2.3 离子键、配位键与金属键（教学课件）化学鲁科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦离子键、配位键与金属键的形成、特征及应用，通过钠在氯气中燃烧实验及“除共价键和离子键外其他结合方式”的问题驱动导入，复习共价键知识引出新键型，构建化学键认知体系。 其亮点在于以问题驱动概念建构，结合卤化银离子极化实验数据推理键型变异（科学思维），通过银氨溶液制备与银镜反应实践（科学探究与实践），联系血红蛋白载氧等应用体现结构决定性质（化学观念）。助力学生培养微观探析能力，为教师提供实证化、结构化教学方案。

第二章 微粒间相互作用与物质性质 第三节　 离子键、配位键与金属键 鲁科版选择性必修2 离子键 1 知识导航 配位键 2 金属键 3 知识导航 重点：离子键的形成、概念、实质及特征，配合物的组成与应用。 难点：配合物的组成与应用。 1.知道离子键的形成、概念、实质及特征。 2.知道配位键，学会配位键的判断方法。 明·教学目标 教学模型：问题驱动→概念建构→应用迁移 3.理解配合物的概念，会分析配合物的组成与应用。 4.了解金属键的概念及其实质，能够用金属键理论解释金属的物理特性。 思考： 金属钠在氯气中燃烧可以生成由离子键形成氯化钠那么，离子键有哪些特征？除了共价键和离子键，原子之间还有其他的结合方式吗？ 引·新课导入 钠在氯气中燃烧 问题驱动 复习导入 01 离子键 探·知识奥秘 离子键是一类重要的化学键。请尝试判断下列哪些原子之间可以形成离子键，并说明你的判断依据。 一、离子键 Cs Mg K H F Cl S O 以上元素的电负性数据如下：Cs 0.7 Mg 1.2 K 0.8 H 2.0 F 4.0 Cl 3.0 S 2.5 O 3.5 当成键原子所属元素的电负性的差值大于1.7时，原子间可以形成离子键。 一般而言，电负性较大的非金属元素的原子容易获得电子形成阴离子，电负性较小的金属元素的原子容易失去价电子形成阳离子。 探·知识奥秘 1.离子键的形成 ⑴当阴阳离子接近到某一定距离时，吸引和排斥作用达到平衡，阴阳离子间形成稳定的离子键。 一、离子键 探·知识奥秘 1.离子键的形成 ⑵在形成离子键时，阴、阳离子依靠异性电荷之间的静电引力相互接近到一定程度时，电子与电子之间、原子核与原子核之间产生的斥力将阻碍阴、阳离子进一步靠近；当静电作用中同时存在的引力和斥力达到平衡时，体系的能量最低，形成稳定的离子化合物。 一、离子键 排斥 吸引 能量 距离 ⑶成键原子所属元素的电负性差值越大，原子之间越容易得失电子而形成离子键。 探·知识奥秘 一、离子键 点燃 点燃 1个氯离子同时受6个钠离子共同吸引 1个钠离子同时受6个氯离子共同吸引 探·知识奥秘 2.离子键的特征 ⑴离子键没有方向性 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。 一、离子键 探·知识奥秘 在以离子键相结合的化合物所形成的晶体中，每个离子周围尽可能多地排列带异性电荷的离子，这种情况下体系能量更低。 2.离子键的特征 ⑵离子键没有饱和性 一、离子键 离子半径比值的不同，使得离子周围所能容纳的带异性电荷离子的数目不同。 1个氯离子同时吸引6个钠离子；1个钠离子同时吸引6个氯离子 1个Cs+同时吸引8个 Cl-， 1个Cl-同时吸引8个Cs+。 探·知识奥秘 观察卤化银 AgX（X=F、Cl、Br、I）的部分结构参数和性质（表 2-3-1），你是否会产生疑问：为什么从 AgCl 到 AgI，实测键长与离子半径之和的差距在逐渐增大，溶解度随之减小？这些变化的本质原因是什么？ 一、离子键 离子化合物 探·知识奥秘 3.离子极化 一、离子键 ①基本上呈球形对称的离子本身所带有的电荷会形成一个电场，在相互的电场作用下，阴、阳离子中的电子分布会发生相对偏移。 ②这种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。 ③离子极化可能导致阴、 阳离子的外层轨道发生重叠，从而使得许多离子键不同程度地显示共价性，继而导致键长缩 短、键能增加，甚至出现键型变异。 探·知识奥秘 一、离子键 3.离子极化 ④对于卤素阴离子而言，从F－到I－半径增大，在具有较强极化能力的Ag＋的极化下，AgX的键型由离子键(AgF)向共价键过渡，AgI已成为以共价键为主的结构，因而从AgF到AgI，卤化物的性质发生了一定的变化。 