第3節(jié)離子鍵、配位鍵與金屬鍵第2課時(shí)配位鍵、金屬鍵素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.通過(guò)掌握金屬鍵的含義,能用金屬鍵理論解釋金屬的某些性質(zhì),培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.通過(guò)了解配合物的成鍵情況,能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究配合物的制備,并了解配合物的應(yīng)用,培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的化學(xué)核心素養(yǎng)。三定義:配位鍵、配位化合物、金屬鍵一組成:配合物組成一制備:配合物制備一解釋:金屬鍵解釋金屬性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)一配位鍵基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過(guò)關(guān)知識(shí)點(diǎn)一配位鍵1.配位鍵的形成(1)用電子式表示NH3、

的形成①氮原子與氫原子以共價(jià)鍵結(jié)合成NH3分子:

;②NH3分子與H+結(jié)合成:

。

(2)②中共價(jià)鍵的形成與①相比較的不同點(diǎn):

。

中形成共價(jià)鍵時(shí),氮原子一方提供孤電子對(duì),H+提供空軌道(3)②中N原子雜化軌道類型為

,

中的配位鍵和其他三個(gè)N—H鍵的鍵長(zhǎng)和鍵能

,的空間結(jié)構(gòu)為

。

(4)配位鍵的定義及表示方法。①定義:成鍵原子一方提供

,另一方具有能夠接受

的

。通常是過(guò)渡元素的原子或離子。如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co2+、Cr3+等

②表示方法:配位鍵常用A→B表示,其中A是提供

的原子,B是具有能夠接受

的

的原子。

sp3相等正四面體形孤電子對(duì)孤電子對(duì)空軌道孤電子對(duì)孤電子對(duì)空軌道(5)配位化合物的定義及組成。①定義:一般來(lái)說(shuō),組成中含有

的物質(zhì)稱為配位化合物,簡(jiǎn)稱

。

②組成:提供空軌道的稱為

,提供孤電子對(duì)的稱為

。配合物一般由內(nèi)界和外界兩部分組成,結(jié)構(gòu)如圖所示。

(6)配位數(shù):直接同中心原子(離子)配位的分子或離子的數(shù)目叫中心原子(離子)的配位數(shù)。如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位數(shù)為6。配位鍵配合物中心原子或中心離子配體2.配合物的制備與應(yīng)用(1)配合物實(shí)例有些配合物顯示特征顏色,可以用于物質(zhì)的檢驗(yàn)①CuCl2固體溶于水顯示藍(lán)色,是由于Cu2+與H2O生成了水合銅離子[Cu(H2O)4]2+;②向硝酸銀溶液中滴加濃氨水至過(guò)量,可以制得二氨合銀離子

;③NH3分子與Cu2+配位可以制得

。

[Ag(NH3)2]+[Cu(NH3)4]2+(2)配合物的應(yīng)用配合物在生命體中大量存在,對(duì)于生命活動(dòng)具有重要意義。另外,配合物在尖端技術(shù)、醫(yī)藥科學(xué)、催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中,人們經(jīng)常利用金屬離子和與其配位的物質(zhì)的性質(zhì)不同,進(jìn)行

、

或

操作來(lái)達(dá)到分離提純、分析檢測(cè)等目的。

溶解沉淀萃取名師點(diǎn)撥配位鍵與普通共價(jià)鍵只是在形成過(guò)程上有所不同。配位鍵的共用電子對(duì)由成鍵原子單方面提供,普通共價(jià)鍵的共用電子對(duì)則由成鍵原子雙方共同深度思考(1)常做配體的分子或離子有哪些?(2)配合物的中心原子一定是金屬離子或原子嗎?(3)含有配位鍵的化合物一定是配合物嗎?提示

