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选择性必修 2 物质结构与性质 第三章 晶体结构与性质
配合物与超分子
高二年级 化学
1. 能说出配合物的形成条件及结构组成
2. 能说出几种常见的配合物的制取方法及反应原理
3. 能举例说明配合物在生物、化学等领域的广泛应用
4. 能举例说明超分子的结构特点对物质性质的影响
学习目标
CuSO4 是白色的，CuSO4·5H2O 晶体却是蓝色的，这是为什么呢？
一、配合物
CuSO4 CuSO4·5H2O
引入新课
几种固体及其溶液的颜色
【实验 3-2】 P 95
天蓝色 天蓝色 天蓝色
无色
无色
无色
SO42－
Na+
Cl－
K+
Br－
固体颜色
溶液颜色
无色离子：
CuSO4
CuCl2
CuBr2
NaCl
K2SO4
KBr
白色
白色
白色
白色
绿色
深褐色
什么离子呈天蓝色：
Cu2+ 和 H2O
【实验 3-2】 P 95
[Cu(H2O)4]2+
空轨道接受孤电子对
提供孤电子对
电子对给予体
电子对接受体
Cu2+
H2O
Cu
OH2
H2O
H2O
2+
OH2
1. 配位键
类似于四水合铜离子中水分子与铜离子之间的这类“电子对给予—接受”键被称为配位键
概 念
配位键的特点
H+
H+
四个 N－H 键性质完全相同
配位键是一种特殊的共价键，
具有共价键的饱和性与方向性。
N
H
H
H
H
[ ]
+
2. 配合物
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（称为配体或配合物）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
配合物的构成
配合物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。
[Cu(NH3)4] SO4
外界
内界
（配离子）
配合物的构成
[Cu(NH3)4] SO4
中心离子
中心原子（离子）
能够提供空轨道接受孤电子对的金属原子或离子

[Cu(NH3)4] SO4
中心离子
配位体：提供孤电子对的分子或离子
如：X－、OH－、CN－、SCN－、H2O、NH3、CO
配位体
配合物的构成
[Cu(NH3)4] SO4
配体
中心离子
配位原子
配位原子：配位体中提供孤电子对的原子
常见的配位原子有 X、O、S、N、P 等
配合物的构成
配位数
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}配合物
中心离子
配位体
配位数
请根据给出的配合物完成下表
[Ag(NH3)2]OH
K3[Fe(CN)6]
[Cr(H2O)5Cl]Cl2
Ag+ NH3 2
Cr3+ H2O、Cl－ 6
Fe3+ CN－ 6
课堂练习
配合物的制备与性质
【实验 3-3】
请同学们观看该实验视频的同时，思考并试着回答如下问题：
硫酸铜与氨水的反应
1. 实验目的？
2. 实验反应原理？
3. 实验步骤（操作、药品及添加顺序）？
4. 实验现象？
5. 结论及其解释
配合物的制备与性质
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
结论与解释
产生难溶物
CuSO4(aq)
氨水
CuSO4 + 2 NH3·H2O =
Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
结论与解释

难溶物溶解
得到深蓝色透明溶液
氨水
配合物的制备与性质
Cu(OH)2
为什么继续滴加氨水后氢氧化铜会溶解，生成的深蓝色透明溶液中含有什么物质？
思考：
NH3
Cu
NH3
H3N
NH3
2+
Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH－(aq)
+
4NH3

[Cu(NH3)4]2+
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
结论与解释
难溶物溶解
得到深蓝色透明溶液
氨水
Cu(OH)2 + 4 NH3 =
[Cu(NH3)4](OH)2
配合物的制备与性质
Cu(OH)2
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验操作
实验现象
结论与解释
析出
深蓝色的晶体
95%
乙醇
依据原理：相似相溶
溶剂极性：乙醇 < 水
产物溶质：深蓝色的晶体
[Cu(NH3)4]SO4·H2O
在乙醇中的溶解度小
配合物的制备与性质
思考：如果加入乙醇后，晶体未能立刻析出，可以用玻璃棒
摩擦试管壁，使晶体迅速析出，你知道原理是什么吗？
通过摩擦，可在烧杯内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。
【实验 3-4】
如何检验 Fe3+？
回顾：FeCl3 溶液中滴加 KSCN 溶液发生了什么反应？
FeCl3 + 3 KSCN Fe(SCN)3 + 3 KCl
思考：此反应属于什么反应类型？
复分解反应
KSCN 溶液
难电离
配合物的制备与性质
应用
检验或鉴定溶液中存在 Fe3+
用于电影特技和魔术表演。
原理
Fe3+ + n SCN－ [Fe(SCN)n]3－n
(n=1～6，随 c(SCN－) 大小而异)
配合物的制备与性质
【实验 3-5】
NaCl 溶液
AgCl 沉淀
少量
AgNO3 溶液
氨水
配合物的制备与性质
观看实验视频
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq)
+
2NH3

[Ag(NH3)2]+
AgCl 沉淀
氨水
澄清
氨水
Cu(OH)2
[Cu(NH3)4](OH)2
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl－(aq)
+
2NH3

