第25讲 分子的性质、配合物、超分子 课件-2027届高三化学一轮复习

最适合真实课堂教学的课件！ 简洁、启智！ 1.7.2013 ‹#› 第25讲 分子的性质、配合物、超分子 分子的性质及应用 分子的性质及应用 一、分子的极性   极性键 非极性键 成键原子 元素的原子 元素的原子 电子对 偏移(电荷分布不均匀) 偏移(电荷分布均匀) 成键原子的电性   呈电中性 同种 不同种 发生 不发生 (一) 键的极性 1. 极性键与非极性键的比较 【例】HCl中的共价键为 （填“极性”或“非极性”）键。 极性 非极性键 极性键 →共用电子对发生偏移的共价键（不同种非金属原子间形成的共价键） →共用电子对不发生偏移的共价键（同种非金属原子间行程的共价键成键） 【思考】请从电负性角度解释极性键和非极性键。 非极性键： 极性键： 不同种原子电负性不同，吸引键合电子能力不同，共用电子对发生偏移。 同种原子电负性相同，吸引键合电子能力相同，共用电子对不发生偏移。 分子的性质及应用 一、分子的极性 (一) 键的极性 【练】一般地，电负性差值小于1.7为 键，大于1.7为 键，且电负性差值越大，键的极性越 。 【测】比较H-F、H-Cl、H-Br、H-I键的极性大小。 H-F > H-Cl> H-Br > H-I 共价 离子 大 分子的性质及应用 一、分子的极性 (一) 键的极性 2.键的极性对化学性质的影响 键的极性对羧酸酸性的影响 【思考】酸性：甲酸(HCOOH)>乙酸(CH3COOH)>丙酸(C2H5COOH)，请用键的极性相关知识进行解释。 丙酸(C2H5COOH) 烷基是推电子基团，烷基越长，推电子效应越大，使O — H键极性变得越小，越难电离出H+，酸性越弱。 H O H O C CH3 O H O C CH2 O H O C CH3 甲酸 乙酸 丙酸 δ+ δ- δ+ δ- δ+ δ- 【思考】氯乙酸(CH2ClCOOH)、 二氯乙酸(CHCl2COOH) 、三氯乙酸(CCl3COOH)酸性逐渐增强，请用键的极性相关知识进行解释。 卤素原子是吸电子基团，卤素原子数目越多，吸电子效应越强，使O — H键极性变得越大，越易电离出H+，酸性越强。 δ+ δ- C O H O C Cl H H 氯乙酸(CH2ClCOOH) C O H O C Cl H Cl 二氯乙酸(CHCl2COOH) δ+ δ- C O H O C Cl Cl Cl 三氯乙酸(CCl3COOH) δ+ δ- 比较酸性：三氯乙酸(CCl3COOH) 三氟乙酸(CF3COOH)，原因是 . 。 小于 卤素原子是吸电子基团，氟的电负性大于氯的电负性，导致三氟乙酸中O — H键的极性更大，更易电离出氢离子，酸性更强。 极性分子： 非极性分子： （二）分子的极性 δ- δ+ δ- CO2中正电中心和负电中心重合是非极性分子 （2）化学键的极性的向量和是否等于零 （1）正电中心和负电中心是否重合 2. 判断分子极性的方法 【注意】键的极性具有方向性，由正电荷中心指向负电荷中心 分子的性质及应用 分子中正电中心和负电中心不重合 分子中正电中心和负电中心重合 1. 定义 107° O H H 3.5 2.1 δ+ δ- 2.1 δ+ H2O中正电中心和负电中心不重合是极性分子 分子的性质及应用 （2）化学键的极性的向量和是否等于零 F1 F2 F合≠0 H2O 化学键极性的向量可类比作“力”根据中心原子A所受合力是否为零来判断，F合=0，为非极性分子，F合≠0，为极性分子。 V形分子， 极性分子 CO2 F1 F2 F合=0 直线形分子， 非极性分子 O O C NH3 三角锥形分子， 极性分子 BF3 平面正三角形分子， 非极性分子 分子的性质及应用 （2）化学键的极性的向量和是否等于零 化学键极性的向量可类比作“力”根据中心原子A所受合力是否为零来判断，F合=0，为非极性分子，F合≠0，为极性分子。 正四面体形分子 ， 非极性分子 CH4 【总结】分子极性的判断方法 3. ABn型多原子分子：分子空间结构完全对称的是非极性分子； 1. An型(单质)：非极性分子(O3除外)。如O2、H2、P4、C60。 2. AB型：极性分子。如HCl、HF、HBr、CO均为极性分子。 空间结构不（完全）对称的是极性分子。 3. ABn型多原子分子：分子空间结构完全对称的是非极性分子； 分子的空间结构完全对称 直线形 平面形 正四面体 CO2、CS2、BeCl2、C2H2 BF3、SO3 CH4、CCl4、SiCl4 非极性分子 C2H4、苯 平面三角形 平面多边形 中心原子 （填“有”或“无”）孤电子对且键长 。 相等 无 除C2H2、C2H4、苯外，其他物质中中心原子的化合价都为 。 