第三章晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第四節(jié)配合物與超分子學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)1．知道配位鍵的特點(diǎn)。2．認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的配位化合物的成鍵特征。3．了解配位化合物的存在與應(yīng)用。4．知道超分子的特點(diǎn)。課堂素能探究名師博客呈現(xiàn)課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收課前素能奠基新課情境呈現(xiàn)新課情境呈現(xiàn)歷史有記載的最早發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)配合物是普魯士藍(lán)(即六氰合鐵(Ⅱ)酸鐵(Ⅲ)，F(xiàn)e4[Fe(CN)6]3)，它是1704年普魯士人狄斯巴赫在染料作坊中尋找藍(lán)色染料而發(fā)現(xiàn)的，1893年瑞士化學(xué)家維爾納(Werner)提出配位理論，表征著配合物化學(xué)形成獨(dú)立的一門學(xué)科。配合物的研究和應(yīng)用已經(jīng)滲透到化學(xué)的各個(gè)分支中：新的金屬材料的制取、分析、別離、電鍍、人工合成固氮、合成血紅蛋白、染料、醫(yī)藥都離不開配合物。這一節(jié)我們一起來認(rèn)識(shí)下配合物吧。課前素能奠基化合物CuSO4CuCl2CuBr2NaClK2SO4KBr固體顏色白色綠色深褐色白色白色白色溶液顏色________________________________________________結(jié)論呈藍(lán)色的物質(zhì)是水合銅離子，可表示為__________________，叫做____________________。一、配合物1．配位鍵與配合物(1)實(shí)驗(yàn)探究藍(lán)色

新知預(yù)習(xí)藍(lán)色

藍(lán)色

無色

無色

無色

[Cu(H2O)4]2＋

四水合銅離子

(2)配位鍵由一個(gè)原子單方面提供________________而另一個(gè)原子接受孤電子對(duì)形成的共價(jià)鍵，即“電子對(duì)給予—接受〞鍵被稱為_____________。[Cu(H2O)4]2＋可表示為：孤電子對(duì)

配位鍵

(3)配合物金屬離子(或原子)與某些__________________(稱為配體或配位體)以______________結(jié)合形成的化合物，稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱_____________。分子或離子

配位鍵

配合物

2.配合物的形成實(shí)驗(yàn)藍(lán)色沉淀

溶解

深藍(lán)色晶體

紅色

白色

溶解

[Cu(NH3)4](OH)2

Fe3＋＋3SCN－════Fe(SCN)3

Ag＋＋Cl－════AgCl↓

AgCl＋2NH3════[Ag(NH3)2]Cl－

3.配合物的用途配合物廣泛存在于自然界中，跟人類生活有密切關(guān)系。例如，在人和動(dòng)物體內(nèi)起輸送氧氣作用的血紅素，是_____________的配合物。配合物在生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)方面的應(yīng)用也很廣泛。Fe2＋

二、超分子1.超分子是由___________________分子通過__________________形成的分子聚集體。超分子是廣義的，包括離子。兩種或兩種以上的

分子間相互作用

2.超分子實(shí)例(1)用超分子____________________。別離C60和C70(2)冠醚____________堿金屬離子(如K＋)。識(shí)別

1．思考辨析：(1)形成配位鍵的條件是一方有空軌道，另一方有孤電子對(duì)。

(

)(2)配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵。

(

)(3)配位化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子。 (

)(4)共價(jià)鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對(duì)電子。

(

)(5)超分子是相對(duì)分子質(zhì)量很大的有機(jī)化合物。

(

)√

預(yù)習(xí)自測(cè)√

√

×

×2．以下組合不能形成配位鍵的是 ()A．Cu2＋NH3 B．NH3H＋C．Co3＋H2O D．Ag＋H＋解析：在A、B、C三項(xiàng)中，Cu2＋、H＋、Co3＋都能提供空軌道，而NH3、H2O都能提供孤電子對(duì)，所以能形成配位鍵；在D項(xiàng)中，Ag＋和H＋都只能提供空軌道，而無提供孤電子對(duì)的分子或離子，所以不能形成配位鍵。D

