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(共51张PPT)
第二单元　配合物的形成和应用
1.理解配合物的形成和表示方式。2.了解配合物的概念,能说明简单配合物的成键情况。
配合物的形成
学习任务一
1.实验探究铜氨配合物的形成过程
(1)操作步骤。
(2)实验现象。
三支试管中先生成 ,随浓氨水的滴入,沉淀 ,最后变为 。
蓝色沉淀
逐渐溶解
深蓝色溶液
(3)涉及反应的离子方程式。
(4)形成过程解释:氨分子中氮原子的 进入Cu2+的 ,Cu2+与氨分子中的氮原子通过 形成配位键。
孤电子对
空轨道
共用氮原子提供的孤电子对
2.配位化合物
(1)概念:由提供孤电子对的 (称为 )与接受孤电子对的
(称为 )以 结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。
分子或离子
配位体
原子或离子
中心原子
配位键
(2)组成:以[Zn(NH3)4]SO4为例。
①内界和外界。
中心原子与配位体以 结合,形成配合物的 。配合物的内界可以是离子,也可以是分子;与配合物内界结合的离子,称为配合物的 。
配位键
内界
外界
②中心原子和配位体。
中心原子是指提供 接受孤电子对的原子或离子;配位体是指提供
的分子或离子。
③配位原子和配位数。
配位体中直接同中心原子配位的原子叫配位原子,配位数是直接与中心原子形成 的个数。
空轨道
孤电子对
配位键
(3)形成条件。
①配位体有孤电子对,如中性分子 等;离子有
等。
H2O、NH3、CO
F-、Cl-、CN-
空轨道
3.配合物的异构现象
含有 配位体的配合物,若配位体在空间的 不同,就能形成几种不同几何构型的配合物。
(1)顺反异构。
顺式异构体:同种配位体处于 位置。
反式异构体:同种配位体处于 位置。
(2)顺、反异构体的性质。
顺、反异构体在颜色、极性、溶解性、活性等方面都有差异。
两种或两种以上
排列方式
相邻
对角
4.配合物离子的空间结构
配合物的中心原子、配位体的种类和数目不同,可以形成不同空间结构的配合物。
5.配合物的性质
(1)由内界和外界构成的配合物在水中是 的。配合物中外界离子能电离出来,而内界离子不能电离出来。
(2)配合物的内界具有一定的 性,配位键越强,配合物越 。
(3)当作为中心原子的离子相同时,配合物的稳定性与配位体的 有关。
完全电离
稳定
稳定
性质
铵根离子的形成过程示意图:
或可用下式表示:
H
H
H
H
配合物在生命体中大量存在,在半导体等尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用。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、分析检测等目的。
探究　配位化合物的形成条件和结构特点
问题2:NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3,试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子 请写出NH3·BF3的结构式。
问题3:配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些
提示:[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。
归纳拓展
配合物的结构特点
(1)配合物整体(包括内界和外界)显电中性,外界离子所带电荷总数等于配离子的电荷数。如K3[Fe(CN)6],外界总电荷数为+3,内界为-3,又知CN-为-1价,中心原子Fe为+3价。
(2)一个中心原子可同时结合多种配位体。如 [Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O,配位体是H2O和Cl-,配位数为6。
(3)配合物的内界不仅可为阳离子、阴离子,还可以是中性分子。如Fe(CO)5为电中性,没有外界。
归纳拓展
(4)对于具有内、外界的配合物,中心原子和配位体通过配位键结合,一般很难发生解离;内、外界之间以离子键结合,在水溶液中较易电离。可以通过实验方法确定有些配合物的内界和外界,如[Co(NH3)5Cl]Cl2,由于外界的Cl-易电离,可以通过实验测定外界含有的Cl-个数,从而确定配合物的化学式。
(5)配位键是一种特殊的共价键,具有饱和性和方向性。
题点一　配合物的形成条件及结构特点
1.下列关于配合物的说法中不正确的是(　　)
A.许多过渡金属离子对多种配位体具有很强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多
