3.4 配合物和超分子 教学设计 -2026-2027学年高二上学期化学人教版选择性必修2

《配合物和超分子》教学设计 一、基本信息 项目 内容 课题 第四节　配合物和超分子（第1课时：配位键和配位化合物） 教材 人教版《物质结构与性质》（选择性必修2）第三章《晶体结构与性质》 课型 新授课 课时 1课时（45分钟） 授课对象 高二年级（2027届 物理类·化学选考班） 教学环境 多媒体教室（教学课件、球棍模型、实验视频、演示实验器材） 二、教材分析 本节课是人教版《物质结构与性质》（选择性必修2）第三章《晶体结构与性质》第四节的内容。前三节从晶体类型、微粒间作用力、分子结构与分子性质等角度，引导学生建立"结构决定性质"的认识；本节则把视角从"分子内"拓展到"分子间"和"配位作用"，引入配位键、配合物与超分子三个核心概念，是"微粒间作用力"体系的进一步延伸与完善。 教材以"配位键—配合物—超分子"为逻辑主线：先由共用电子对"单方面提供"的特殊共价键建立配位键概念，再以配合物的组成（内界与外界）、立体构型、性质与应用为载体深化理解，最后介绍超分子这一由非共价键结合的分子聚集体，体现化学由单分子走向分子聚集体的学科发展趋势。本节内容与金属晶体、蛋白质、生物大分子、配合物在生命活动和工业生产中的应用紧密相关，是高考的高频考点（如化合价判断、杂化方式、配位数、稳定性比较等）。 本课时对应的课件共 30 页，围绕"配位键—配合物—超分子"展开，配套教材实验 3-2、实验 3-3 以及多个高考真题与校本练习，教学容量较大。 三、学情分析 已有基础：学生已掌握共价键的形成、电子式书写、中心原子杂化轨道类型判断（sp、sp²、sp³）、分子立体构型、氢键与分子间作用力等知识，能够从"原子轨道"和"价层电子对"的角度分析分子结构，具备一定的微观想象与模型认知能力。 可能困难： 配位键中"共用电子对由一个原子单方面提供"这一非均衡的成键方式与普通共价键有明显差异，学生容易把配位键等同于一般共价键，忽视孤对电子与空轨道的成键条件； 对配合物"内界、外界、中心离子、配体、配位原子、配位数"等概念易混淆，尤其"配体数不一定等于配位数"；含配位键的结构式中中心离子化合价的判断，需要结合配位原子的成键情况与电荷守恒，学生容易凭感觉作答；超分子概念抽象，涉及非共价键的协同作用，学生缺少直观经验。 应对策略：借助球棍模型、结构示意图与实验视频，把抽象的成键过程可视化；通过"提供方—接受方"的对比表格、配合物拆解练习、错题回放等方式，帮助学生建立清晰的概念网络。 四、教学目标 宏观辨识与微观探析：能说出配位键的形成条件（一方提供孤对电子、另一方提供空轨道），能从微观角度解释配合物的组成与配位键的本质，会书写常见配离子（如[Cu(H₂O)₄]²⁺、[Ag(NH₃)₂]⁺）的结构简式。 证据推理与模型认知：通过"CoCl₃·6NH₃ 与 CoCl₃·5NH₃"的对比，能依据实验事实推理配合物的组成与结构，建立"配合物 = 内界 + 外界"的组成模型，并能判断中心离子、配体、配位原子及配位数。 科学探究与创新意识：通过教材实验 3-2、3-3 的实验现象分析（蓝色沉淀→深蓝色溶液→结晶析出），能提出假设、解释现象并归纳配位键的形成与解离规律。 科学态度与社会责任：能举例说明配合物与超分子在生命活动、药物设计、分离提纯和生产生活中的应用（如血红素与 CO 中毒、杯酚分离 C₆₀ 与 C₇₀），体会化学学科的社会价值。 五、教学重点与难点 教学重点 配位键的形成条件与表示方法（A→B）； 配合物的概念与组成：内界与外界、中心离子、配体、配位原子、配位数； 超分子的概念、分子间作用力类型及分子识别、自组装的应用。 教学难点 配位键"单方面提供电子对"的本质理解； 含配位键结构式中中心离子（原子）化合价的判断； 配合物稳定性的比较（中心原子：过渡元素＞主族元素；配位原子：C＞N＞O＞X）； 结合平衡移动原理分析 AgCl 体系加入氨水、再滴加硝酸的现象。 六、教学方法与手段 教法：情境导入法、问题驱动法、实验探究法、归纳对比法、模型建构法。 学法：观察—推理—归纳、小组合作讨论、结构模型分析、错题复盘。 手段：多媒体课件、球棍模型与结构示意图、实验视频（或演示实验）、学习任务单。 