[Ag(NH3)2]+
AgCl 沉淀
氨水
澄清
[Cr(H2O)6]Cl3 [Cr(H2O)5Cl]Cl2
思考：观察下面两种配合物的组成，分析其异同点
+3
+3
配合物的特点
配合物中配体可以不止一种，整个配合物电中性。
实验活动-2 P 104
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
解释
溶液变为
红色
生成 [Fe(SCN)n]3－n
(n = 1～6)
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)
配合物的特点
在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子不易发生电离。
实验活动-2 P 104
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
解释
溶液变为
红色
生成 [Fe(SCN)n]3－n
(n = 1～6)
无明显现象
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)
配合物的特点
在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子不易发生电离。
实验活动-2 P 104
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
解释
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+
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)
配合物的特点
在一定条件下， 配位键比较稳定，配离子不易发生电离。
配合物的特点
[Cu(H2O)4]2+
[Cu(NH3)4]2+
Cu(OH)2
配合物的稳定性
配位键的强度有大有小，有的配合物很稳定，有的配
合物很不稳定。
叶绿素
血红素
维生素 B12
配合物的应用
在生命体中的应用
配合物的应用
在医药中的应用
第二代铂类抗癌药（碳铂）
配合物的应用
在生产、生活中的应用
电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6]
热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]OH
二、超分子
两种或两种以上的分子（包括离子）通过分子间相互作用形成的分子聚集体。
2. 微粒间作用力—非共价键
主要是静电作用、范德华力和氢键等
1. 概念
3. 大小
有的是有限的 有的是无限伸展的
二、超分子
---分子识别：
4. 重要特征及其应用
a. 分离 C60 和 C70
b. 冠醚识别碱金属离子
二、超分子
认识“杯酚”
分离 C60 和 C70
分子识别
C60
C70
15-冠-5 12-冠-4
图 3-45 冠醚
冠醚识别碱金属离子
猜想这些名称的含义
15-冠-5 12-冠-4
C 原子：2×5 = 10 O 原子：5
10 + 5 = 15
C 原子：2×4 = 8 O 原子：4
8 + 4 = 12
思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？
C 原子是环的骨架，稳定了整个冠醚，
O 原子吸引阳离子。
思考：碱金属离子或大或小，猜想冠醚是如何识别它们的？
冠醚环的大小与金属离子匹配，才能识别
冠醚识别碱金属离子的应用
冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，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。
“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。
4. 重要特征及其应用

二、超分子
---自组装：
细胞和细胞器的双分子膜
超分子
应用
研究领域
概念剖析
分子识别
分子自组装
配位
化合物
形成条件
实验室
制取
应用
概念剖析
与
生命科学
生产生活
课堂小结
向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象的说法中，正确的是（ ）
A. 反应后溶液中没有沉淀，所以反应前后 Cu2+ 浓度不变
B. 沉淀溶解后，将生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+
C. 在 [Cu(NH3)4]2+ 中，Cu2+ 给出孤对电子，NH3 提供空轨道
D. 向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生任何变化，因为
[Cu(NH3)4]2+ 不与乙醇发生反应。
B
课堂反馈
P100-2
课堂反馈
天津2020-12
已知 [Co(H2O)6]2+ 呈粉红色，[CoCl4]2－呈蓝色，[ZnCl4]2－ 为无色。现将 CoCl2 溶于水，加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在以下平衡：
用该溶液做实验，溶液的颜色变化如下：

[Co(H2O)6]2+ + 4 Cl－ [CoCl4]2－ + 6 H2O △H
课堂反馈

A．等物质的量的 [Co(H2O)6]2+ 和 [CoCl4]2－ 中 σ 键数之比为3:2
B．由实验①可推知 △H < 0
C．实验②是由于 c(H2O) 增大，导致平衡逆向移动
D．由实验③可知配离子的稳定性：[ZnCl4]2－ > [CoCl4]2－
已知 [Co(H2O)6]2+ 呈粉红色，[CoCl4]2－呈蓝色，[ZnCl4]2－ 为无色。
[Co(H2O)6]2+ + 4 Cl－ [CoCl4]2－ + 6 H2O △H
降温，逆移，正反应吸热
Q > K
9:2
以下结论和解释正确的是（ ）
课堂反馈

A．等物质的量的 [Co(H2O)6]2+ 和 [CoCl4]2－ 中 σ 键数之比为3:2
B．由实验①可推知 △H < 0
C．实验②是由于 c(H2O) 增大，导致平衡逆向移动
D．由实验③可知配离子的稳定性：[ZnCl4]2－ > [CoCl4]2－
[Co(H2O)6]2+ + 4 Cl－ [CoCl4]2－ + 6 H2O △H
降温，逆移，正反应吸热
Q > K
9:2
以下结论和解释正确的是（ ）
D
生成更稳定的 [ZnCl4]2－，c(Cl－)降低，平衡逆移
1. 整理笔记，梳理本节课知识网络。
2. 完成 P100 第 1、3、4、5 题。
3. 阅读并完成教材 P101 “整理与提升”。
课后作业
古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。
——苏轼
同 学 们 再 见 ！

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