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

徐光宪院士建立了具有普适性的串级萃取理论 提升了利用配合物萃取分离稀土元素的效率 配合物 第一课时 配合物 第三章第四节 配合物与超分子 人教版 普通高中教科书 化学选择性必修2 sxl 2 任务一：配位键的形成 Q1:(1)从电子式的角度解释H+与NH3为什么能结合在一起NH4+？ (2)NH4+中4个N-H键有区别吗？你有哪些证据证明你的观点？ 第一部分 配位键是一种特殊的共价键，特殊在形成过程，电子来源不同。但成键后与普通共价键无异，同样具有饱和性和方向性。 一、配位键 想一想：判断下列物质中是否存在配位键，说说你的理由。 立方氮化硼（共价晶体，与金刚石结构相似） H3O＋ Q2:配位键形成条件是什么？ 配位键中提供孤电子对的粒子通常是？ N O S等ⅤA ⅥA ⅦA 非金属元素 配位键中提供空轨道的粒子通常是？ A空【电子对接受体】如分子有NH3、H2O、HF、CO等； 离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。 + B孤【电子对给予体】如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。 一般来说，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。 A空【电子对接受体】 + B孤【电子对给予体】 轨道 重叠 配位键：B→A 或B—A [H N H]+ H H Q3:H3O+中的O→H与NH4+中的N→H哪个更容易形成、更强？ 任务一：配位键的形成 A空【电子对接受体】 + B孤【电子对给予体】 轨道 重叠 配位键（强）： B→A∈共价键 （电负性大） （电负性小） 【实验3-2】Q4-1：其中实验④⑤⑥的目的是什么？ 猜想CuSO4溶液呈天蓝色的微粒是什么？ 对照实验，排除SO42-对溶液颜色产生的干扰。 无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？ Q4-2：类比NH4+的形成，推测H2O与Cu2+如何成键的？ 已知该结构为平面四边形，Cu2+的杂化为sp3吗？ CuSO4·5H2O晶体是蓝色的，为什么呢？加热失去结晶水时会分步失去还是同时失去？说明理由。其中存在哪些作用力？ 平行四边形结构 结构式 图片为通过X射线衍射得到 CuSO4·5H2O 晶体结构，描述胆矾晶体中存在的作用力，解释胆矾晶体呈蓝色的原因。 下列有关胆矾的说法正确的是________(填字母)。A．所有氧原子都采取sp3杂化B．氧原子存在配位键和氢键两种化学键C．Cu2＋的价电子排布式为3d84s1D．胆矾中的水在不同温度下会分步失去 E. 胆矾是分子晶体，分子间存在氢键 任务二：配合物组成、性质 配位化合物：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(络合物)。 [Ag(NH3)2]OH、[Cu(NH3)4] SO4 配位化合物一定含有配位键,但含有配位键的化合物不一定是配位化合物。 例如：CO、NH4+、H3O+、NH3·BF3 【质疑】判断NH4Cl是配合物吗？ 配合物一定含有配位键吗？含有配位键的化合物一定是配位化合物吗？ 96页 【情景问题】以下微粒：①N2H5+、②CH4、③OH-　④NH4+、⑤Fe(CO)5、⑥Fe(SCN)3、⑦H3O+、⑧[Ag(NH3)2]OH H3BNH3 Cu2(OH)2SO4 NH4Cl [Zn(NH3)4]SO4 KAl(SO4)2 Na[Al(OH)4] B(OH)4 - 含配位键的有 。属于配合物的是 。 学以致用 Q5：(1)1798年法国塔索尔特（Tassert）关于黄色氯化钴的研究，有两种 物质的化学式分别为CoCl3 ·6NH3 和CoCl3 ·5NH3 ，但是在研究过程中出 现了很多性质和预想不一样，请根据下表分析出其真实结构如何？ 内界 外界 [Co ( N H3 )6] Cl3 配 中 心 离 子 配 体 位 原 子 配位数：6 [Cu（N H 3）4 ]2+ S O 42- 内界（配离子） 配合物 外界离子 配位体 配 位 数 配位原子 中心离子 配合物的表示方法： 有时配位体数并不一定等于配位数 中心原子与配原子形成配位键的数目。 对于配合物，外界在水溶液中易电离，但内界却难电离。 【螯 合 物】 配合物 内界 外界 中心原子(离子) 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH Na3[AlF6] Ni(CO)4 [Co(NH3)5Cl]Cl2 K3[Fe(CN)6] 四羰基合镍 氢氧化二氨合银 六氟合铝酸钠 二氯化一氯五氨合钴 内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5C1]Cl2内界中的C1- 不能被Ag+ 沉淀，只有外界的C1- 才能与AgNO3 溶液反应产生沉淀。 ④配位数不一定等于配位键或配体的数目。如[BF4]- 、[B(OH)4]-、[Al(OH)4]-、 [AlCl4]-配位数为4，配位键为1。 