最高价 【思考】HCN分子空间结构为 形，是 性分子。 直线 极 【思考】COS分子空间结构为 形，是 性分子。 【思考】HCHO分子空间结构为 形，是 性分子。 直线 极 平面三角 极 分子的空间结构不完全对称 V形 三角锥形 四面体 H2O、H2S、SO2 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 NH3、PCl3、NF3 极性分子 3.ABn型多原子分子：分子空间结构不（完全）对称的是非极性分子 中心原子 （填“有”或“无”）孤电子对。中心原子的化合价 （填“是”或“不是” ）最高价。 有 中心原子 （填“有”或“无”）孤电子对，但键长 。 无 不是 不全相等 （2）HCl ； （3）BF3 ； （4）NH3 ； （5）HClO ； （6）CCl4 ； （7）O3 ； （8）CHCl3 ； 【练】判断下列分子的极性。 （9） ； （10） ； 极性分子 非极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 非极性分子 1. 稀有气体分子是 分子，但不含 。 2. 臭氧是 分子，共价键为 键。 3. H2O2是由 键构成的 性分子。 非极性 共价键 极性 极性 极性键和非极性 极 分子的极性对物质溶解性的影响 “相似相溶”规律 ①非极性溶质一般能溶于 溶剂，极性溶质一般能溶于 溶剂。 非极性 极性 【例】解答下列各题。 （1）卤素单质在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度，原因是 . . 。 （2）H2O2难溶于CS2，简要说明理由 . 。 H2O2为极性分子，而CS2为非极性溶剂，根据“相似相溶”规律，H2O2难溶于CS2 卤素单质都是非极性分子，易溶于非极性溶剂， CCl4是非极性溶剂，水是极性溶剂，根据“相似相溶”规律，卤素单质在CCl4中的溶解度大于在水中的溶解度 ②分子结构相似的物质易互溶。若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键，则溶质的溶解度______。 分子的极性对物质溶解性的影响 “相似相溶”规律 ①非极性溶质一般能溶于 溶剂，极性溶质一般能溶于 溶剂。 非极性 极性 乙醇中的—OH与水分子的—OH相近，且乙醇分子与水分子间能形成氢键，因而乙醇能与水互溶。 增大 【思考】乙醇能与水以任意比例互溶的原因是什么？ 1 .(2024·山东名校联考一模)下列分子属于非极性分子的是（ ） A.COS B.HCHO C.SO3 D.CH2Cl2 【经典试题】 C COS分子不对称，属于极性分子，故A不符合题意； HCHO正、负电中心不重合，HCHO是极性分子，故B不符合题意； CH2Cl2相当于甲烷中两个氢原子替换为氯原子，正、负电中心不重合，所以CH2Cl2是极性分子，故D不符合题意。 【经典试题】 2.下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子的是（ ） A.O3、SO3 B.HCl、H2S C.CO2、CH4 D.P4、C2H4 O3为极性分子，SO3为含有极性键的非极性分子，A不符合题意； HCl为含有极性键的极性分子，H2S为含有极性键的极性分子，B不符合题意； CO2、CH4均为含有极性键的非极性分子，C符合题意； P4为含有非极性键的非极性分子，C2H4为含有极性键和非极性键的非极性分子，D不符合题意。 C 【真题演练】 1．(2025·浙江1月卷，1，3分)下列属于极性分子的是( ) A A．HCl B．N2 C．He D．CH4 【解析】 A项，HCl是由极性键形成的双原子分子，正负电荷中心不重合，属于极性分子，A符合题意； B项，N2是非极性键形成的单质分子，正负电荷中心重合，属于非极性分子，B不符合题意； C项，He是单原子分子，正负电荷中心重合，属于非极性分子，C不符合题意； D项，CH4是由极性键形成的正四面体结构，正负电荷中心重合，属于非极性分子，D不符合题意；故选A。 【真题演练】 2．(2025 • 辽吉黑内卷，3，3分) Cl2O可用于水的杀菌消毒，遇水发生反应：Cl2O+H2O=2HClO。下列说法正确的是( ) A．反应中各分子的σ键均为p-p σ键 B．反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形 C．Cl-O键长小于H—O键长 D．HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对 B 【解析】 A项，反应中各分子的σ键不全是p-p σ键。