七、教学准备 教师：课件、实验 3-2 与 3-3 的仪器与药品（CuSO₄ 溶液、氨水、无水乙醇、硫酸铜晶体等）、球棍模型、学习任务单与课堂检测题。 学生：预习教材第三章第四节相关内容，复习杂化轨道类型与分子立体构型，完成预习任务单前两题。 八、教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 环节一　情境导入 （约3分钟） 出示课件中"复杂化合物的发现"：同为 Co 的化合物，CoCl₃·6NH₃ 与 CoCl₃·5NH₃ 组成不同，性质存在差异。提问：二者的组成究竟该如何表示？为什么会出现这样"复杂"的化合物？ 观察、比较两种物质的组成差异，尝试用已有共价键知识解释，产生认知冲突。 用化学史实制造认知冲突，激发探究欲望，引出"配位键"这一新概念。 环节二　配位键的建立 约10分钟） 1. 讲解配位键的定义：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子形成的共价键，即"电子对给予—接受键"，是一类特殊的共价键。 2. 对比呈现"提供方—接受方"关系：提供方（具有孤对电子：H₂O、NH₃、X⁻ 等）→ 接受方（具有空轨道：H⁺、（过渡）金属阳离子等）。 3. 板演表示方法：A→B。 4. 强调注意点：①配位键是一种特殊的共价键；②配位键同样具有方向性和饱和性。 5. 结合教材实验 3-2，分析 [Cu(H₂O)₄]²⁺：Cu²⁺ 为接受体，H₂O 为电子对给予体，指导学生书写其结构简式。 记录概念要点；对照表格判断微粒的"提供/接受"属性；书写 [Cu(H₂O)₄]²⁺ 的结构简式；完成练习 1（在 Fe²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ag⁺、H₂O、NH₃、CH₄、Cl⁻、CO、CN⁻ 中判断能提供孤对电子和能提供空轨道的微粒）。 由"电子对来源"切入，突破"单方面提供"的难点；通过即时练习落实成键条件的判断，形成可操作的判断模型。 环节三　配合物的组成与结构 （约12分钟） 1. 给出配合物概念：金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物，简称配合物。 2. 拆解 [Co(NH₃)₆]Cl₃ = [Co(NH₃)₆]³⁺ + 3Cl⁻，建立"配合物 = 内界 + 外界"模型，明确中心离子、配体、配位原子、配位数的含义。 3. 以 [Co(NH₃)₅Cl]Cl₂ 为例，强调"配体数不一定等于配位数"（配体：NH₃、Cl⁻；配位数：5+1=6）。 4. 展示 [Ag(NH₃)₂]⁺、[Zn(NH₃)₄]²⁺、[Ni(CN)₄]²⁻、[AlF₆]³⁻ 的立体构型，介绍 [Co(NH₃)₄Cl₂]Cl；引出螯合物与多齿配体的概念。 5. 结合高考题（2023·全国 钴酞菁、卟啉环）讲解含配位键结构式中化合价的判断方法。 6. 组织学生完成配合物组成表格（外界、中心原子、配位体、配原子、配位数、电离方程式）。 对照实例填写概念对应关系；完成"配体数与配位数"辨析；观察立体构型示意图；运用电荷守恒与化合价规则完成化合价判断练习；小组合作完成表格并展示交流。 通过"拆解—命名—填表"的多次复现，帮助学生形成配合物组成的结构化认知；把高考真题引入课堂，提升解题的规范性与准确性。 环节四　配合物的性质（约12分钟） 1. 水溶液中的电离：配合物 = 外界 + 内界；外界以离子键结合，在水中完全电离；内界以配位键结合，相对紧密、难电离。 2. 演示（或播放视频）教材实验 3-3：向 CuSO₄ 溶液中逐滴加入氨水 → 先生成蓝色沉淀 Cu²⁺+2NH₃·H₂O=Cu(OH)₂↓+2NH₄⁺；继续加氨水振荡 → 沉淀溶解得深蓝色溶液 Cu(OH)₂+4NH₃=[Cu(NH₃)₄]²⁺+2OH⁻；加入无水乙醇并用玻棒摩擦试管壁 → 析出晶体（乙醇极性小利于晶体析出，摩擦提供结晶中心）。 3. 引导归纳"配位键的聚散离合"：[Cu(H₂O)₄]²⁺ ⇌ [Cu(NH₃)₄]²⁺，本质是竞争的结果，取决于配体本性和浓度。 4. 讲解配合物的稳定性：中心原子——过渡元素＞主族元素；配位原子——C＞N＞O＞X。 