提供孤電子對(duì)的離子或分子,如CO、NH3、H2O、F-、CN-、Cl-、OH-等。提示

不一定。少數(shù)高氧化態(tài)的非金屬元素硼、硅、磷等,也可以作為配合物的中心原子,如Na[BF4]、Na2[SiF6]和NH4[PF6]等。特別提醒(1)配合物能夠溶于水時(shí),內(nèi)界一般不會(huì)破壞,外界離子與配離子的離子鍵會(huì)破壞。如1

mol

[Co(NH3)4Cl2]Cl溶于水時(shí)只能電離出1

mol

Cl-。(2)CO、CN-做配體時(shí),碳原子為提供孤電子對(duì)的配位原子,因?yàn)镺、N原子的電負(fù)性比較強(qiáng),不易給出電子。正誤判斷(1)配合物都有顏色。(

)提示

不是所有的配合物都有顏色,比如[Ag(NH3)2]OH無(wú)色。(2)形成配位鍵可增強(qiáng)配合物的穩(wěn)定性。(

)(3)配合物中只存在共價(jià)鍵。(

)提示

配合物一般由內(nèi)界和外界組成,配離子和外界離子之間屬于離子鍵。(4)外界條件的變化不會(huì)影響配合物的存在形式。(

)提示

外界條件會(huì)影響配合物的存在形式,比如當(dāng)加入了與中心離子配位能力更強(qiáng)的配體時(shí),會(huì)形成新的配位鍵?！痢獭痢林仉y突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度1

配位鍵的形成例1下列說(shuō)法不正確的是(

)A.配位鍵也是一種靜電作用B.配位鍵的實(shí)質(zhì)也是一種共價(jià)鍵C.形成配位鍵的電子對(duì)由成鍵雙方原子提供D.配位鍵具有飽和性和方向性C解析

共用電子對(duì)存在靜電作用,包括靜電排斥和靜電吸引,配位鍵本質(zhì)為共用電子對(duì),所以也是一種靜電作用,A正確;配位鍵指含有空軌道的原子或離子和含有孤電子對(duì)的原子或離子共用電子對(duì),實(shí)質(zhì)也是一種共價(jià)鍵,具有方向性和飽和性,B、D正確;形成配位鍵的原子,一方提供空軌道,另一方提供孤電子對(duì),C錯(cuò)誤。名師點(diǎn)撥

配位鍵就是一種特殊的共價(jià)鍵,只是形成過(guò)程與普通共價(jià)鍵不同。一旦形成配位鍵,特征與普通共價(jià)鍵一樣,具有方向性、飽和性,且與同種原子之間形成的普通共價(jià)鍵具有相同的鍵長(zhǎng)、鍵角與鍵能。例如H3O+中有一個(gè)O—H鍵是配位鍵,與其他2個(gè)O—H鍵完全相同。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1]下列不能形成配位鍵的組合是(

)A.Ag+、NH3

B.Al3+、OH-C.Co3+、CO D.Ag+、H+D解析

配位鍵的形成條件必須是一方能提供孤電子對(duì),另一方能提供空軌道,A、B、C三項(xiàng)中,Ag+、Al3+、Co3+能提供空軌道,NH3、OH-、CO能提供孤電子對(duì),所以能形成配位鍵,而D項(xiàng)Ag+與H+都只能提供空軌道,無(wú)法提供孤電子對(duì),所以不能形成配位鍵。探究角度2

配合物的性質(zhì)例2下列關(guān)于配合物的說(shuō)法不正確的是(

)A.許多過(guò)渡金屬元素的離子對(duì)多種配體具有很強(qiáng)的結(jié)合力,因而過(guò)渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多B.配合物中中心離子與配體間、配離子與酸根離子間都是以配位鍵相結(jié)合C.配離子中,中心離子提供空軌道,配體提供孤電子對(duì)D.中心離子所結(jié)合配體的個(gè)數(shù)稱為配位數(shù),不同離子的配位數(shù)可能不同B解析