例如，H2O中的H-O键是s-p σ键，而非p-pσ键，A错误；B项，根据价层电子对互斥理论，Cl2O中O原子周围的孤电子对数为1/2(6-2×1)=2，还含有2个成键电子对，因此其VSEPR模型为四面体形；H2O中O原子周围的孤电子对数为1/2(6-2×1)=2，还含有2个成键电子对，因此其VSEPR模型为四面体形；HClO中O原子周围的孤电子对数为1/2 (6-2×1)=2，还含有2个成键电子对，因此其VSEPR模型为四面体形；反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形，B正确；C项，Cl的原子半径大于H，Cl-O键长应大于H-O键长，因此C错误；D项，HClO中Cl的最外层电子数为7，其1个价电子与O形成共价键，剩余6个价电子形成3对孤电子对，D错误；故选B。 【真题演练】 3．(2025•山东卷，7，2分)用硫酸和NaN3可制备一元弱酸HN3。下列说法错误的是( ) A．NaN3的水溶液显碱性 B．N3-的空间构型为V形 C．NaN3为含有共价键的离子化合物 D．N3-的中心N原子所有价电子均参与成键 B 【解析】 A项，NaN3是强碱(NaOH)和弱酸(HN3)形成的盐，N3-水解生成OH-，溶液显碱性，A正确； B项，N3-与CO2是等电子体，两者结构相似 ，其中心原子均为sp杂化，其电空间构型均为直线型，而非V形，B错误； C项，NaN3为离子化合物(Na+与N3-通过离子键结合)，N3-内部三个N原子以共价键连接，C正确； D项，中心N原子通过sp杂化形成两个双键，无孤电子对，所有价电子参与成键，D正确。故选B。 【真题演练】 5．(2025·重庆卷，7，3分) 三种氮氧化物的结构如下所示 , 下列说法正确的是( ) A．氮氮键的键能：N2O＞N2O3 B．熔点：N2O3＞N2O4 C．分子的极性：N2O4＞N2O D．N-N-O的键角：a＞b A 【解析】 A项，由图中数据可知，氮氮键的键长：N2O＜N2O3，则氮氮键的键能：N2O＞N2O3，A正确； B项，二者均为分子构成的物质，分子间作用力：N2O3＜N2O4，熔点：N2O3＜N2O4，B错误； C项，N2O4为对称的平面结构，极性较弱，而N2O结构不对称，正负电荷中心不能重合，属于典型的极性分子，故分子极性：N2O4＜N2O，C错误； D项，N2O3结构为O=N-NO2，中心原子N存在1对孤对电子，中心原子N为sp2杂化，受孤对电子影响，键角略小于120°；而N2O4中心原子N的孤对电子为0，价电子数为3，也是sp2杂化，没有孤对电子的影响，故键角a＜b，D错误；故选A。 分子间作用力 分子间作用力 1.概念：物质分子之间普遍存在的相互作用力，称为分子间作用力 2.分类：常见的分子间作用力有 和 。 3.强弱：范德华力 氢键 化学键。 范德华力 氢键 < < 2．范德华力 (1)、范德华力约比化学键的键能小__________个数量级 (2)、范德华力主要影响物质的_______、_______、硬度等物理性质。范德华力越_____，物质的熔点、沸点越高，硬度越_______ (3)、一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的_______，范德华力逐渐_______ 1~2 熔点 沸点 强 大 增加 增大 范德华力 1.定义： 2.实质： 3.范德华力广泛存在于 之间，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力，如固体和液体物质中。 4.范德华力有没有饱和性和方向性？ 只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。 把分子聚集在一起的相互作用力。 分子间的静电作用。 分子 没有 5. 范德华力的大小和特征 （1）范德华力很弱，比化学键的键能小 个数量级。 范德华力 1～2 （2）组成和结构相似的分子， 越大，范德华力越大。 相对分子质量 （3）相对分子质量相同或相近时， 越大，范德华力越大。 分子的极性 ①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大， 越大，物质的熔、沸点就越 。 如熔、沸点：CF4 CCl4 CBr4 CI4。 6.范德华力对物质熔、沸点的影响 范德华力 范德华力 高 < < < 分子极性 范德华力 > 小 低 > > ②相对分子质量相近的物质， 越大， 越大，其熔、沸点就越 。如熔、沸点：CO N2。 注意：1. 的大小影响分子的热稳定性。 2. 的大小影响物质的熔、沸点。 ③互为同分异构体的分子，支链越多、越分散， 分子间范德华力越 ，熔、沸点就越 。