3.4 配合物和超分子 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

组织建设 第四节 配合物和超分子 第三章 晶体结构与性质 CuSO4 问题：CuSO4中到底是什么微粒与水反应显蓝色。 CuSO4·5H2O 问题：CuSO4中到底是什么微粒与水反应显蓝色。 教学引入 固体 ①CuSO4 ②CuCl2·2H2O ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr 颜色 活动一：探秘配合物的成键 【设计实验】观察下面固体溶于足量的水中形成溶液的颜色并总结规律。 白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色 教学内容 固体 ①CuSO4 ②CuCl2·2H2O ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr 颜色 溶液颜色 白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色 【实验探究】观察下表中固体的颜色以及溶于水后形成溶液的颜色，并总结规律。 蓝色 蓝色 蓝色 无色 无色 无色 结论：溶液呈蓝色与阴离子无关，是Cu2+和H2O生成新物质。 水合铜离子[Cu(H2O)4]2+ 教学内容 Cu2+与H2O是如何结合成[Cu(H2O)4]2+的呢？ Cu2+ OH2 H2O H2O H2O O H H 孤电子对 Cu2+ 具有空轨道 ↓ 配位键 [Cu(H2O)4]2+ 电子对给予体 电子对接受体 教学内容 (1)概念：由一方单独提供孤电子对，另一方提供空轨道而形成一类“电子对给予—接受”键被称为配位键。 1、配位键： 配位键是一种特殊的共价键,配位键同样具有饱和性和方向性。 一方提供孤电子对 分子：NH3、H2O、HF、CO等； 离子：Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 另一方提供空轨道 如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子 教学内容 (2)表示方法： (或A—B) 电子对给予体 电子对接受体 A B 配位键也可以不画箭头 教学内容 【练习】试判断下列微粒哪些可以提供孤电子对？哪些可以提供空轨道？ 教学内容 H+ + N .. .. .. .. .. .. .. H H H H H → [H←N ]+ H 【思考】依据反应NH3+H+=NH4+，讨论NH3是如何与H+形成化合物的。 形成配位键可以让元素的原子突破常见的成键数目。一般主族元素成键饱和后，多的键为配位键 教学内容 金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合形成的配位化合物 (2)组成：一般是由内界和外界构成，内界由中心离子(或原子)、 配位体构成。 (1)配合物的概念 [ Cu (NH3)4 ] SO4 内界 外界 中心离子 配位体 配位数 活动二：再探配合物的结构 （提供空轨道） (提供孤电子对) 内外界之间以离子键结合 [Cu(NH3)4]SO4＝[Cu(NH3)4]2＋＋SO42- 教学内容 配合物 内界 外界 中心 粒子 配位体 配位数 [Cu(NH3)4]SO4 硫酸四氨合铜 K2[PtCl4] 四氯合铂酸钾 Ni(CO)4 四羰基镍 ①配合物不一定有外界； [Cu(NH3)4]2+ SO42— Cu2+ NH3 4 [PtCl4]2－ K＋ Pt2＋ Cl－ 4 Ni(CO)4 无 Ni CO 4 如H2O、NH3 、HF、CO、CN-、Cl- 、SCN-等； 如Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、H+、Ni、 B等 ②中心粒子可以是阳离子或原子； ③配体可以是离子或分子； 教学内容 实验操作 实验现象 实验原理 向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水 继续添加氨水并振荡试管 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 形成难溶物 Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ 难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液 Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 析出深蓝色晶体 [Cu(NH3)4] 2+ + SO42- + H2O = [Cu(NH3)4]SO4·H2O 深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度 实验3-3 三、制备配合物 教学内容 12 问题：如何用平衡移动原理解释继续加入氨水后氢氧化铜沉淀溶解现象呢？ Cu(OH)2(s)⇌Cu2+(aq) + 2OH－(aq) +NH3 Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 2OH- 一般，较稳定的配合物可以转化为更稳定的配合物。 问题：[Cu(NH3)4]2+与[Cu(H2O)4]2+哪个配位离子更稳定？原因是什么？ 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。 