配合物中中心離子與配體間是以配位鍵相結(jié)合,配離子與酸根離子間是以離子鍵相結(jié)合,B項(xiàng)錯(cuò)誤;配位數(shù)指形成配離子時(shí)配體的個(gè)數(shù),不同離子的配位數(shù)可能相同也可能不同,D項(xiàng)正確。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2]下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(

)A.[Ag(NH3)2]+中Ag+空的5s軌道和5p軌道以sp雜化成鍵,空間結(jié)構(gòu)為直線形B.配位數(shù)為4的配合單元一定呈正四面體結(jié)構(gòu),配位數(shù)為6的配合單元一定呈正八面體結(jié)構(gòu)C.[Cu(NH3)4]SO4中所含的化學(xué)鍵有離子鍵、極性共價(jià)鍵和配位鍵D.[Pt(NH3)6]2+和[PtCl4]2-中,其中心離子的化合價(jià)都是+2價(jià)B解析

Ag+的價(jià)電子排布式為4d10,4d軌道電子全充滿,則1個(gè)5s軌道和1個(gè)5p軌道參與雜化形成兩個(gè)雜化軌道,這兩個(gè)雜化軌道接受兩個(gè)氮原子提供的孤電子對(duì)而形成兩個(gè)配位鍵,所以中心原子與配體形成配位鍵的雜化軌道類型是sp雜化,空間結(jié)構(gòu)為直線形,A正確;配位數(shù)為4的配合物可以為正四面體結(jié)構(gòu),也可以為平面四邊形結(jié)構(gòu),B錯(cuò)誤;[Cu(NH3)4]SO4屬于離子化合物,含有離子鍵,N—H為極性共價(jià)鍵,Cu與N形成配位鍵,C正確;[Pt(NH3)6]2+中,NH3可以看為一個(gè)整體,顯0價(jià),[PtCl4]2-中,Cl顯-1價(jià),故其中心離子的化合價(jià)都是+2價(jià),D正確。歸納總結(jié)

常見(jiàn)配合物中心原子(或中心離子)的雜化方式及空間結(jié)構(gòu)

配位數(shù)雜化方式空間結(jié)構(gòu)實(shí)例2sp直線形[Ag(NH3)2]+4sp3四面體形[Zn(NH3)4]2+4dsp2平面四邊形[Cu(NH3)4]2+5dsp3三角雙錐形Fe(CO)55d4s四方錐形[TiF5]2-6d2sp3或sp3d2正八面體形[Co(CN)6]3-或SF67sp3d3五角雙錐IF7知識(shí)點(diǎn)二金屬鍵基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識(shí)全過(guò)關(guān)知識(shí)點(diǎn)二金屬鍵1.金屬鍵及其實(shí)質(zhì)(1)概念:金屬中

和“

”之間的強(qiáng)的相互作用。(2)成鍵微粒:

和“

”。

(3)本質(zhì):一種

作用。

(4)特征①?zèng)]有

性和

性。

②金屬鍵中的電子在整個(gè)三維空間運(yùn)動(dòng),屬于

。

金屬陽(yáng)離子自由電子金屬陽(yáng)離子自由電子電性方向飽和整塊固態(tài)金屬(5)金屬鍵的強(qiáng)弱判斷一般來(lái)說(shuō),金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬原子的半徑和價(jià)電子數(shù)。原子半徑越大,價(jià)電子數(shù)越少,金屬鍵越弱;反之越強(qiáng)。金屬鍵越強(qiáng),金屬的熔、沸點(diǎn)越高,硬度越大。2.金屬鍵與金屬性質(zhì)