B.配合物中中心原子与配位体间、内界与外界间都是以配位键结合
C.配合物中中心原子提供空轨道,配位体提供孤电子对
D.中心原子所结合配位体的个数称为配位数,不同中心原子的配位数可能不同
B
【解析】 许多过渡金属离子对多种配位体具有很强的结合力,因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多,A项正确;配合物中中心原子与配位体间是以配位键结合,内界与外界间是以离子键结合,B项错误;配合物中中心原子提供空轨道,配位体提供孤电子对,C项正确;配位数指形成配离子时配位体的个数,不同中心原子的配位数可能相同也可能不同,D项正确。
2.配位化合物的数量巨大,组成和结构形形色色。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心原子、配位体、中心原子的化合价和配位数分别为(　　)
A.Cu2+、NH3、+2、4
B.Cu+、NH3、+1、4
C.Cu2+、OH-、+2、2
D.Cu2+、NH3、+2、2
A
【解析】 配合物[Cu(NH3)4](OH)2中,Cu2+为中心原子,化合价为+2,配位体为NH3,配位数为4。
3.下列组合中,中心原子的电荷数和配位数均相同的是(　　)
①K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4
②[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4　
③[Ag(NH3)2]Cl、K[Ag(CN)2]
④[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
B
【解析】 ①中心原子的电荷数分别是1和2,配位数分别是2和4;②中心原子的电荷数均是2,配位数均是4;③中心原子的电荷数均是1,配位数均是2;
④中心原子的电荷数分别是2和1,配位数分别是4和2。
题点二　配合物的性质
(1)请推断出三种配合物的内界,并简单说明理由:
　。
(2)写出三种配合物的电离方程式:
。
紫罗兰色配合物的内界为[Cr(H2O)6]3+,暗绿色配合物的内界为[Cr(H2O)5Cl]2+,亮绿色配合物的内界为[Cr(H2O)4Cl2]+;根据它们与过量的AgNO3溶液反应时生成沉淀的物质的量之比为 3∶2∶1,可知分别有3个氯离子、2个氯离子、1个氯离子在外界
5.许多配合物都是用NH3作配位体的,如ZnSO4溶于氨水可以形成 [Zn(NH3)4]SO4。下列有关[Zn(NH3)4]SO4的说法正确的是(　　)
A.1 mol [Zn(NH3)4]2+中σ键的数目为12NA
B.[Zn(NH3)4]2+中H—N—H的键角小于NH3中的键角
C.由于[Zn(NH3)4]SO4是配合物,故向其中滴加BaCl2溶液不会产生沉淀
D.[Zn(NH3)4]2+中任意两个NH3被两个Cl-取代,只有一种产物,则[Zn(NH3)4]2+的空间结构为正四面体
D
配合物的应用
学习任务二
1.检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成
(1)银氨溶液——用于检验醛基。
①银氨溶液的配制。
白色沉淀
实验现象:先产生 ,后 。
沉淀溶解
②银镜反应:将银氨溶液置于试管中,加入葡萄糖溶液,将试管放在水浴中缓慢加热。
实验现象:试管壁有光亮的银镜生成。
(2)检验Fe3+。
实验步骤:向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液。
实验现象:溶液变为 。
血红色
实验步骤:在两支试管中分别加入2 mL 0.01 mol·L-1硫酸铜和0.01 mol·L-1硫酸铁的混合溶液,向一支试管中滴加10%的NaOH溶液,向另一支试管中滴加浓氨水。
实验现象:滴加NaOH溶液,生成 ;滴加浓氨水,
。
蓝色和红褐色沉淀
先生成蓝色和红褐色沉淀,后蓝色沉淀逐渐溶解,红褐色沉淀不溶解
2.在生产中的应用
配合物被广泛应用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼等领域。
3.在尖端研究领域中的应用
激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制等。
已知向含有Zn2+的溶液中滴加氨水,有白色沉淀 Zn(OH)2生成,继续滴加氨水使其过量,沉淀又溶解,生成了[Zn(NH3)4]2+。此外,Zn(OH)2既可溶于盐酸,生成Zn2+,又可溶于过量的NaOH溶液,生成[Zn(OH)4]2-,所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。