教学内容 氨水 澄清 NaCl 溶液 少量 AgNO3 溶液 AgCl 沉淀 + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ = 总反应：AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl 【实验3-5】氯化银与氨水反应 生成配合物促进了氯化银沉淀的溶解 AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq) 教学内容 溶液变为红色 KSCN 溶液 【思考】如何检验溶液中是否含有Fe3+、Fe2+ ？ Fe3+ + 3 SCN－ ⇌ Fe(SCN)3 FeCl3溶液 生成蓝色沉淀 FeCl2溶液 K3[Fe(CN)6]溶液 配合物可用于离子检验，生成配合物颜色也会发生变化 2、配合在离子检验中的应用 教学内容 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 第二代铂类抗癌药（碳铂） 3、配合物在生产、生活、医药、生命体中的应用 教学内容 叶绿素 血红蛋白 3、配合物在生产、生活、医药、生命体中的应用 教学内容 17 配合物 生产、生活、医药、生命体 可促进某些沉淀的溶解 离子检验 配位键的概念和形成 配合物的概念及组成 配合物的应用 课堂小结 CuSO4·5H2O晶体是蓝色 胆矾CuSO4·5H2O可写[Cu(H2O)4]SO4·H2O 教学巩固 课后合作探究：CuCl2溶液呈绿色，请从今天所学知识解释CuCl2溶液颜色的变化。 加少量水 加大量水 CuCl2晶体 CuCl2·2H2O晶体 资料卡片： 在水溶液中，Cu2+和Cl-可以形成4配位的配离子，在Cl-浓度极高时，形成[CuCl4]2-呈黄色。 教学巩固 1. 正误判断 (1)配位键实质上是一种特殊的共价键(　　) (2)提供孤电子对的微粒既可以是分子，也可以是离子(　　) (3)有配位键的化合物就是配位化合物(　　) (4)配位化合物都很稳定(　　) (5)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可与AgNO3反应生成AgCl沉淀(　　) √ √ × × × 教学巩固 2、回答下列问题： (1)下列不属于配合物的是　　　。  A.[Cu(H2O)4]SO4·H2O B.[Ag(NH3)2]OH C.KAl(SO4)2·12H2O D.Na[Al(OH)4] (2)在配合物[Fe(SCN)]2+中,提供空轨道接受孤电子对的微粒是　　　　; 画出配合物离子[Cu(NH3)4]2+中的配位键　　　　　。  C Fe3+ 教学巩固 DNA碱基对通过氢键相互识别并结合 双螺旋DNA的两条分子链中碱基是通过什么结合的？   氢键是最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。 神奇的超分子，借助 分子间作用力形成复杂的组织结构 教学内容 一、超分子 1.定义 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称为超分子。 超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 2. 超分子的特性 ①微粒间作用力：通过非共价键结合，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。 ②分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。 教学内容 a. 分离 C60 和 C70 C60 C70 杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别 （1）分子识别 3. 特征与应用 教学内容 b.冠醚识别碱金属离子 冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质从而实现选择性结合(识别不同大小的碱金属离子)， 冠醚可以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。 教学内容 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子（直径/pm） 12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 120～150 170～220 260～320 340～430 Li+（152） Na+（204） Rb+（304） Cs+（334） 思考： K+ 直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？ b.冠醚识别碱金属离子 教学内容 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 教学内容 问题：冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？ 共价键 问题：冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？ 阴离子，离子晶体 教学内容 （2）自组装 超分子组装的过程称为分子自组装，自组装过程是使超分子产生高度有序的过程。 细胞外部 磷脂分子 双分子层 细胞质 疏水端 亲水端 亲水端 细胞和细胞器的双分子膜 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。 教学内容 Lavf58.20.100 $