析·典型范例 【例1】下列五种物质：①He　②CO2　③NaBr　④Na2O2　⑤Na2CO3 只含共价键的是　　 （填序号，下同）； 只含离子键的是　　 ； 既含极性共价键又含离子键的是　　　； 既含非极性共价键又含离子键的是　　　； 不存在化学键的是　　　　。  一、离子键 ② ③ ⑤ ④ ① 02 配位键 探·知识奥秘 实验证明，氨分子能与 H+ 反应生成铵离子（NH4+），其反应可用下式表示：NH3 + H+ ==== NH4+那么，氨分子是怎样与 H+ 结合的呢？显然，在这个反应中，氨分子与 H+ 之间形成了一种新的化学键。那么，这种新的化学键与离子键、共价键有何异同？ 1s轨道是空的 孤电子对 重叠,形成配位键 四个氮氢键的性质变得完全相同 二、配位键 探·知识奥秘 ⑴这类“电子对给予----接受”键被称为配位键 1.配位键 ①配位键是一种特殊的共价键 ②配位键的键参数与一般共价键的键参数相同； 2.配位键的形成条件 成键两个原子一方提供孤电子对，一方提供空轨道。 ③配位键常用符号 A → B 表示 二、配位键 探·知识奥秘 下列物质中，哪些物质含有配位键？它们的配位键是如何形成的？说明推测原因。 物质 是否含有配位键 提供空轨道 提供孤电子对 KCl NaOH [Ag（NH3）2]+ 否 否 有 Ag+ N 4d10 提供空轨道 提供孤电子对 配离子 二、配位键 探·知识奥秘 二、配位键 3.配位化合物 ①是由金属的原子或离子（有空轨道）与含有孤电子对的分子（如 NH3、H2O）或离子（如 Cl- 、OH- ）通过配位键构成的物质称为配位化合物，简称配合物。 ②配合物的表示方法 [Cu(H2O)4 ] S O 4 外界（离子） 中 心 离 子 配 位 体 提供空轨道 内界（配离子） 提供孤电子对 配 位 原 子 配 位 数 探·知识奥秘 配合物的制备与应用 二、配位键 实验目的 制备简单的配合物，体验配合物的应用。 实验用品 0.1 mol·L-1 AgNO3 溶液，0.1 mol·L-1 CuSO4 溶液，1 mol·L-1 盐酸，1 mol·L-1 硝酸，1 mol·L-1 NaCl 溶液，1 mol·L-1 NaOH 溶液，浓氨水，10% 葡萄糖溶液，氯 化铜固体，氯化铁固体，硝酸铁固体，蒸馏水； 试管，胶头滴管。 实验方案设计与实施 实验任务 实验过程与现象 结论 1. 探究氯化铜固体在溶解并稀释过程中所发生的变化 2. 分别以氯化铁和硝酸铁为原料，探究Fe³⁺溶液显颜色的原因 3. 制备[Ag(NH₃)₂]⁺并用于与葡萄糖反应得到银镜 4. 对比Cu²⁺与氨水和OH⁻反应的差异 探·知识奥秘 4.配合物的制备与应用 二、配位键 探·知识奥秘 4.配合物的制备与应用 二、配位键 ⑴向试管中加入少量氯化铜粉末，然后加水溶解，再逐渐加水稀释，边加边振荡，观察现象。 [CuCl4]2－ ＋4H2O⇋ [Cu（H2O）4]2＋＋4Cl－ 黄绿色 蓝色 外界条件的变化影响配离子的存在形式。Cl－和H2O相互竞争引起平衡移动，从而使溶液颜色发生变化。 探·知识奥秘 ⑵分别以氯化铁和硝酸铁为原料，探究Fe3+溶液显色的原因 ②取适量硝酸铁固体于试管中，逐滴加入1 mol·L-1硝酸至恰好溶解，然后逐滴加入蒸馏水进行稀释。 二、配位键 4.配合物的制备与应用 ①取适量氯化铁固体于试管中，逐滴加入1 mol·L-1盐酸至恰好溶解，然后逐滴加入蒸馏水进行稀释。 氯化铁溶于水后，Fe 3+与Cl －形成了黄色 的[FeCl4]－ ，硝酸铁溶于水后，水解形成了黄色的[Fe (H2O)6－n(OH)n]3－n Fe3＋＋4Cl－ ⇋[FeCl4]－ 黄色 [Fe(H2O)6]3＋＋nH2O ⇋ [Fe (H2O)6－n(OH)n]3－n＋nH3O＋ 无色 黄色 加酸，抑制水解 探·知识奥秘 4.配合物的制备与应用 ⑶制备[Ag(NH3)2]＋并用于与葡萄糖反应制备银镜 向1 mL 0.1 mol·L-1的AgNO3溶液中边振荡边逐滴加入浓氨水至生成的沉淀恰好溶解，制得［Ag（NH3）2］+，再滴入几滴葡萄糖溶液，振荡后放在热水浴中加热。 二、配位键 CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OH→CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓+3NH3+H2O 探·知识奥秘 4.