C

解析：配位數(shù)不包括外界離子，故[Co(NH3)5Cl]Cl2中配體是Cl－和NH3，配位數(shù)是6，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Co3＋為中心離子，配離子是[Co(NH3)5Cl]2＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；[Co(NH3)5Cl]Cl2內(nèi)界是[Co(NH3)5Cl]2＋，外界是Cl－，內(nèi)界和外界中Cl－的數(shù)目比是1∶2，C項(xiàng)正確；參加足量的AgNO3溶液，內(nèi)界Cl－不沉淀，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4．以下不屬于配合物的是 ()A．[Cu(NH3)4]SO4·H2O B．[Ag(NH3)2]OHC．KAl(SO4)2·12H2O D．[Zn(NH3)4]SO4·H2O解析：根據(jù)配合物的定義及其組成可知配合物一定含有配位鍵，KAl(SO4)2·12H2O中不存在配位鍵，不屬于配合物，屬于復(fù)鹽，應(yīng)選C。C

5．以下有關(guān)超分子的說法正確的選項(xiàng)是 ()A．超分子是如蛋白質(zhì)一樣的大分子B．超分子是由小分子通過聚合得到的高分子C．超分子是由高分子通過非化學(xué)鍵作用形成的分子聚集體D．超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體解析：超分子不同于蛋白質(zhì)、淀粉等大分子，也不同于高分子，超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體，應(yīng)選D。D

課堂素能探究問題探究：1．共價(jià)鍵有飽和性，但NH3為什么仍能與H＋結(jié)合生成NH呢？2．配位鍵中提供孤電子對(duì)的物質(zhì)通常是哪些？3．配位鍵中提供空軌道的物質(zhì)通常是哪些？知識(shí)點(diǎn)配位鍵探究提示：1．提示：NH3有孤電子對(duì)，H＋有空軌道，NH3中的孤電子對(duì)進(jìn)入H＋的空軌道，兩者共用形成化學(xué)鍵。(2)提示：提供孤電子對(duì)通常是含VA、ⅥA、ⅦA元素的分子或離子。如NH3、CO、H2O、F－、Cl－、OH－、CN－、SCN－等。(3)提示：H＋、B、Al3＋；過渡金屬的離子或原子Cu2＋、Fe2＋、Ag＋、Zn2＋等。知識(shí)歸納總結(jié)：1．配位鍵的概念配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵。提供孤電子對(duì)的原子與接受孤電子對(duì)的原子之間形成的共價(jià)鍵。2．配位鍵的形成條件(1)成鍵原子一方能提供孤電子對(duì)。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。(2)成鍵原子另一方能提供空軌道。如H＋、Al3＋、B及過渡金屬的原子或離子。(3)配位鍵同樣具有飽和性和方向性。一般來說，多數(shù)過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目是根本不變的，如Ag＋形成2個(gè)配位鍵；Cu2＋形成4個(gè)配位鍵等。4．配位鍵的穩(wěn)定性(1)電子對(duì)給予體形成配位鍵的能力：NH3>H2O。(2)接受體形成配位鍵的能力：H＋>過渡金屬>主族金屬。(3)配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。如Cu2＋OH－＜Cu2＋NH3＜H＋NH3。5．配位鍵與共價(jià)鍵的比較

非極性鍵極性鍵配位鍵成鍵條件成鍵原子得失電子能力相同(同種非金屬)成鍵原子得失電子能力差別較小(不同種非金屬)成鍵原子一方有孤電子對(duì)，另一方有空軌道典例1A