如沸点：正戊烷 异戊烷 新戊烷。 高 键能 范德华力 氢键 1. 氢键概念： 氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。 N、O、F 【例】在HF中 F 的电负性很大，电子对强烈地偏向 F，而 H 几乎成了质子(H+)，这种 H 与另一个HF分子中电负性很大的F相互接近时， 产生一种特殊的分子间作用力 —— 氢键。 ① 已经与电负性很大的原子形成共价键的 H 2. 氢键形成的条件： ② 附近有电负性很大的原子 3. 氢键的本质： 是一种较弱的静电作用，氢键介于范德华力和化学键之间，不属于化学键 氢键 水分子间氢键的形成过程 【思考】每个水分子最多可与相邻的水分子形成 个氢键 4 4. 氢键的表示方法： 共价键 X—H ••• Y（X、Y一般为F、O、N） 氢键 【例】HF中氢键可表示为 。 F—H ••• F 【练】 （1）H2O中氢键可表示为 。 （2）NH3中氢键可表示为 。 （3）氨水氢键可表示为 。 O—H ••• O 氢键 N—H ••• N N—H ••• N、 O—H ••• O、 O—H ••• N N—H ••• O 【思考】F—H ••• F中氢键的键长为 两个原子核之间的长度。 F原子和F原子 方向性 5. 特征： 具有一定的 和 。 饱和性 氢键 ①方向性： X—H ••• Y三个原子尽可能在 上。 同一条直线 原因：X—H ••• Y三个原子在同一条直线上，成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。 原因：H原子半径很小，已经形成氢键的H，如果再有一个原子接近时，会受到X、Y原子电子云的排斥，体系不稳定。 ②饱和性： 一个X—H共价键只能和一个Y原子形成氢键 氢键 方向性 5. 特征： 具有一定的 和 。 饱和性 氢键具有饱和性 一个水分子最多与 4个水分子形成氢键 氢键强弱与X和Y的吸引电子的能力（电负性）有关，X、Y元素吸引电子能力越强(即电负性越大)，则氢键越强。 6. 氢键的强弱 【思考】F—H ••• F、O—H ••• O、O—H ••• N、N—H ••• N中氢键由强到弱为 。 氢键 X—H ••• Y F—H ••• F>O—H ••• O>O—H ••• N>N—H ••• N 【思考】比较CH3OH和H2O中氢键的强弱。 CH3OH中的氢键比H2O中的氢键强。 甲基是推电子基团，使O周围电子云密度更大，吸引H能力更强。 分子内 分子间 7.分类： 氢键包括_________氢键和_________氢键两种。 氢键 ①分子间氢键 如：HF、NH3 和H2O之间形成分子间氢键。 C2H5OH、CH3COOH和H2O之间形成分子间氢键。 ②分子内氢键 对羟基苯甲醛 分子间氢键 分子内 分子间 7.分类： 氢键包括_________氢键和_________氢键两种。 氢键 ①分子间氢键 分子内 分子间 7.分类： 氢键包括_________氢键和_________氢键两种。 氢键 ②分子内氢键 邻羟基苯甲醛 A. HO O2 N 分子内 分子间 7.分类： 氢键包括_________氢键和_________氢键两种。 氢键 【练】下列物质容易形成分子内氢键的是 ，容易形成分子间氢键的是 。 OH O2 N B. B A （1）对物质熔、沸点的影响 8. 氢键对物质物理性质的影响 ①分子间氢键使物质熔、沸点 。 ②分子内氢键使物质熔、沸点 。 氢键 升高 降低 (熔点-7℃ 沸点196.5℃) (熔点115℃ 沸点246.6℃) 分子内氢键 【练】（1）H2O 、 H2S 、 H2Se 、 H2Te的沸点由高到低的顺 序为 。 （2） CH4 、SiH4 、GeH4 、SnH4 、PbH4的沸点由高到 低的顺序为 。 （3）HF 、 HCl 、 HBr 、 HI的沸点由高到低的顺序为 。 （4） NH3 、PH3 、AsH3 的沸点由高到低的顺序为 。 （1）对物质熔、沸点的影响 8. 氢键对物质物理性质的影响 ①分子间氢键使物质熔、沸点 。 ②分子内氢键使物质熔、沸点 。 氢键 升高 降低 H2O>H2Te>H2Se>H2S PbH4> SnH4 > GeH4 > SiH4 >CH4 HF > HI>HBr >HCl NH3 >AsH3>PH3 A中存在分子间氢键沸点高，B中存在分子内氢键沸点低。 【测】（1）工业上用水蒸气蒸馏法将A（ ）和 B（ ）进行分离，首先被蒸出的成分是　 　， 原因是： . 。 HO H2 N OH H2 N B （2）苯胺( )与甲苯( )的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(111 ℃)，原因是　 　　 　　　。 