3.4.1配合物 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

第四节　配合物与超分子 第1课时 配合物 1.通过熟悉的无水硫酸铜与其溶液颜色不同这一现象，认识配位键的特征，并能与共价键进行简单比较。 学习目标 思考：无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么？ 实验3-2：下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格 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 思考：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】 Cu2+与水结合 四水合铜离子 Cu(H2O) 4 2+ O H H 孤电子对 具有空轨道 配位键 Cu2+ Cu2+ OH2 H2O H2O H2O 思考：Cu2+与H2O结合显蓝色，它们是怎么结合的？ 一、配位键 1、配位键定义：由一个原子单方面提供孤电子对，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”的键。 2、配位键形成条件： 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Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等过渡金属的原子或离子 一、配位键 3、配位键表示方法：配位键可以用A→B来表示；其中A是提供孤电子对的分子或离子，B是接受孤电子对的原子或金属离子。 （注意：配位键也属于共价键中的σ键，可以用A—B表示）。 [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。 Q3：含配位键的化合物一定是配合物吗？什么是配合物？ 4、配位键的特征：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基本上是固定的，如Ag+形成2个配位键，Cu2+形成4个配位键等，这说明配位键也具有饱和性与方向性。 一、配位键 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。 思考：铜离子为何结合4个水分子而不是2个？说明什么？ 配位键是化学键吗？它与普通的化学键的区别是什么？ 思考1： 从电子式角度进一步认识这个反应？ 思考2：NH4+中4个N-H键有区别吗？有哪些证据证明你的观点？ 思考交流：分析NH4+形成的实质 思考3：配位键是共价键吗？ 思考4：配位键形成条件是什么？ 思考5：结合配位键形成过程，思考下列物质中是否存在配位键？ 若存在，请表示出来。 9 1、配位化合物的概念：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 （称为中心离子或原子） （称为配体或配位体） 二、配合物 2、相关概念： ①中心原子(离子)：提供空轨道，接受孤电子对，通常是过渡元素的原子或离子。如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。 ②配位体：提供孤电子对的离子或分子，如分子CO、NH3、H2O等，阴离子F-、CN-、OH-、Cl-等，配位原子必须有孤电子对。 ③配位数：直接同中心原子(离子)配位的分子或离子的数目。 ④配位原子：提供孤电子对的原子。常见配位原子有 X、O、S、N、P 等。 配位原子 [Cu(H2O)4]SO4 配位原子 二、配合物 3、内界和外界的概念： ①内界：配离子称为内界。 ②外界：组成中的其余离子。 ③配合物不一定存在外界，如Ni(CO)4，配体可以一种或同时存在多种。 ②配位化合物如果为离子化合物，内外界之间以离子键结合，内界配离子 不发生电离，如：[Cu(NH3)4]SO4＝[Cu(NH3)4]2＋＋SO42- 。 ①配位键是一类特殊的共价键（σ键）而不是一类单独的化学键，但是在 描述物质中存在的作用力类型时，通常将配位键单独指出 （如存在离子键、共价键、配位键、氢键、范德华力）。 ③配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种；若配位体中两 个原子都有孤电子对，一般电负性相对小的优先为配位原子 二、配合物 注意事项： 配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH 氢氧化二氨合银 K3[Fe(CN)6] 六氰合铁酸钾 [Co(NH3)5Cl]Cl2 Ni(CO)4 四羰基镍 [Ag(NH3)2]＋ OH- Ag+ NH3 2 [Fe(CN)6]3－ K＋ Fe3＋ CN－ 6 [Co(NH3)5Cl]2＋ Ni(CO)4 无 Ni CO 4 课堂检测 Cl－ Co3＋ NH3、Cl－ 6 三、常见配合物的形成实验-----硫酸四氨合铜的形成实验 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。 实验现象：滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，得到深蓝色的透明溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体。 