〔變式訓(xùn)練1〕(2021·廣州高二檢測(cè))以下分子或離子中，能提供孤電子對(duì)與某些金屬離子形成配位鍵的是 ()①H2O②NH3③F－④CN－⑤COA．①② B．①②③C．①②④ D．①②③④⑤D

問題探究：1．配位數(shù)和配體數(shù)有什么區(qū)別？2．配合物在溶液中怎樣電離？知識(shí)點(diǎn)配合物2．提示：配合物中外界離子能電離出來，而內(nèi)界離子不能電離出來，通過實(shí)驗(yàn)及其數(shù)據(jù)，可以確定內(nèi)界和外界離子的個(gè)數(shù)，從而可以確定其配離子、中心離子和配位體。知識(shí)歸納總結(jié)：1．配合物的概念把金屬離子(或原子)與某些分子或離子(稱為配體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均為配合物。2．配合物的組成配合物由中心原子或離子(提供空軌道)和配體(提供孤電子對(duì))組成，分成內(nèi)界和外界。如[Cu(NH3)4]SO4可表示為：(1)中心原子或離子：配合物的中心離子一般都是帶正電的陽離子，過渡金屬離子最常見。(2)配體：配體可以是陰離子，如X－(鹵素離子)、OH－、SCN－、CN－等；也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO等。(3)配位原子：是指配體中直接同中心離子配合的原子，如NH3中的N原子、H2O分子中的O原子。(4)配位數(shù)：直接同中心離子(或原子)配位的原子的數(shù)目叫中心離子(或原子)的配位數(shù)，如[Cu(NH3)4]2＋的配位數(shù)為4。易錯(cuò)提醒：配合物的組成(1)有的配合物沒有外界。如五羰基合鐵Fe(CO)5、四羰基合鎳Ni(CO)4。(2)有的配合物有多種配體。如[Cu(NH3)2(H2O)2]SO4、[Co(SO4)(NH3)5]Br、[Co(NH3)5Br]SO4。3．配合物的穩(wěn)定性配合物具有一定的穩(wěn)定性。配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心原子的金屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。4．配合物形成時(shí)性質(zhì)的改變(1)顏色的改變，如Fe(SCN)3的形成。(2)溶解度的改變，如AgCl沉淀可溶于氨水得到[Ag(NH3)2]＋。 向盛有硫酸銅溶液的試管里參加氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)添加氨水，難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液。向此透明溶液中參加乙醇，有深藍(lán)色的晶體析出。以下對(duì)此現(xiàn)象的說法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ()A．難溶物溶解后，將生成深藍(lán)色的配離子為[Cu(NH3)4]2＋B．在[Cu(NH3)4]2＋中，NH3給出孤對(duì)電子，Cu2＋提供空軌道C．NH3與銅離子絡(luò)合，形成配合物后H—N—H鍵角會(huì)變大D．深藍(lán)色的晶體析出的原因是[Cu(NH3)4]2＋與乙醇發(fā)生化學(xué)反響典例2D

3中N元素是sp3雜化，形成了三個(gè)氮?dú)滏I，還有一對(duì)孤對(duì)電子，孤對(duì)電子由于未成鍵，電子云較大，使氮?dú)滏I之間夾角變小，但與Cu2＋絡(luò)合后，N的孤對(duì)電子受Cu2＋正電荷吸引，使電子云縮小，H—N—H鍵角會(huì)變大，C項(xiàng)正確；D.[Cu(NH3)4]2＋在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，向溶液中參加乙醇有深藍(lán)色的晶體析出，該過程不屬于化學(xué)反響，D項(xiàng)錯(cuò)誤；答案選D。〔變式訓(xùn)練2〕用過量的AgNO3溶液處理含0.01mol氯化鉻的水溶液(CrCl3·6H2O)，生成0.02molAgCl沉淀，此配合物的組成最可能是 ()A．[Cr(H2O)6]Cl3 B．[CrCl(H2O)5]Cl2·H2OC．[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O D．[CrCl3(H2O)3]·3H2O解析：與Ag＋反響生成AgCl沉淀的Cl－是由配合物在水溶液中電離出來的，因此在該配合物中1個(gè)Cl－在內(nèi)界，2個(gè)Cl－在外界。B