自由電子吸收電流降低金屬陽(yáng)離子名師點(diǎn)撥金屬中的自由電子是指金屬易失去的價(jià)電子,而不是金屬原子核外所有的電子。特別提醒(1)有金屬光澤的單質(zhì)不一定是金屬單質(zhì),如單質(zhì)硅、晶體碘也有金屬光澤。(2)金屬有導(dǎo)電性,但能導(dǎo)電的不一定是金屬,如石墨、硅、能導(dǎo)電的有機(jī)高分子化合物等。(3)溫度升高,金屬陽(yáng)離子的振動(dòng)頻率和“自由電子”的無(wú)序運(yùn)動(dòng)增強(qiáng),金屬導(dǎo)電能力減弱;電解質(zhì)溶液中,陰、陽(yáng)離子隨溶液溫度升高,運(yùn)動(dòng)速率加快,導(dǎo)電能力增強(qiáng)。深度思考(1)什么是合金?合金中存在金屬鍵嗎?(2)記憶合金在不同溫度下發(fā)生形狀改變而不斷裂的原因是什么?提示

合金是兩種或兩種以上的金屬或者金屬與非金屬組成的具有金屬特性的物質(zhì)。在合金中存在金屬陽(yáng)離子和自由電子,故含有金屬鍵。提示

記憶合金發(fā)生形狀改變是因?yàn)楹辖鹬械母髟訉影l(fā)生相對(duì)滑動(dòng),但排列方式不變,金屬鍵沒(méi)有被破壞。正誤判斷(1)金屬鍵的本質(zhì)是一種電性作用。(

)(2)金屬鍵是金屬陽(yáng)離子和“自由電子”之間存在的強(qiáng)的靜電吸引作用。(

)提示

也存在金屬陽(yáng)離子之間和“自由電子”之間的靜電排斥作用。(3)金屬鍵越強(qiáng),金屬硬度越大。(

)(4)金屬鍵的強(qiáng)弱只取決于金屬原子的半徑。(

)提示

金屬鍵的強(qiáng)弱主要取決于金屬原子的半徑和價(jià)電子數(shù)?！獭痢獭林仉y突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度

金屬鍵的理解例題

下列物質(zhì)的熔點(diǎn)依次升高的是(

)A.Mg、Na、K B.Na、Mg、AlC.Na、Rb、Ca D.鋁、鋁硅合金B(yǎng)解析

A項(xiàng)中Mg、Na、K的半徑依次增大,Mg的價(jià)電子數(shù)比K、Na的多,故熔點(diǎn):Mg>Na>K;同理分析,B項(xiàng)正確;C項(xiàng)中各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序應(yīng)為Rb<Na<Ca;D項(xiàng)中各物質(zhì)熔點(diǎn)的順序?yàn)殇X硅合金<鋁。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]下列晶體中,金屬陽(yáng)離子與“自由電子”間的作用最強(qiáng)的是(

)A.Na B.Ga

C.Al

D.KC解析

Na、Al位于第3周期,原子半徑Na>Al,價(jià)電子數(shù)目Na<Al,所以金屬鍵:Na<Al,而K和Na位于同一主族,且K的半徑比Na的大,K的金屬鍵比Na的弱,Ga和Al位于同一主族,Ga的半徑比Al的大,Ga的金屬鍵比Al的弱。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123456題組1配位鍵1.下列物質(zhì)中,不能作為配合物的配位體的是(

)A.NH3

B.H2OC.SCN-

D.D解析

NH3是共價(jià)化合物,氮原子分別與3個(gè)氫原子通過(guò)一對(duì)共用電子對(duì)結(jié)合,NH3電子式為

,有孤電子對(duì),可以作為配體,故A不選;H2O含有孤電子對(duì),可以作為配體,故B不選;SCN-存在孤電子對(duì),可以作為配體,故C不選;中形成4個(gè)共價(jià)鍵,沒(méi)有孤電子對(duì),不可以作為配體,故選D。1234562.向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液,不能生成AgCl沉淀的是(