配合物的制备与应用 ⑷探究Cu2+与氨水和OH-反应的差异 二、配位键 [Cu（H2O）4]2++ 2NH3．H2O=Cu（OH）2↓+2NH4++4 H2O 蓝色沉淀 Cu（OH）2+4NH3=[Cu（NH3）4]2++2OH- 蓝色沉淀 深蓝色 探·知识奥秘 4.配合物的制备与应用 ⑷探究Cu2+与氨水和OH-反应的差异 二、配位键 [Cu（H2O）4]2++ 2OH- = Cu（OH）2↓+4 H2O 蓝色 蓝色沉淀 Cu（OH）2+ 2OH- =[Cu（OH）4]2- 蓝色沉淀 蓝色 与OH－相比，Cu2＋可与NH3配位生成蓝色更深的[Cu(NH3)4]2＋ 探·知识奥秘 血红蛋白中的配位键 在血液中，氧气的输送是由血红蛋白来完成的。那么，氧气和血红蛋白是怎样结合的呢？载氧前，血红蛋白中的 Fe2+ 与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质上咪唑环中的氮原子均通过配位键相连。 二、配位键 血红素 探·知识奥秘 血红蛋白中的配位键 载氧前，Fe2+没有嵌入卟啉环平面，而是位于其下方约0.08 nm处 二、配位键 载氧后，氧分子通过配位键与 Fe2+ 连接，使 Fe2+ 滑入卟啉环中 探·知识奥秘 唐敖庆教授是我国现代理论化学的开拓者和奠基人。他从 20 世纪60 年代起系统地开展配位场理论的研究；70 年代，进行了配合化学模拟生物固氮作用的研究，开展了分子氮配位作用的化学键理论研究。其“配位场理论方法”获 1982 年国家自然科学奖一等奖。 在配位化学及其应用领域作出重要贡献的我国著名化学家 徐光宪教授长期从事物理化学和无机化学的教学及研究，涉及量子化学、化学键理论、配位化学、萃取化学、核燃料化学和稀土科学等领域。基于对稀土化学键、配位化学和物质结构等基本规律的深刻认识，他发现了稀土溶剂萃取体系具有“恒定混合萃取比”的基本规律。20 世纪 70 年代，他建立了具有普适性的串级萃取理论，极大提升了利用配合物萃取分离稀土元素的效率，为我国稀土工业的发展作出了突出贡献。徐光宪教授获得2008 年度国家最高科学技术奖。 二、配位键 析·典型范例 二、配位键 【例1】向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是( ) A.反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变 B.沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋ C.反应后的溶液中Cu2＋的浓度增加了 D.在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道 B 03 金属键 探·知识奥秘 三、金属键 许多金属如金属铜、金属铁、金属钨，都具有很高的熔、沸点。通过实验测知，如果要将 1 mol Cu、1 mol Fe、1 mol W 转变成气态原子，则需要吸收的能量分别为 300.4 kJ、340.0 kJ 和 806.7 kJ。这说明由金属元素的原子构成的金属单质内存在一种强烈的相互作用。那么，为什么金属元素的原子之间会产生如此强的相互作用？这种相互作用的实质是什么？ 探·知识奥秘 三、金属键 回忆所学知识，列举金属的通性有哪些？ 金属通常有金属光泽、不透明，并且有良好的导电性、导热性、 延展性等 金属的这些性质与金属内部微粒之间的相互作用有关。研究表明， 金属内部存在着一种被称为金属键的相互作用。 探·知识奥秘 金属元素的电负性和电离能较小，金属原子的价电子容易脱离原子核的束缚。 三、金属键 在固态金属中，金属原子失去的电子在所形成的金属阳离子之间“自由”运动，成为“自由 电子。 正是由于在整块固态金属中不停运动的“自由电子”与金属阳离子之间的相互作用，使得体系的能量大大降低。 探·知识奥秘 1.金属键及其实质 ①这种“自由电子”和金属阳离子之间的强的相互作用，叫作金属键 ②金属键在本质上也是一种电性作用，金属键可以看成是由许多个原子共用许多个电子形成的，所以有人将金属键视为一种特殊形式的共价键。 ③金属键与共价键有着明显的不同。首先，金属键没有共价键所具有的方向性和饱和性；其次，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。 