苯胺中存在分子间氢键熔沸点高 H2 N H3 C 【测】在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为 ， 原因是 。 H2O＞CH3OH＞CO2＞H2 H2O与CH3OH均为极性分子且都存在氢键，H2O中氢键比甲醇多； CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大 【思考】邻羟基苯甲酸和苯甲酸的酸性哪个更强？为什么？ 邻羟基苯甲酸酚羟基上的H原子与羰基O原子形成分子内氢键，因此羧基更易电离出氢离子，酸性更强。 （2）氢键对水的影响 ②水结冰时，体积 ，密度 。 ①氢键使水的沸点 。 →每个水分子与4个水分子相邻 →水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol氢键。 →常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。当水结成冰后，水分子大范围地以氢键互相联结成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。 8. 氢键对物质物理性质的影响 氢键 升高 膨胀 减小 【思考1】为什么NH3极易溶于水？ ①NH3与H2O之间形成分子间氢键； ②NH3和H2O均是极性分子(“相似相溶”原理) ③NH3能和H2O反应 （3）氢键对物质溶解度的影响 8. 氢键对物质物理性质的影响 氢键 【思考2】为什么低级醇、醛、酮、羧酸等都能溶于水？ 低级醇、醛、酮、羧酸等分子都能与水分子间形成氢键，都能溶于水。 ：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左右手一样互为 ，却在三维空间里 不能 ，互称手性异构体（对映异构体）。 分子的手性 1. 手性异构 镜像 叠合 互为镜像的两个分子 左右手互为镜像 ：有 的分子叫做手性分子。 2.手性分子 手性异构体 绕轴旋转 不能叠合 甲、乙互为镜像关系，不能叠合，是不同种分子。 甲 乙 【思考】下图中的甲、乙分子是同种分子还是不同种分子？ 不同种 手性碳原子： * 乳酸分子 * * 手性碳原子 【练】标出下列物质中的手性碳原子。 连接四个不同原子或基团的碳原子称为手性碳原子。用*标记。 手性碳原子 【练】下列物质中是否含有手性碳原子，若含有用“*”标记。 Cl Cl NH2 Cl NH2 * * * * * * * * * * * * 配位键 配位键 1. 概念： 成键原子或离子一方 ，另一方 而形成的，这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。 提供空轨道 提供孤电子对 2. 条件：中心原子(离子)提供 ，配体提供 。 如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。 空轨道 孤电子对 NH3 、 H2O 、 HF 、 CO 、F-、Cl-、Br-、I- 、 OH－ 、 CN－ 、 SCN－等 【思考】若同一配体中的两种原子都能提供孤电子对， . 的原子优先提供孤电子对。 电负性小 配位键 3.特点： 配位键是一种特殊特殊的 键，具有 性和 性。 共价 方向 饱和 4.表示方法： A→B （其中，A提供 ，B提供 ） 孤电子对 空轨道 【例】[Cu(H2O)4]2+中的配位键可表示为： Cu OH2 H2O H2O 2+ OH2 配体 配位原子 中心离子 配位数 【经验规律】多数金属离子（原子）的配位数等于它所带电荷的 倍。 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 个配位键；Cu2＋形成 个配位键等。 2 4 2 直接同中心原子（离子）配位原子数 【思 考】依据电子式，讨论NH3 与H＋是如何形成NH4＋ 的？ 1s空轨道 孤电子对 NH4＋ 的配位键可表示为 。 四个 N－H 键性质完全相同 配位化合物（配合物） 1. 概念： 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（称为配位体或配体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。 【思考】判断：含有配位键的化合物一定是配位化合物（ ） 氢氧化二氨合银：[Ag(NH3)2]OH 硫酸四氨合铜：[Cu(NH3)4] SO4 四羟基合铝酸钠：Na[Al(OH)4] 配合物 × NH4NO3中含有配位键，但不含金属离子（原子），不是配位化合物。 