名師博客呈現(xiàn)各種典型配合物中配位數(shù)的判斷1．配位數(shù)可以等同于中心離子(或原子)與配位原子形成的配位鍵鍵數(shù)，也可以等同于配位體的數(shù)目。如[Ag(NH3)2]＋、[Ag(CN)2]－、[Cu(NH3)4]SO4、[Cu(H2O)4]2＋、[Zn(NH3)4]2＋、[Zn(CN)4]2－、K3[Fe(SCN)6]、[Fe(CN)6]3－、[FeF6]3－等配合物或配離子中的中心離子與配位體的數(shù)目以及配位原子形成的配位鍵鍵數(shù)均相等，其中Ag＋離子的配位數(shù)為2，Cu2＋離子與Zn2＋離子的配位數(shù)均為4，F(xiàn)e3＋離子的配位數(shù)為6。一般規(guī)律：一般配合物的配位數(shù)可以按中心離子電荷數(shù)的二倍來計(jì)算。又如Ni(CO)4、Fe(CO)5、Cr(CO)6等羰基化合物中Ni、Fe、Cr原子的配位數(shù)分別為4、5、6。[Co(NH3)4(H2O)2]Cl2、[CrCl(H2O)5]Cl2中Co2＋離子與Cr3＋離子的配位數(shù)均為6。說明：羰基化合物中的中心原子呈電中性，此類配合物的配位數(shù)由化學(xué)式直接判斷。Co2＋離子與Cr3＋離子的電荷數(shù)分別為2、3，但配位數(shù)都是6。所以，配合物的配位數(shù)不一定按中心離子(或原子)的電荷數(shù)判斷。2．當(dāng)中心離子(或原子)與多基配體配合時(shí)，配位數(shù)可以等同于配位原子的數(shù)目，但不是配位體的數(shù)目。如[Cu(EN)2]中的EN是乙二胺(NH2CH2CH2NH2)的簡(jiǎn)寫，屬于雙基配體，每個(gè)乙二胺分子有2個(gè)N原子與Cu2＋離子配位，故Cu2＋離子的配位數(shù)是4而不是2。3．當(dāng)中心離子(或原子)同時(shí)以共價(jià)鍵與配位鍵結(jié)合時(shí)，配位數(shù)不等于配位鍵的鍵數(shù)。如[BF4]－、[B(OH)4]－、[AlCl4]－、[Al(OH)4]－等配離子中，B、Al原子均缺電子，它們形成的化學(xué)鍵，既有共價(jià)鍵，又有配位鍵，配位數(shù)與配位鍵的鍵數(shù)不相等，配位數(shù)均為4。又如Al2Cl6(如以下圖所示)中Al原子的配位數(shù)為4。再如酞菁鈷的結(jié)構(gòu)(如以下圖所示)，鈷離子的配位數(shù)為4。4．當(dāng)中心離子(或原子)與不同量的配位體配合時(shí)，其配位數(shù)為不確定。如硫氰合鐵絡(luò)離子隨著配離子SCN－濃度的增大，中心離子Fe3＋與SCN－可以形成配位數(shù)為1～6的配合物：[Fe(SCN－)n]3－n(n＝1～6)。注意：中心離子的配位數(shù)多少與中心離子和配體的性質(zhì)(如電荷數(shù)、體積大小、電子層結(jié)構(gòu)等)以及它們之間相互影響、配合物的形成條件(如濃度、溫度等)有關(guān)。配合物的配位數(shù)由1到14，其中最常見的配位數(shù)為4和6。C