三、金属键 探·知识奥秘 金属不透明，但具有金属光泽的原因是什么？ 三、金属键 金属的这些性质都与金属键密切相关。 探·知识奥秘 ⑴具有金属光泽 因为固态金属中有“自由电子”，所以当可见光照射到金属表面上时，“自由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放，使得金属不透明并具有金属光泽。 2.金属键与金属性质 三、金属键 ⑵具有导电性 当把金属导线分别接到电源的正、负极时，有了电势差，“自由电子”就能沿着导线由电源的负极向电源的正极流动而形成电流，使金属表现出导电性。 外加电场 探·知识奥秘 ⑶具有导热性 当金属中存在温度差时，不停运动着的“自由电子”通过自身与金属阳离子之间的碰撞，将能量由高温处传向低温处，使金属表现出导热性。 2.金属键与金属性质 三、金属键 ⑷具有延展性 由于金属离子与自由电子间的相互作用没有方向性，各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。 探·知识奥秘 3. 物质导电的理论解释 三、金属键 在金属中，金属原子或离子在空间是按照一定的规律周期性重复排列的。金属中的电子与金属离子的相互作用是与金属原子的排列密切相关的，而且电子之间也存在着相互作用。因此，金属中的"自由电子"会受到各种束缚，实际上不可能在金属中"完全自由"运动。 近代建立的分子轨道理论认为，金属中的 N个原子的每一种能量相同的原子轨道通过组合形成 N个属于整个金属的分子轨道。由于N值很大，这N个分子轨道形成一个能带。 金属钠的 1s、2s、 2p、3s轨道各自形成一个能带，每个能带中所填充的电子在整个金属中运动;各个能带按能量高低顺序排列起来构成能带结构。 探·知识奥秘 3. 物质导电的理论解释 三、金属键 充满电子的能带称为满带 部分填充电子的能带称为导带 没有填充电子的能带称为空带 各能带之间的间隔不能填充电子而称为禁带 能带理论能很好地解释金属的性能，成为研究金属结构的主要工具。 探·知识奥秘 三、金属键 3. 物质导电的理论解释 ④当半导体掺杂后，由于外层能带结构的变化而成为导体。 ①导体的特征是具有导带； ②绝缘体的特征是只有满带和空带，而且禁带很宽； ③半导体也只有满带和空带，但禁带较窄，当受到光或热的激 发时，满带中的部分电子可以跃迁到空带中从而导电。 析·典型范例 三、金属键 【例1】下列有关金属键和金属性质的说法中，错误的是（ ）。 A. 金属键没有饱和性和方向性 B. 金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的相互作用 C. 自由电子吸收可见光后又迅速释放，使金属具有不透明性和金属光泽 D. 金属的导热性和导电性都是通过自由电子的定向运动实现的 D 理·核心要点 离子键、配位键与金属键 离子键 配位键 金属键 离子键的形成 离子键的特征 配位键 配位键的形成条件 配位化合物 金属键及其实 金属键与金属性质 物质导电的理论解释 离子极化 配合物的制备与应用 练·技能实战 1、下列说法正确的是（ ） A.含有金属元素的化合物一定是离子化合物 B.第IA族和第VIIA族原子化合时，一定形成离子键 C.由非金属元素形成的化合物一定不是离子化合物 D.活泼金属与非金属化合时，能形成离子键 D 2. 下列物质中，含有离子键的是（ ） A．HCl　 　B．H2O2 C．K2O D．H2SO4 C 练·技能实战 3．某物质A的实验式为CoCl3·4NH3，1molA中加入足量的AgNO3溶液中能生成1mol白色沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是(　　) A．Co3＋只与NH3形成配位键 B．配合物配位数为3 C．该配合物可能是平面正方形结构 D．此配合物可写成[Co(NH3)4Cl2] Cl D 练·技能实战 4.金属的下列性质中，与“自由电子”无关的是 （　　） A.延展性好 B.容易导电 C.密度大小 D.易导热 C 5.下列说法不正确的是 （　　） A.配位键也是一种静电作用 B.配位键的实质也是一种共价键 C.形成配位键的电子对由成键双方原子提供 D.配位键具有饱和性和方向性 C 感谢 您的聆听 THANKS https://www.zxxk.com/user/13354804 鲁科版选择性必修2 $