配位化合物（配合物） 硫酸六氨合镍 [ Ni ( NH3 )6 ] SO4 2. 配合物的组成： 中心离子 配体 配位数 配离子（内界） 外界 配合物溶于水易电离成 . 和 ， . 一般很稳定，不易电离。 [ Ni ( NH3 )6 ] SO4 === [ Ni ( NH3 )6 ]2+ SO4 2- 配位原子 内界配离子 外界离子 内界配离子 【注】有些配合物不存在外界，如四羰基镍Ni(CO)4。 配位数、配位体数（简称“配体数”）、配位键数 配合物中的中心原子（离子）周围的配位原子个数 配合物中与中心原子(离子)结合的阴离子或中性分子的个数 配合物中配体与中心原子（离子）形成的配位键的个数 配位数： 配位体数（简称“配体数”）： 配位键数： Cu OH2 H2O H2O H2O 2+ 配位数 = ； 配位体数（简称“配体数”） = ； 配位键数= ； 4 4 4 配位数、配位体数（简称“配体数”）、配位键数 配合物中的中心原子（离子）周围的配位原子个数 配合物中与中心原子(离子)结合的阴离子或中性分子的个数 配合物中配体与中心原子（离子）形成的配位键的个数 配位数： 配位体数（简称“配体数”）： 配位键数： H2C NH2 CH2 CH2 H2C NH2 Cu NH2 NH2 配位数 = ； 配体数= ； 配位键数= ； 4 4 2 配位化合物（配合物） 【判断正误】 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.含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溶液反应生成AgCl沉淀(　　) 6.Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子与配体构成的(　　) × √ × × √ √ 【练】关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物，下列说法正确的是（ ） A.配位体是Cl－和H2O，配位数是8 B.中心离子是Ti4+，配离子是[TiCl(H2O)5]2+ C.内界和外界中Cl－的数目比是1∶2 D.在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液，可以得到2 mol AgCl沉淀 CD 配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中配位体是Cl－和H2O，配位数是6，故A错误； 中心离子是Ti3+，故B错误； 加入足量AgNO3溶液，外界Cl－与Ag+反应，内界Cl－不与Ag+反应，1 mol该配合物只能生成2 mol AgCl沉淀，故D正确。 配合物中σ键的计算 【例】 1mol[Zn(NH3)4]Cl2中有 molσ键。 16 【分析】1个Zn2+与4个N原子形成4个σ键、1个NH3分子中每个N原子与3个H原子形成3个σ键。 【方法】分析配合物中的σ键数目时，一要考虑配位键数目，二要考虑配体离子或分子内含有的σ键数目，三要考虑外界离子（分子）中含有的σ键数目。 【练】 1 mol [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O中有 mol σ键。 18 【规律】一般情况下，与同种金属原子(或离子)形成配位键时，配位原子的 越小，形成配位键就越稳定。 比较配位键的稳定性 电负性 【思考1】[Cu(NH3)4]2＋与[Cu(H2O)4]2＋哪个配离子更稳定？原因是什么？ [Cu(NH3)4]2＋更稳定。因为N和O都有孤电子对，但O电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O强，形成的配位键更稳定。 【思考2】NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？ 电负性：F＞H，使得NF3中N原子提供孤电子对的能力小于NH3中N原子提供孤电子对。 配位化合物的制备 配位键 [Cu(H2O)4]2+ 四水合铜离子 H2O Cu2+ 【思考】向CuSO4固体中加入足量水，搅拌，现象是 . 。 固体溶解，溶液变为蓝色 溶液变为蓝色的原因是什么？ 铜离子与水分子反应生成四水合铜离子，四水合铜离子 的溶液呈蓝色。 1. 制取 [Cu(H2O)4]2+ 配位化合物的制备 2. 制取 [Cu(NH3)4](OH)2 （1）向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨 水，现象是 ，反应的离子方程式 为 。 