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2

第三章 第四节 《配合物与超分子》 人教版 选择性必修2 第1课时 配合物 Q1:无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？ CuSO4 CuSO4·5H2O 实验探究 观察固体的颜色、溶于水后形成溶液的颜色，填写在表格中。 课本95页【实验 3-2】 溶于水后 观察思考 通过观察到的颜色，分析什么离子呈天蓝色？ 固体颜色 CuSO4 白色 CuCl2 绿色 CuBr2 深褐色 NaCl 白色 K2SO4 白色 KBr 白色 溶液颜色 无色离子 什么离子呈天蓝色 SO42－ Na+ Cl－ K+ Br－ 无色 无色 无色 天蓝色 天蓝色 天蓝色 [Cu(H2O)4]2+ Cu2+ ？ 四水合铜离子 Q2:Cu2+与H2O间是通过什么作用力形成[Cu(H2O)4]2+呢？ 课本95页【实验 3-2】 思考讨论 H2O Cu2＋ [Cu(H2O)4]2＋ ＋ 配位键 Cu2+与H2O间是怎样形成[Cu(H2O)4]2＋的？ 提供孤电子对 提供空轨道 概 念 1、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。 配位键 2、形成条件： ①成键原子一方要有孤电子对 （如H2O、NH3 、CO、HF、OH-、Cl-、CN－、SCN－等分子或离子）； ②成键原子另一方有空轨道 （如H+、Al3+、B及Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等过渡金属的原子或离子）。 Cu OH2 H2O H2O 2+ OH2 3、表示方法： A—B 电子对给予体 电子对接受体 配位键其实就是一种特殊的共价键，也具有方向性和饱和性。 （或A B） [Cu(H2O)4]2＋ 思考 请根据提供的球棍模型尝试画出以下微粒中的配位键。 配位键 Q3：含配位键的化合物一定是配合物吗？什么是配合物？ 概 念 1、配位化合物：通常由金属离子或原子 与某些分子或离子 以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。 [Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4] SO4 2、组成结构：一般是由内界和外界构成，内界由中心离子（或原子）、配体构成。 [Cu(NH3)4] SO4 外界 内界 （配离子） 中心离子 配体 配位数 配位原子：配体中提供孤电 子对的原子。常见的配位原子 有 X、O、S、N、P 等。 （称为中心离子或原子） （称为配体或配位体） 配合物 思考讨论 配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH K3[Fe(CN)6] [Co(NH3)5Cl]Cl2 Ni(CO)4 请根据给出的配合物完成下表。 注意：有时配位体数并不一定等于配位数 配合物结构小结： 1、配合物有些存在外界、有些无外界，内外界之间以离子键结合； 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，可以是一种或多种； 4、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。 配合物的结构特点 天蓝色溶液 蓝色沉淀 深蓝色溶液 ＋氨水 ＋氨水 ＋乙醇 深蓝色晶体 ① ② ③ 写出第一步的离子方程式; 写出第二步的化学方程式，已知产物的化学式[Cu(NH3)4](OH)2。 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ Cu(OH)2 课本96页【实验 3-3】 [Cu(NH3)4]SO4·H2O Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2 【思考1】向硫酸铜溶液中滴加氨水，为什么[Cu(H2O)4]2＋转化为 [Cu(NH3)4]2＋呢？ 配位键的强度有大小，有的配合物很稳定，有的很不稳定。 Cu OH2 H2O H2O 2+ OH2 Cu NH3 H3N H3N 2+ NH3 < 稳定性： 【思考2】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。 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。 用玻璃棒摩擦试管壁。通过摩擦，可在烧杯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。 若加入乙醇后未及时析出晶体，可采取什么措施？ Fe3+ + n SCN－ [Fe(SCN)n]3－n (n=1～6，随 c(SCN－) 大小而异) 【知识回顾】检验Fe3+的方法 【演示实验】课本104页实验2简单离子和配离子的区别 实验步骤 实验现象 解释 溶液变为 红色 生成 [Fe(SCN)n]3－n (n = 1～6) 无明显现象 [Fe(CN)6]3－ 很难电离出 Fe3+ 两滴 FeCl3(aq) 少量水 两滴 KSCN(aq) 两滴 K3[Fe(CN)6](aq) 少量水 两滴 KSCN(aq) 在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子不易发生电离。 课本97页【实验 3-4】 +3 思考 向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（ ） A 、[Co(NH3) 4Cl2] Cl B、Co(NH3) 3Cl3 C、[Co(NH3) 6] Cl3 D、[Co(NH3) 5Cl] Cl2 B 【动笔】写出K3[Fe(CN)6]的电离方程式。 K3[Fe(CN)6] = 3K+ + [Fe(CN)6]3- 实验步骤 实验现象 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1mol/L氨水,振荡,观察实验现象。 