实验原理：Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓ + 2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + H2O = [Cu(NH3)4]SO4·H2O↓ 加入 氨水 蓝色沉淀 继续加 入氨水 蓝色沉淀溶解 加入 乙醇 深蓝色晶体 三、常见配合物的形成实验-----硫酸四氨合铜的形成实验 Cu NH3 NH3 H3N NH3 2+ 2- SO4 硫酸四氨合铜 中心离子：Cu2+ 配位数：4 NH3的N给出孤电子对 Cu2+接受电子对 [Cu(NH3)4]2+ 配体 N H H H 硫酸四氨合铜的形成实验 常见配合物的形成实验 三、常见配合物的形成实验-----硫酸四氨合铜的形成实验 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。 FeCl3溶液 KSCN溶液 三、常见配合物的形成实验-----硫氰化铁配离子的形成实验 实验原理： FeCl3溶液 加入KSCN溶液 实验现象：溶液变为红色 三价铁离子跟硫氰酸根离子(SCN-)形成配离子的颜色，而Fe2+跟SCN-不显色, SCN-作为配体与Fe3+配位，显红色，用于检验Fe3+ Fe3+ + n SCN- [Fe(SCN)n]3-n n = 1∽6，随SCN-的浓度而异 三、常见配合物的形成实验-----硫氰化铁配离子的形成实验 实验3-5 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AgCl沉淀，再滴入1 mol/L氨水，振荡，观察实验现象。 AgNO3 溶液 加入 氨水 三、常见配合物的形成实验-----二氨合银离子的形成实验 实验现象：滴加AgNO3溶液后，试管中出现白色沉淀，继续滴加氨水沉淀溶解，溶液呈无色。 实验原理： Ag＋＋Cl－==AgCl↓ AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－ 二氨合银离子 Ag NH3 H3N + 配体： 中心离子： 配位数： Ag+ 2 NH3 三、常见配合物的形成实验-----二氨合银离子的形成实验 【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。 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？ 已知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 请计算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 试着计算一下其平衡常数 K==KspK稳=2.0×10-3 四、配合物的形成对性质的影响： (1)颜色改变，如Fe(SCN)3的形成； (2)溶解度改变，如[Ag(NH3)2]+的形成； (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。当作为中心离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，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。 五、配位键的稳定性比较： ①电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O； ②接受体形成配位键的能力：H+＞过渡金属＞主族金属； ③配位键越强，配合物越稳定， 如稳定性：Cu2+－OH- < Cu2+－NH3 < H+－NH3。 较稳定的配合物 可以转化为稳定性更强的配合物 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。 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。 思考与讨论 叶绿素 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 六、配合物的应用-生命体 血红素 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 六、配合物的应用-生命体 维生素B12 维生素B12(含钴的配合物)是一种需要肠道分泌物帮助才能被吸收的维生素 六、配合物的应用-生命体 电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6]冰晶石 王水溶金 H[AuCl4] 六、配合物的应用-生产生活 热水瓶胆镀银（银镜反应） [Ag(NH3)2]OH 六、配合物的应用-医药 第二代铂类抗癌药（碳铂） 六、配合物的应用-生物固氮 配合物与生物固氮 当堂检测 1．下列化合物中同时含有离子键、共价键、配位键的是 A．Na2O2 B．KOH C．NH4NO3 D．H2O C 2．碳铂(结构简式如图)是一种广谱抗癌药物，关于碳铂的说法错误的是 A．中心原子的配位数为4 B．sp3和sp2杂化的碳原子数之比为2:1 C．分子中σ键与π键的数目之比为10:1 D．分子中含有极性键、非极性键和配位键 C 当堂检测 3．下列物质中属于含有配位键的碱的是 A． B． C． D． A 4.一种新型补血药剂的结构如下图所示：其中X、Y、Z、W、L是原子序数依次增大的短周期主族元素，Y、Z、W相邻，X与L同主族，基态M3+中未成对电子数等于5。下列说法正确的是 ( ) A．X与Z形成的化合物不可能含非极性共价键 B．Y、Z、W、L的原子半径排序：L>W>Z>Y C．M3+的配位数为6 D．简单气态氢化物键角：WX2>ZX3 C $