产生蓝色沉淀 Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ 蓝色沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液 （3）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，现象 ， （2）继续添加足量氨水并振荡试管，现象是 . ，反应的化学方程式为 . 。 Cu(OH)2 + NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 4 析出深蓝色晶体 此晶体质的化学式 为 。 [Cu(NH3)4]SO4·H2O 【思考】Cu(OH)2溶于氨水得到深蓝色[Cu(NH3)4](OH)2溶液，加入稀硫酸又转化为蓝色[Cu(H2O)4]SO4溶液。据此分析与氨形成配位键的能力：H+ Cu2+（填“>”或“<” ）。 ＞ 根据题干信息，深蓝色[Cu(NH3)4](OH)2溶液，加入稀硫酸又转化为蓝色[Cu(H2O)4]SO4溶液，说明NH3更容易与H+配位形成NH4+，故与氨形成配位键的能力：H+＞Cu2+，B正确； 配位化合物的制备 3. 制取 Fe(SCN)3 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。 Fe3+ + 3SCN－ ⇌ Fe(SCN)3 实验现象 ； 溶液变为红色 离子方程式 ； 常被用于电影特技和魔术。 此反应的应用： 检验Fe3+； 配位化合物的制备 3. 制取[Ag(NH3)2]Cl ①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，现象是 ，反应的离子方程式为 ； 产生白色沉淀 Ag++Cl－ === AgCl ②向①中继续滴入1 mol/L 氨水，振荡，观察，一直到刚好有明显现象。现象是 ，反应的化学方程式为 ； 沉淀溶解 AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl 配位化合物的制备 4. 制取银氨溶液 【思考】怎样配制银氨溶液？ 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。 AgOH+ 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + OH- Ag+ + NH3·H2O = AgOH↓ + NH4+ 【练】写出上述反应的离子方程式。 配合物的形成对性质的影响 1. 对溶解性的影响 一些难溶于水的金属卤化物、金属氢氧化物可溶于氨水或NaOH溶液中，形成可溶性的配合物。 Cu(OH)2 + 4NH3 =[Cu(NH3)4] (OH)2 Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4] 四羟基合铝酸钠 如：AgCl + 2NH3·H2O = Ag(NH3)2Cl + 2H2O 配合物的形成对性质的影响 2. 颜色的改变 当简单离子形成配离子时，颜色会发生变化，据此可以判断是否有配离子生成。 【例1】 Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。 Cu2+与Cl－可以形成一系列配合物，在水溶液中，作为配体的 Cl－可以多至4个。在Cl －的浓度极高时，形成的CuCl42－呈黄色。 0.1mol/L CuCl2溶液 2mol/L CuCl2溶液 蓝色 蓝绿色 蓝 ＋ 黄 ＝ 绿 【思考】稀CuCl2溶液呈蓝色，为什么浓呈蓝绿色 配合物的形成对性质的影响 2.稳定性增强 配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。 例如，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。 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。分子是广义的，包括离子。 超分子 （1）分子间相互作用：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。 （3）超分子不是高分子化合物 2. 说明： 3. 重要特征：分子识别和自组装 利用“杯酚”分离C60和C70 超分子特性——— 分子识别 原理：C60 、C70可溶于甲苯， 不溶于氯仿，而“杯酚”溶于氯仿，不溶于甲苯 加甲苯 过滤 C70 C60 超分子不溶于甲苯 溶于氯仿 循环使用 加氯仿，过滤 不溶于氯仿 C60 C60 C70 C60 C70 超分子 超分子特性——— 分子识别 利用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，适配不同大小的碱金属离子。 