及其应用（1）分子识别：①“杯酚”分离 C60 和 C70 ： C60 C70 杯酚与C60通过范德华力结合，通过尺寸匹配实现分子识别，从而分离 C60 和 C70 4、重要特征及其应用 （1）分子识别：②“冠醚” ： 18-冠醚-6的结构 冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空腔尺寸，可与不同的金属阳离子通过配位作用相结合。 4、重要特征及其应用 细胞质 细胞外部 磷脂分子 双分子层 疏水端 亲水端 亲水端 超分子组装的过程称为分子自组 装（Molecularself-assembly)， 自组装过程（Self-organization) 是使超分子产生高度有序的过程。 （2）超分子自组装： 科学•技术•社会 超分子自组装功能 细胞和细胞器的双分子膜 2020年我国博士后王振元：潜心创新，成功开发出超分子生物催化技术，打破了国外巨头在化妆品高端原料市场的垄断地位。 细胞膜的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团，头部会朝向水溶液一侧，从而实现自组装。 超分子的未来发展：可以模拟生物系统，复制出一些新材料，如：新催化剂、新药物、分子器件、生物传感器等功能材料。 互动探究 1．什么是超分子？超分子和高分子有什么区别？ 高分子是由众多原子(或原子团)主要以共价键相结合而形成的相对分子质量在10000以上的化合物，大多是有机高分子。 2．超分子内部分子之间是否通过共价键相结合？可能存在哪些粒子间相互作用？ 超分子内部分子之间通过非共价键相结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。 超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用而形成的分子聚集体； 否 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.28 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.28 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.7.28 Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) $$