)A.[Co(NH3)4Cl2]Cl B.[Co(NH3)3Cl3]C.[Co(NH3)6]Cl3 D.[Co(NH3)5Cl]Cl2B解析

配合物中由配位鍵結(jié)合的幾乎不電離的穩(wěn)定部分為配合物的內(nèi)界,通過(guò)離子鍵與內(nèi)界結(jié)合的部分為配合物的外界,只要外界存在Cl-,加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀生成。配合物[Co(NH3)3Cl3]中,Co3+、NH3、Cl-全部處于內(nèi)界,在溶液中很難電離出Cl-,加入AgNO3溶液不生成AgCl沉淀,B項(xiàng)符合題意。1234563.(2024山東臨沂檢測(cè))M、N、Z、Y、X、T是原子半徑依次增大的前10號(hào)元素,基態(tài)N原子核外電子有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并有1個(gè)單電子,這六種元素形成的一種化合物結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)A.與Z同周期且第一電離能大于Z的元素有2種B.該化合物中只含有離子鍵、共價(jià)鍵,不存在配位鍵C.六種元素中,X的最高價(jià)含氧酸的酸性最強(qiáng)D.最簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)為X<N<ZD123456解析

基態(tài)N原子核外電子有5種空間運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并有1個(gè)單電子,推測(cè)N元素為F元素,結(jié)合物質(zhì)的結(jié)構(gòu)圖可知M只能形成一個(gè)共價(jià)鍵且原子半徑比F小,推測(cè)M為H元素,Z形成2個(gè)共價(jià)鍵且原子半徑比F大,推測(cè)Z為O元素,Y形成3個(gè)共價(jià)鍵且原子半徑比F大,推測(cè)Y為N元素,X形成4個(gè)共價(jià)鍵且原子半徑比F大,推測(cè)X為C元素,T與F形成

,推測(cè)T為B元素。123456同周期元素,從左到右,第一電離能呈增大趨勢(shì),但ⅤA族元素第一電離能大于同周期ⅥA族元素的第一電離能,則稀有氣體Ne及F、N的第一電離能大于O,故A錯(cuò)誤;該化合物中有陰、陽(yáng)離子,存在離子鍵,陽(yáng)離子內(nèi)部原子之間以共價(jià)鍵相連,陰離子內(nèi)部存在配位鍵,故B錯(cuò)誤;最高價(jià)含氧酸的酸性強(qiáng)弱可以通過(guò)元素的非金屬性強(qiáng)弱來(lái)比較,氟元素的非金屬性最強(qiáng),但是氟元素沒(méi)有含氧酸,氧元素沒(méi)有最高正價(jià),所以六種元素中氮元素的最高價(jià)含氧酸酸性最強(qiáng),故C錯(cuò)誤;常溫下,H2O為液態(tài),HF為氣態(tài),則水的沸點(diǎn)高于HF,HF分子間含有氫鍵,則沸點(diǎn)高于CH4,故D正確。1234564.往硫酸銅水溶液中加入氨水,首先生成難溶物,繼續(xù)加氨水,難溶物溶解,而且所得溶液的顏色比原來(lái)明顯加深,得到了一種含[Cu(NH3)4(H2O)2]2+的溶液,此離子的空間結(jié)構(gòu)如圖所示(4個(gè)NH3與Cu2+共面,跟H2O—Cu2+—H2O軸線垂直)。請(qǐng)回答以下問(wèn)題:123456(1)硫酸銅水溶液加氨水的變化過(guò)程,用離子方程式表示為①生成淺藍(lán)色沉淀:

;

②生成深藍(lán)色溶液:

。(2)此深藍(lán)色的離子屬于

,其中Cu2+與H2O和NH3形成的是

鍵,請(qǐng)?jiān)趫D中表示此化學(xué)鍵。

(3)此深藍(lán)色離子的空間結(jié)構(gòu)呈

形。

Cu2++2NH3·H2O══Cu(OH)2↓+2Cu(OH)2+4NH3·H2O══[Cu(NH3)4(H2O)2]2++2OH-+2H2O配離子配位八面體123456解析

(1)氨水和硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀,離子方程式為Cu