2．(1)指出配合物K2[Cu(CN)4]的配離子、中心離子、配位體、配位數(shù)：________________________，_____________，____________，_________。(2)在[Fe(CN)6]3－中，中心原子的配位數(shù)為_________，配離子的立體構(gòu)型是________________。(3)配合物[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O中，中心原子的化合價(jià)為__________，內(nèi)界的電荷數(shù)為___________。[Cu(CN)4]2－

Cu2＋

CN－

4

6

正八面體

＋3

＋1

解析：此題考查配合物的組成，(1)根據(jù)配合物的構(gòu)成，配離子是[Cu(CN)4]2－，中心離子為Cu2＋，配位體為CN－，配位數(shù)為4；(2)配位數(shù)為6，配離子的立體構(gòu)型為正八面體；(3)外界的Br顯－1價(jià)，因此配離子整體顯＋1價(jià)，配離子H2O整體顯0價(jià)，2個(gè)Br整體顯－2價(jià)，因此Cr顯＋3價(jià)，內(nèi)界所帶電荷數(shù)為＋1價(jià)。課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收1．(2021·漳州高二檢測(cè))以下組合不能形成配位鍵的是 ()A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋C．Cu2＋、H＋ D．Fe3＋、CO解析：Ag＋有空軌道，NH3中的氮原子上有孤電子對(duì)，可以形成配位鍵，A錯(cuò)誤；水分子中的O原子含有孤電子對(duì)，H＋有空軌道，所以能形成配位鍵，B錯(cuò)誤；Cu2＋、H＋兩種離子間沒有孤電子對(duì)，所以不能形成配位鍵，C正確；Fe3＋有空軌道，CO中的碳原子上有孤電子對(duì)，可以形成配位鍵，D錯(cuò)誤。C

2．(2021·濟(jì)南高二檢測(cè))以下物質(zhì)：①H3O＋、②[B(OH)4]－、③CH3COO－、④NH3、⑤CH4中存在配位鍵的是 ()A．①② B．①③C．④⑤ D．②④A

解析：①H3O＋中一個(gè)H原子含有空軌道、O原子含有孤電子對(duì)，所以該微粒中含有配位鍵；②[B(OH)4]－中O原子含有孤電子對(duì)、B含有空軌道，[B(OH)4]－是3個(gè)OH－與B原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，還有1個(gè)OH－的O與B形成配位鍵，所以該微粒中含有配位鍵；③CH3COO－中O原子含有孤電子對(duì)，但沒有含有空軌道的原子，所以該微粒中沒有配位鍵；④NH3中N原子含有孤電子對(duì)，沒有含有空軌道的原子，所以該微粒中沒有配位鍵；⑤CH4中沒有含有空軌道和孤電子對(duì)的原子，所以該微粒中沒有配位鍵；綜上所述，含有配位鍵的是①②。3．(2021·宜昌高二檢測(cè))以下不是配合物的是 ()A．[Ag(NH3)2]Cl B．Cu2(OH)2CO3C．[Cu(H2O)4]SO4 D．[Co(NH3)6]Cl3解析：[Ag(NH3)2]Cl中的Ag＋與2個(gè)NH3形成2個(gè)配位鍵，是配合物，A項(xiàng)正確；Cu2(OH)2CO3是鹽，不存在配位鍵，不是配合物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；[Cu(H2O)4]SO4中的Cu2＋與4個(gè)H2O形成4個(gè)配位鍵，是配合物，C項(xiàng)正確；[Co(NH3)6]Cl3中的Co3＋與6個(gè)NH3形成6個(gè)配位鍵，是配合物，D項(xiàng)正確。B

4．(2021·武漢高二檢測(cè))某物質(zhì)A的實(shí)驗(yàn)式為CoCl3·4NH3,1molA中參加足量的AgNO3溶液中能生成1mol白色沉淀，以強(qiáng)堿處理并沒有NH3放出，那么關(guān)于此化合物的說法中正確的選項(xiàng)是 ()A．Co3＋只與NH3形成配位鍵B．