配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和 9 12 6 8 21 配合物 内界 外界 中心原子(离子) 配位体 配位数 [Ag(NH3)2]OH Na3[AlF6] Ni(CO)4 [Co(NH3)5Cl]Cl2 [Ag(NH3)2]＋ OH－ Ag＋ NH3 2 6 [AlF6]3－ Na＋ Al3＋ F－ Ni(CO)4 无 Ni CO 4 [Co(NH3)5Cl]2＋ Cl－ Co3＋ Cl－ NH3 6 氢氧化二氨合银 六氟合铝酸钠 二氯化一氯五氨合钴 四羰基合镍 【质疑】配合物一定是由内界和外界组成吗？ 不一定，有的配合物没有外界。如的Fe(CO)5、Fe(SCN)3。有的配合物有多种配体。如[Cu(NH3)2(H2O)2] SO4、[Co(SO4)(NH3)5]Br、[Co(NH3)5Br]SO4。 配位化合物也可以是中性分子Fe(CO)5 内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5C1]Cl2内界中的C1- 不能被Ag+ 沉淀，只有外界的C1- 才能与AgNO3 溶液反应产生沉淀。 ④配位数不一定等于配位键或配体的数目。如[BF4]- 、[B(OH)4]-、[Al(OH)4]-、 [AlCl4]-配位数为4，配位键为1。 配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和 9 12 6 8 21 (2)对于化学式为CoCl3 ·4NH3 的化合物，通过对化学性质的研究， 发现它也是有内界与外界的配合物，可表示为[Co(NH3)4Cl2]Cl。但是新的 问题是：这样的化学式有紫色与绿色两种物质。这又如何解释呢？ 【迁移应用】药物中存在一种配合物[Pt(NH3)2Cl2 ]，请根据模型和下表所给性质推断出顺铂的空间结构。 【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 在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子不易发生电离。 写出K3[Fe(CN)6]的电离方程式 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) 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+ K3[Fe(CN)6]=3K++ [Fe(CN)6]3- 配离子 [Fe(CN)6]3-的中心离子Fe3+、配体CN-、配位数6、 [Fe(CN)6]3-与Fe3+性质不一样 Q6-1: 是否所有的铜盐溶液都是蓝色？ CuCl2浓溶液呈绿色，稀溶液呈蓝色的原因？如何设计实验证明 加热稀的氯化铜溶液会有什么变化？ 提出猜想 1、Cu2+浓度大导致的。 2、Cl-浓度大导致的。 设计实验 Q6-2:CuCl2·2H2O晶体是绿色的，为什么呢？ Q：在铁钉上镀铜的实验中，制成铜氨溶液可使镀层光亮，原因可能是什么？ Q：阴极的电极反应式如何书写？ 第三章 第四节 第2课时 配合物的性质和应用 【资料】 1、乙醇的作用是降低沉淀刚好溶解后生成的物质的溶解度。玻璃杯摩擦试管内壁目的是产生晶种，加速沉淀生成。 2、取上述实验最后沉淀（已洗涤干净）1mol，溶于水，①加入足量BaCl2溶液，得到1mol沉淀。②加热，没有NH3放出③测其电导率，存在2mol导电离子（不考虑水的电离） 3、溶液中一个Cu2+可与四个NH3通过配位键结合形成新离子：[Cu(NH3)4]2+。 任务三：配合物性质、应用 【实验3-3】实验现象？ 运用平衡移动原理解释沉淀溶解的原因。 [Cu(NH3)4]2+具有怎样的空间结构？ [Cu(H2O)4]2+为什么可以转化[Cu(NH3)4]2+？ 提示：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。 【实验3-3】醇的作用？玻璃棒摩擦试管内壁的目的？ 设计实验证明深蓝色溶液中的是否有Cu2+与SO4 2-？ 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 [Cu(H2O)4]2+ [Cu(NH3)4]2+ Cu(OH)2 [Cu(NH3)4]SO4·H2O 写出沉淀刚好溶解时所得溶质的化学式、最后所得晶体的化学式（已知：1mol晶体中含1mol结晶水）、最后所得晶体在水中的电离方程式及整个过程发生反应的方程式。 沉淀刚好溶解时所得溶质的化学式： 最后所得晶体的化学式： 最后所得的晶体在水中的电离方程式： 整个过程发生反应的方程式： [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]SO4 ·H2O Cu(NH3)4]SO4=〔Cu（NH3）4〕 2++SO42- Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 [Cu(NH3)4]2+是不是牢不可破的？向上述实验深蓝色的透明溶液中逐滴滴加稀硫酸或硫化钠会有什么现象？写出反应方程式 Ksp[Cu(OH)2]=2.6×10-19;Ksp[CuS]=1.27×10-36 任务二：配合物组成、性质 【实验3-4】如何检验Fe3+？此反应属于什么反应类型？ Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n n = 1-6，随SCN-的浓度而异 配位数可为1—6 利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于鉴别溶液中存在Fe3+； 又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术 【实验3-5】 用平衡常数分析AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2] Cl反应的实质 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 [Ag(NH3)2]+ [Ag+] [ NH3]2 AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]++Cl- 反应平衡常数: K=—————=K稳Ksp=1.1×107×1.8×10-10=2.0×10-3 从平衡常数可知，选择氨水浓度较大为宜。若在上述[Ag(NH3)2]Cl溶液中加入Br-，则产生浅黄色的AgBr沉淀，因为AgBr的溶度积常数Ksp=5.0×10-13非常小，AgBr仅微溶于浓氨水。 [Ag(NH3)2]+ [Cl-] [ NH3]2 【思考】怎样配制银氨溶液？发生哪些反应？ 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。 氨水呈弱碱性,滴入AgNO3溶液中,会形成AgOH白色沉淀， AgOH+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]+ + OH- + 2H2O 继续滴加氨水时,NH3分子与Ag+形成[Ag(NH3)2]+配合离子,配合离子很稳定,会使AgOH逐渐溶解。 Ag+ + NH3·H2O = AgOH↓ + NH4+ 【实验 3-5】 氯化银与氨水的反应 AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ 氨水 澄清 NaCl 溶液 几滴 AgNO3 溶液 AgCl 沉淀 = 若向澄清溶液中加入Br-，可能会有什么现象？若加入盐酸呢？ 在形成配合物时，对物质的性质有哪些影响？配合物有何特点？稳定性与什么有关系？ 物质溶解性发生改变 配位键稳定性改变 物质颜色会改变 在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子不易发生电离。 配合物的稳定性：配位键的强度有大有小——螯合物、中心原子、配体 配合物内界中共价键数目的判断——配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为？ 在科学研究和生产实践中，经常利用金属离子和与之配位的物质的性质不同，进行溶解、沉淀或萃取操作来达到分离提纯、分析检测的目的。 Mg 叶绿素 血红素 Fe 维生素B12 + Co 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，配合物尖端技术、医药科学等有着广泛的应用。 A空【电子对接受体】 + B孤【电子对给予体】 轨道 重叠 配位键 B→A ∈共价键 （强） （电负性大） （电负性小） 配合物（组成中含有配位键的化合物） 颜色、溶解性、稳定性 我的收获 第3课时 超分子 第三章第四节 配合物与超分子 人教版 普通高中教科书 化学选择性必修2 35 旧识回顾:我们学过氢键、范德华力等分子间作用力，它们与共价键、离子键在强度和作用本质上有何区别？ 引入：为什么用洗洁精洗碗能轻松去除油污？洗洁精的双亲结构在水中会自发形成什么？ Q1:结合洗洁精胶束的形成尝试给超分子下一个定义？包含微粒类型、相互作用、结构功能。 我们学过的配合物如四氨合铜离子，与超分子的核心区别是什么？从相互作用的类型和微粒结合方式分析。 超分子是高分子吗？说明理由 双螺旋DNA、水的缔合、磷脂分子形成双分子膜.... 一、超分子——弱作用力叠加形成的稳定聚集体 二、超分子重要特征 1.分子识别 2.自组装——高度有序 ⑴认识“杯酚” “杯酚”像个碗似的 大量分子在分子识别基础上，自发聚集成有序超分子结构的过程 杯酚分离C60和C70 Q2：为何杯酚可识别C60？杯酚与C60之间是什么作用力？ C70易溶于甲苯，杯酚不溶于甲苯;杯酚易溶于氯仿，C60不溶于氯仿,原因？ 如何分离C70和甲苯？如何分离杯酚和氯仿？ 解离可逆 (2)冠醚识别碱金属离子(如K＋) 15-冠-5 C 原子：10 O 原子：5 12-冠-4 C 原子：8 O 原子：4 Q3-1：结合结构简式和分子模型，猜想这些名称的含义？ Q3-2：冠醚靠什么原子吸引阳离子？ Q3-3：为何18-冠-6可识别K+离子？ 冠醚环的大小与金属离子匹配，才能识别 双螺旋DNA的两条分子链能精准配对、水分子能缔合、磷脂分子自发形成双分子膜，分别体现了超分子的什么特征？ A T G C Q4：已知，高锰酸钾溶液可氧化甲苯，从而褪色。但是KMnO4易溶于水，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触。 试着解释以下实验现象。 三、超分子的应用 相转移催化剂 超分子 “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。 你知道吗？ 1987年诺贝尔化学奖授予了超分子化学研究方面的三位科学家。 你知道吗？ 2025 诺奖颁给金属有机框架 (MOF)， 属于超分子范畴研究方面的三位科学家。 $