探究　利用生成配合物进行物质的分离
问题1:如何选择合适的试剂将Zn2+和Al3+进行分离
提示:由于Zn2+和Al3+与碱反应能生成Zn(OH)2和Al(OH)3沉淀,两者均为两性氢氧化物,不能用强碱加以分离,但Zn2+可与过量氨水反应生成[Zn(NH3)4]2+,Al3+无此性质,故可选用氨水为试剂,生成Al(OH)3沉淀,保留在溶液中的离子为[Zn(NH3)4]2+。
问题2:分离Zn2+和Mg2+可选用的方法有哪些
提示:因Zn(OH)2为两性氢氧化物,Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀,所以可选用NaOH溶液为试剂,将Zn2+和Mg2+分离,沉淀为Mg(OH)2,保留在溶液中的离子为[Zn(OH)4]2-;此外,还可用氨水加以分离,最终Zn2+以[Zn(NH3)4]2+形式存在溶液中。
配合物的形成对物质性质的影响
1.颜色的改变——用于物质检验
归纳拓展
2.溶解度的改变——用于分离提纯
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物可以依次溶于过量的Cl-、Br-、I-、CN-和NH3中,形成可溶性的配合物。
归纳拓展
归纳拓展
归纳拓展
1.配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是(　　)
A.以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用
B.Fe2+的卟啉配合物是输送O2的血红素
C.[Ag(NH3)2]+是化学镀银试剂的有效成分
D.向溶液中逐滴加入氨水,可除去硫酸锌溶液中的Cu2+
D
【解析】 Zn2+和Cu2+都能与氨水形成配合物,Zn(OH)2 和Cu(OH)2都能溶解在过量的氨水中,故选D。
2.配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验,下列说法不正确的是(　　)
B
3.实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲( ),它遇Fe2+形成红色配合物,结构如图,下列说法不正确的是(　　)
A.邻二氮菲中C和N均采用sp2杂化
B.该红色配离子中配位数为6
C.Fe与N之间的化学键为离子键
D.邻二氮菲中所有原子共平面
C
【解析】 碳原子形成了3个σ键和1个大π键,氮原子形成了2个σ键,有1对孤电子对,因此,C、N均采用sp2杂化,A正确;Fe2+与6个氮原子形成了配位键,因此配位数为6,B正确;Fe和N之间以配位键结合,C错误;邻二氮菲中C、N均采用sp2杂化,所以为平面结构,D正确。
知识整合
Cu2+能与NH3、H2O、OH-、Cl-等形成配位数为4的配合物。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成 Na2[Cu(OH)4]。
①画出配离子[Cu(OH)4]2-中的配位键:　　　　　　　　　　。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外,还存在的化学键类型有　　　　 (填字母),
1 mol 该物质中共含有共价键的数目为　　　　 (设NA为阿伏加德罗常数的值)。
A.离子键　B.金属键　C.极性共价键　D.非极性共价键
AC　
【解析】 ②Na2[Cu(OH)4]为离子化合物,含有离子键,并且O—H 键为极性共价键,故选AC;配位键也属于共价键,1 mol该物质中共含有共价键的数目为8NA。
8NA
过氧化氢为氧化
剂,将Cu氧化为Cu2+,NH3与Cu2+形成配位键
【解析】 (2)过氧化氢可氧化Cu生成Cu2+,Cu2+与NH3形成配位键。
命题解密与解题指导
情境解读:以铜离子与配位体形成的配合物为载体,考查配位键、配合物的结构与性质等。
素养立意:借助配位键的表示方法、化学键类型的判断,强化证据推理与模型认知素养。
思维建模:配合物内界中共价键数目的判断。
若配位体为分子,需要用配位体分子内的共价键数乘以该配位体的个数,此外,还要加上中心原子与配位体形成的配位键数,配位键也是 σ键。如配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl的共价键数为3×4+4+2=18。

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