5. 应用与迁移：血红素与 CO 中毒；AgCl 溶于氨水 AgCl+2NH₃=Ag(NH₃)₂⁺+Cl⁻，再滴加硝酸又出现白色沉淀，结合 Ksp(AgCl)=1.8×10⁻¹⁰、K稳[Ag(NH₃)₂⁺]=1.1×10⁷ 用平衡移动原理解释；讨论若改为少量 KI 溶液能否得到相同现象（Ksp(AgI)=8.5×10⁻¹⁷）。 6. 对比"简单离子与配离子的区别"（教材第104页）。 观察并记录实验现象，书写每一步的离子方程式；用平衡移动原理分析沉淀的生成与溶解；讨论 CO 中毒的原理；完成练习题（前四周期 H、N、O、S、Cu 形成 1∶1 型离子化合物；乙二胺与 Mg²⁺、Cu²⁺ 形成环状离子）。 以真实实验与生活问题为载体，落实"结构—性质—应用"的学科思维；把配位平衡与平衡移动原理打通，提升综合分析能力。 环节五　超分子 （约6分钟） 1. 给出定义：超分子是由两个或两个以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。 2. 说明超分子内分子间的作用力：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及分子与金属离子形成的弱配位键等。 3. 说明超分子的尺寸：有的是有限的，有的呈无限伸展。 4. 结合教材 p98—100 介绍应用：①分子识别——"杯酚"分离 C₆₀ 与 C₇₀、冠醚识别碱金属离子；②自组装。提问：冠醚靠什么原子吸引阳离子？（O 原子） 观看示意图，理解"非共价键"与"分子聚集体"；举例说明分子识别与自组装；思考并回答冠醚识别阳离子的作用原子。 拓展学生对"微粒间作用力"的认识边界，感受化学由单分子走向分子聚集体的发展方向，体会配位化学与超分子化学的应用价值。 环节六　课堂小结与作业 （约2分钟） 引导学生以"配位键—配合物—超分子"为主线绘制概念图，梳理成键条件、组成模型与性质规律；布置分层作业。 回顾梳理知识网络，完成小结；记录作业。 帮助学生形成结构化、可迁移的知识体系，落实分层作业的诊断与提升功能。 九、板书设计   第四节 配合物和超分子   一、配位键 1. 定义：共用电子对由一个原子单方面提供形成的共价键（电子对给予—接受键） 2. 形成条件：提供方 —— 孤对电子（H₂O、NH₃、X⁻…） 接受方 —— 空轨道（H⁺、金属阳离子…） 3. 表示方法：A → B （具有方向性和饱和性）   二、配合物 1. 概念：中心离子（原子）+ 配体（以配位键结合）→ 配合物 2. 组成：配合物 = 内界 + 外界 [Co(NH₃)₆]Cl₃ = [Co(NH₃)₆]³⁺ + 3Cl⁻ └中心离子 └配体(配位原子：N) └外界 配位数：中心离子接受的配位原子数目（配体数 ≠ 配位数） 3. 性质：① 外界离子键——水中电离；内界配位键——结合紧密 ② 稳定性：中心原子 过渡元素＞主族元素；配位原子 C＞N＞O＞X   三、超分子 1. 定义：两个或两个以上分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体 2. 作用力：非共价键（氢键、静电作用、疏水作用、弱配位键） 3. 应用：分子识别（杯酚分离C₆₀/C₇₀、冠醚识别碱金属离子）；自组装 十、作业布置 基础层（必做） 写出 [Ag(NH₃)₂]OH、[Ni(CO)₄]、K[Pt(NH₃)Cl₃]、K₄[Fe(CN)₆]、[Co(NH₃)₄Cl₂]Cl、Na₃[AlF₆] 等配合物的外界、中心原子、配位体、配位原子、配位数与电离方程式。 教材第三章第四节课后练习第 1、2 题。 写出 NH₃ 与 BF₃ 形成 NH₃·BF₃ 时配位键的形成过程（电子式与结构式，用"→"标出配位键），说明 N、B 原子的杂化方式变化。 提升层（选做） 解释 CO 使人体中毒的化学原理（结合血红素中 Fe²⁺ 的配位与配体竞争）。 已知 Ksp(AgCl)=1.8×10⁻¹⁰、K稳[Ag(NH₃)₂⁺]=1.1×10⁷，用化学平衡移动原理解释"AgCl 溶于氨水、再加硝酸又产生白色沉淀"的现象。 查阅资料，简述超分子化学在分子识别或自组装方面的一个应用实例。 学科网（北京）股份有限公司 $