15-冠-5 冠醚 超分子 12-冠-4 空腔(空穴) 18-冠-6 K+ 18-冠-6识别钾离子 【思考】冠醚与金属阳离子通过相 结合。 配位键 C O 【思考】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 15-冠-5 12-冠-4 18-冠-6 Li+ Na+ K+ 冠醚的空穴结构对离子有选择作用，不同冠醚的空腔尺寸不同，与不同的阳离子相匹配(配位作用)，从而实现选择性结合(识别不同大小的碱金属离子)，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。 高锰酸钾溶液可以氧化甲苯，从而褪色，但是高锰酸钾溶解在水中，难溶于甲苯，难以和甲苯充分接触，实验时需要不断振荡，二者才能充分反应，溶液从而褪色。若在该实验中加入冠醚，可以起到催化作用。 自组装定义： 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。 细胞和细胞器的双分子膜 细胞膜两侧为水溶液，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。 超分子特性—— — 自组装 头基 尾基 头基 尾基 (极性基团) (非极性基团) 超分子特性—— — 自组装 超分子自组装的应用——表面活性剂 表面活性剂：从分子结构上说也叫“两亲分子”，一端为亲水基团，另一端为疏水基团。亲水端倾向于与水相接触，疏水端倾向于不与水接触，彼此聚集。表面活性剂在水中会形成亲水基团向外，疏水基团向内的胶束。由于油渍等污垢是疏水的，会被包裹在胶束内腔，这就是肥皂和洗涤剂的去污原理。 这些分子之所以称为表面活性剂，是由于它们会分散在水的液体表面形成一层疏水基团朝向空气的单分子层，又称为单分子膜，从而大大降低水的表面张力。 84 9．冠醚是一种超分子，它能否适配碱金属离子与其空腔直径和离子直径有关。二苯并-18-冠-6与K＋形成的螯合离子的结构如图所示。 冠醚 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子 (直径/pm) 15-冠-5 17～220 Na＋(204) 18-冠-6 260～320 K＋(276) 21-冠-7 340～430 Cs＋(334) 根据上述信息判断：冠醚_______(填“可以”或“不可以”)用来识别碱金属离子；二苯并-18-冠-6______(填“能”或“不能”)适配Li＋；一个螯合离子中配位键的数目为________。 可以 不能 6 【练】18-冠-6是冠醚的一种，其结构如图A，下列说法不正确的是 A.18-冠-6中氧原子的杂化类型为sp3 B.表示18-冠-6在油相中结构的是图B而不是图C C.图D中K+与18-冠-6的空腔大小相近，且与氧 原子之间通过相互作用形成稳定的超分子结 构，体现超分子的分子识别特征 D.若18-冠-6的部分氢原子被氟原子取代，与K+ 形成的超分子稳定性将增强 √ 【练】冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。下图中X、Y、Z是常见的三种冠醚，它们能与碱金属离子作用，并随着环的大小不同而与不同金属离子作用。W表示Li＋恰好能进入X的环内形成稳定结构。资料显示：甲苯难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若甲苯与冠醚Z混合，氧化效果明显提升。下列有关说法正确的是(　　) A．X、Y、Z均由乙二醇分子间脱水形成 B．超分子W中存在着氧原子与Li＋的静电作用 C．X和Na＋、K＋均能形成稳定结构 D．KMnO4氧化甲苯实验中引入的冠醚Z作反应物 B —C Lavf57.25.100 Lavf57.25.100 [解析]　X、Y均由乙二醇分子间脱水形成，Z由1,2-环己二醇与乙二醇分子间脱水形成，A错误；超分子W中O原子有孤电子对，Li＋有空轨道，故存在着氧原子与Li＋的静电作用，B正确；Li＋恰好能进入X的环内形成稳定结构，Li＋半径小于Na＋、K＋，则X与Na＋、K＋均不能形成稳定结构，C错误；甲苯难溶于水、被KMnO4水溶液氧化的效果较差，若甲苯与冠醚Z混合，氧化效果明显提升，是因为冠醚与甲苯因相似相溶而互溶、K＋和冠醚Z产生静电作用并将MnO带入，增大了MnO和甲苯的接触机会，故产生明显的反应现象，但冠醚Z并不是反应物，D错误。 $