先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解 Ag++Cl-===AgCl↓ AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]Cl 课本97页【实验 3-5】 解释 【思考3】结合沉淀溶解平衡，为什么AgCl沉淀会溶解氨水中？ 课本97页【实验 3-5】 【思考3】结合沉淀溶解平衡，为什么AgCl沉淀会溶解氨水中？ AgCl的溶度积常数Ksp=1.8×10-10 [Ag(NH3)2]+的稳定常数K稳==1.1×107 AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]++Cl-反应平衡常数 【思考4】AgBr的溶度积常数Ksp=5.4×10-13,为什么AgBr仅微溶于浓氨水 K==KspK稳=2.0×10-3 【小结】实验3-3、3-4、3-5中出现的配合物 配离子 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ [Fe(SCN)]2+ [Ag(NH3)2]+ 颜色 天蓝色 深蓝色 血红色 无色 水溶性 溶 溶 溶 溶 生成方法 —— 硫酸铜溶液加氨水至沉淀消失 Fe3+和SCN-混合 硝酸银溶液中加氨水至沉淀消失 中心离子 Cu2+ Cu2+ Fe3+ Ag+ 配体 H2O NH3 SCN- NH3 配位数 4 4 1 2 结构式 —— [H3N—Ag—NH3]+ 许多过渡金属元素的离子对多种配体有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。 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可写作[Cu(H2O)4]SO4·H2O。 学以致用 天蓝色[Cu(H2O)4]2+ 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 学以致用 血红蛋白 维生素 B12 生命体中的应用 叶绿素 学以致用 在医药中的应用 第二代铂类抗癌药（碳铂） 学以致用 课堂小结： 配位键 → 配合物 概 念 形成条件 表示方法 概 念 组成结构 性质特点 人教版 选择性必修2 第三章 第四节 《配合物与超分子》 第2课时 超分子 配合物在生命体中大量存在，对生命活动具有重要意义。另外，配合物对尖端技术、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。 【科技前沿展望】 神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构 核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的 超分子 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。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 1.概念： 主要是静电作用、范德华力和氢键以及 一些分子与金属离子之间形成的弱配位键。 2.微粒间作用力：非共价键（有人将其限于分子间作用力） 3.大小： 有的是有限的 有的是无限伸展的 ---分子识别： 4.重要特征及其应用 a. 分离 C60 和 C70 b. 冠醚识别碱金属离子 C60 C70 超分子 “杯酚” 思考： 如何分离 C70 和 C240呢？ 超分子 ---分子识别： 4.重要特征及其应用 a. 分离 C60 和 C70 b. 冠醚识别碱金属离子 C 原子：2×5 = 10 O 原子：5 10 + 5 = 15 C 原子：2×4 = 8 O 原子：4 8 + 4 = 12 思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？？ O 原子吸引阳离子。 认识冠醚 15-冠-5 12-冠-4 超分子 冠醚环的大小与金属离子匹配，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。 KMnO4水溶液对烯烃氧化效果差，在烯烃中加入冠醚时， 冠醚通过与K+结合而将高锰酸根也带入烯烃中；而冠醚不与 高锰酸根结合，使游离的高锰酸根反应活性很高，从而快速 发生反应。 实例分析：高锰酸钾氧化烯烃 冠醚识别碱金属离子的应用 “杯酚”与冠醚形成的超分子，虽然识别的分子、离子不同，但环状结构异曲同工，且尺寸可控。1987 年，诺贝尔化学奖授予三位化学家，以表彰他们在超分子化学理论方面的开创性工作，这是人类在操控分子方面迈出的重要一步。 超分子 细胞和细胞器的双分子膜 ---自组装： 超分子 ---分子识别： 4.重要特征及其应用 a. 分离 C60 和 C70 b. 冠醚识别碱金属离子 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。 细胞外部 磷脂分子 双分子层 细胞质 疏水端 亲水端 亲水端 超分子组装的过程称为分子自组装（Molecular self-assembly)，自组装过程（Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。 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。 【工匠精神】 通过对超分子研究，人们可以模拟生物系统，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。 超分子的未来发展 课堂小结： 配合物 和 超分子 应 用 生产生活 生命体 可促进某些沉淀的溶解 概 念 作用力 特征 医药 离子检验 [Cu(NH3)4]2+制备 Fe(SCN)3制备 [Ag(NH3)2]+制备 分子 识别 自组装 冠醚识别碱 金属离子 “杯酚”分离 C60 和 C70 一般认为晶体从液相或气相中的生长有三个阶段： ①介质达到过饱和、过冷却阶段； ②成核阶段； ③生长阶段。 明矾晶体的制备 明矾的化学式： 明矾的生长阶段： 得到规则的大晶体的关键： KAl(SO4)2·12H2O 控制生长速率，结晶速率越慢，越容易得到大颗粒的晶体 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $