第07講配合物和超分子

——?模塊導(dǎo)航?一——?學(xué)習(xí)目標(biāo)?——

模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)1.知道配位鍵的特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單的配位化合物的成鍵特

模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全梳理（吃透教材）征。

模塊三核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練2.了解配位化合物的存在與應(yīng)用，如配位叱合物在醫(yī)藥

模塊四小試牛刀過關(guān)測(cè)科學(xué)催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

3.能舉例說明物質(zhì)在超分子等不同尺度上的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)

物質(zhì)性質(zhì)的影響。

模塊一思維導(dǎo)圖串知識(shí)

6模塊二基礎(chǔ)知識(shí)全怖理

心5【學(xué)習(xí)新知】

知識(shí)點(diǎn)一配合物

【實(shí)驗(yàn)探究】下表中的少量固體溶于足量的水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

①CuSCh②CUCH2H2O③CuBrz@NaCl⑤K2s04⑥KBr

固體

白色綠色深褐色白色白色白色

溶液的顏色藍(lán)色藍(lán)色藍(lán)色無(wú)色無(wú)色無(wú)色

1.配位鍵

（1）定義：

由?個(gè)原子單方面提供孤電子對(duì)，而另?個(gè)原子提供空軌道而形成的共價(jià)鍵，即“電子對(duì)給予一接受”鍵,

是一類特殊的共價(jià)鍵。

（2）形成條件

一個(gè)成鍵的原子（或離子）含有孤電子對(duì)，另一個(gè)成鍵原子（或離子）中有接受孤電子對(duì)的空軌道。

（3）表示方法：

AfB

（電子對(duì)（電子對(duì)

給予體）接受體）

[I-

如NIL+中配位鍵表示為:

2.配位化合物

(1)定義：金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)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。

2+

[CU(H2O)4]

在[CU(H2O)4]2+中，h0的O提供孤電子對(duì)，QP+接受電子對(duì)，以配位鍵形成了[CU(H2O)4]2+。

⑵配合物的形成舉例

實(shí)驗(yàn)1：①向盛有4mL0.1n】o|.L-lCuSCh溶液的試管里滴加幾滴1m。卜口氨水，觀察現(xiàn)象。

②向?qū)嶒?yàn)①的試管中繼續(xù)添加氨水并振蕩試管，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

③再向?qū)嶒?yàn)②的試管中加入8mL95%乙醇(極性較小的溶劑)，并用玻璃棒摩擦試管壁，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

實(shí)驗(yàn)①中得到藍(lán)色沉淀。

實(shí)驗(yàn)②中沉淀逐漸溶解，得深藍(lán)色溶液。

實(shí)驗(yàn)③中析出深藍(lán)色晶體。

有關(guān)離子方程式或原因分析：

2+

Cu+2NHyH2O=Cu(OH)2l+2NH.；

2+-

CU(OH)24-4NH3=[CU(NH3)4]+2OH

2+

[CU(NH3)4]+SO；+H20^^=[CU(NH3)4]SO4H2O1

在[Cu(NH3)產(chǎn)十中，NHa的N提供孤電子對(duì)，Cf+接受電子對(duì)，以配位鍵形成了[Cu(NH3)4F+。

實(shí)驗(yàn)2：向盛有少量O.lmoLL1的FeCb溶液的試管中滴加1滴O.lmoIL1的KSCN溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：溶液顏色變紅。

原因分析：Fe-'與SCN一可形成血紅色配離子。

實(shí)驗(yàn)3：向盛有少量O.lmoIL1的NaCl溶液的試管中滴加幾滴O.lmoIL的AgNCh溶液，產(chǎn)生難溶與水

的白色的AgCI沉淀，再滴入ImcJL的氨水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：白色沉淀消失，得到澄清的無(wú)色溶液。

原因分析：AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]++Cl

3.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

縷

[CU(NH3)JSO4

中

配

配

心

位

體

數(shù)

原

子

(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(yáng)離子，過渡金屬離子最常見。

(2)配體：配體可以是陰離子，如XX鹵素離子)、0H->SCN\CV等；也可以是中性分子，如+0、

N%、CO等。

(3)配位原子：指配體中直接同中心離子配合的原子，如NH3中的N原子、比0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。

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AgCI沉淀可溶于氨水得到[Ag(NH3)2『。

【交流討論】

1.⑴在Fe?、CM+、Zn2+、Ag+>H?。、NH3、F\CN\CO中，可以作為中心離子的是

：可以作為配體的是o

(2)在[Fe(CN)6]3一配離子中，中心離子的配位數(shù)為。

(3)配合物[Cr(Hg)4Bn]B『2H2O中，中心離子的化合價(jià)為。

(2)冠酷識(shí)別堿金屬離子

冠醛是皇冠狀的分子，可有不同大小的空穴適配不同大小的堿金屬離子，而形成冠酸一堿金屬離子超分

子。

3.超分子的重要特征：分子識(shí)別和自組裝。

【交流討論】

()

II

已知尿素分子結(jié)構(gòu)為H2、—C—NH2。尿素分子在一定條件下形成六角形“超分子”(結(jié)構(gòu)如圖)。

1.“超分子”中尿素分子間主要通過哪種作用力結(jié)合？

提示：氫鍵。尿素微粒為分子，應(yīng)從分子間作用力方面考慮，H與N相連，且分子內(nèi)還含有極性較強(qiáng)

的C一O,故分子間可形成氫鍵。

2.圖示“超分子”的縱軸方向有一“通道”。直鏈烷燒分子剛好能進(jìn)入通道。支鏈烷燒因含有側(cè)鏈，空間

體積較大而無(wú)法進(jìn)入“通道”。利用這一性質(zhì)可以實(shí)現(xiàn)直鏈烷點(diǎn)和支鏈烷燒的分離。

(1)直鏈烷燒分子進(jìn)入通道時(shí)，通過哪種作用力與“超分子”結(jié)合？

提示：范德華力。微粒為分子，不具備形成分子間氫鍵的條件，作用力只能是范德華力。

(2)下列物質(zhì)可以通過尿素“超分子”進(jìn)行分離的是哪組物質(zhì)？

A.乙烷和丁烷B.丁烷和異丁烷

C.異戊烷和新戊烷D.氯化鈉和氯化鉀

提示：B。不含支鏈的分子可通過，含有支鏈的分子不能通過。A項(xiàng)都不含支鋅，C項(xiàng)都含支鏈，均不

可分離；B項(xiàng)，丁烷不含支鏈，異丁烷含有支鏈，可以分離；D項(xiàng)，NaCl和KC1均以離子形式存在，不可

分離。

3.超分子是高分子化合物嗎？

提示：不是。超分子是一種特殊的分子聚集體，具有超高的相對(duì)分子質(zhì)量，但不是高分子化合物。

?＞模塊三核心考點(diǎn)精準(zhǔn)練-------------------------

?核心考點(diǎn)一：配合物

【例1】下列分子或離子中，能提供孤電子對(duì)與某些金屬離子形成配位鍵的是()

①比0②NH3③Cr@CN_?CO

A.①@B.①②③C.①②④D.①@③④⑤

答案：D

????

H—()：H—N—H??

解析：①H?0、②NH3、③C「、④CN，⑤CO的結(jié)構(gòu)式分別為H、H、?」、

：C三()：，這幾種微粒都能提供孤電子對(duì)與某些金屬離子形成配位鍵，D正確。

【歸納小結(jié)】

(1)配合物的組成

①有的配合物沒有外界。如五談基合鐵Fe(CO)5、四銀基合銀Ni(CO)4。

②有的配合物有多種配體。如[CU(NH3)2(H2O)2]SO4、LCo(SO4)(NH3)5jBr.[Co(NH3)5BrJSO4o

(2)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)。

【變式訓(xùn)練1】關(guān)于0(比。)4。2]。的說法正確的是()

A.中心原子的化合價(jià)為+1價(jià)

B.配位數(shù)是6

C.配體為水分子，外界為C「

D.在其水溶液中加入AgNCh溶液，不產(chǎn)生白色沉淀

答案：B

解析：|0(比0)￡出。中陰離子是氯離子，氯離子的化合價(jià)是一1價(jià)，所以倍離子的化合價(jià)是+3價(jià)，A錯(cuò)

誤；中心原子鋁與4個(gè)水分子和2個(gè)氯離子結(jié)合形成配位離子，故Cr的配位數(shù)為6,B正確；[Cr(H2O)4Ch]Cl

中配體為水分子和氯離子，外界為C錯(cuò)誤：[CKHzO'Ch]。的外界為C「，在其水溶液中加入AgNCh

溶液，會(huì)產(chǎn)生氯化銀白色沉淀，D錯(cuò)誤。

【變式訓(xùn)練2】下列關(guān)于配位化合物的敘述中，不正確的是()

A.配位化合物中必定存在配位.鍵

B.配位化合物中只有配位鍵

C[Cu(H?O)4]2+中的C/一提供空軌道，比0中的氧原子提供孤電子對(duì)形成配位鍵

D.配位化合物在半導(dǎo)體等尖端技術(shù)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用

答案：B

解析：含有配位鍵的化合物就是配位化合物，但配位化合物還會(huì)含有共價(jià)鍵、離子鍵等，B錯(cuò)誤。

核心考點(diǎn)二?超分子

［例2］下列有關(guān)超分子的說法正確的是（）

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

答案：D

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，故選D。

【變式訓(xùn)練】下列關(guān)于超分子的敘述中正確的是（）

A.超分子就是高分子

B.超分子都是無(wú)限伸展的

C.形成超分子的微粒都是分子

D.超分子具有分子識(shí)別和自組裝的特征

答案：D

解析：超分子是由兩種或兩種以上分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體，有的是高分子：有的不是，

故A錯(cuò)誤；超分子這種分子聚集體有的是無(wú)限伸展的，有的是有限的，故B錯(cuò)誤；形成超分子的微粒也包

括離子，故C錯(cuò)誤：超分子的特征是分子識(shí)別和自組裝，故D正確。

3模塊四小試牛刀過關(guān)測(cè)-------------------------

【基礎(chǔ)練】

1.下列物質(zhì)中，不能作為配合物的配位體的是（）。

答案：B

2.向盛有硫酸銅溶液的試管里加入氨水，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。下列對(duì)此現(xiàn)象的說法中，正確的是（）。

答案：B

B.中心原子的化合價(jià)為+2價(jià)

C.中心原子的配位數(shù)是5

答案：D

解析：配離子中配體和中心離子的配位鍵屬于。鍵，有6個(gè)，配體5個(gè)NH,中有15個(gè)。鍵，共計(jì)21個(gè)

b鍵，故含有。鍵的數(shù)目應(yīng)為21NA，A不正確；根據(jù)電荷守恒，中心離子的化合價(jià)為+3價(jià)，B不正確；

中心離子的配位數(shù)是6,C不正確：根據(jù)配合物的組成判斷，Imol配合物在溶液中電離出1門。1配離子和

2moi氯離子，C「能與硝酸銀發(fā)生反應(yīng)生成2moiAgQ白色沉淀，故D正確。

4.下列現(xiàn)象的變化與配合物的形成無(wú)關(guān)的是（）

B.用王水（1體積濃硝酸和3體積濃鹽酸混合而成）清洗金幣，會(huì)使金幣質(zhì)量減輕

答案：D

A.N%和BF$的空間結(jié)構(gòu)都是三角錐形

B.NH,和BF：的中心原子的雜化方式相同

答案：D

答案：C

7.下列關(guān)于超分子的說法不正確的是()

A.超分子是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

B.超分子都是無(wú)限伸展的

C.冠醛是一種超分子，可以識(shí)別堿金屬離子

D.細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)

答案：B

解析：超分子有的是有限的，有的是無(wú)限伸展的，B項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：C

解析：配離子中的配體在溶液中很難電離，己知含0.1mol氯化鍋的水溶液用過量稀硝酸銀溶液處理時(shí)，

只得到0.2moiAgCl沉淀，說明該配合物的外界有2個(gè)氯離子，則其內(nèi)界只有一個(gè)氯離子，故C項(xiàng)正確。

9.指出下列各配合物中的配離子、中心離子、配位體、配位數(shù)和配位原子。

10.回答下列問題：

答案：(1)①正四面體形；②配位鍵；N

(2)①平面三角形；②2

(3)C的電負(fù)性比N小，吸引孤電子對(duì)的能力比N弱

【提升練】

1.Fe為過渡金屬元素，在工業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。已知NO能被FeSO,溶液吸收生成配合物

[Fe(NO)(H2O)w]SO4,該配合物的中心離子的最外層電子數(shù)與配體提供的電了?總數(shù)之和為26。下列有關(guān)

說法不正確的是()

A.該配合物的化學(xué)式為[Fe(NO)(H2O"]SO4

B.該配合物中所含非金屬元素均位于元素周期表s、p區(qū)

C.1mol該配合物與足量Ba(OH)2溶液反應(yīng)可生成1mol沉淀

D.該配合物中陽(yáng)離子呈正八面體結(jié)構(gòu)，陰離子呈正四面體結(jié)構(gòu)

答案:D

解析：配合物[Fe(NO)(H2O)”]SO4的中心離子的最外層電子數(shù)與配體提供的電子總數(shù)之和為26,因?yàn)橹行碾x

子Fe?+的最外層有14個(gè)電子(3s23P63d6),配體為NO和H2O,每個(gè)配體只提供一對(duì)電子，因此，14+2+2〃

=26,所以〃=5。由分析可知，1=5,故該配合物的化學(xué)式為[Fe(NO)(H2O)5]SO4,A正確；該配合物所含

的非金屬元素中，H位于元素周期表s區(qū)，N、O、S均位于p區(qū).B正確：[Fe(NO)(H2O)5]SC)4屬于配合物，

其內(nèi)界[Fe(NO)(H2O)5F十較穩(wěn)定，不與Ba(OH)2發(fā)生反應(yīng)，但是其外界中的硫酸根離子可以與Ba(OH)2反應(yīng)，

因此，Imol該配合物與足量Ba(OH)z溶液反應(yīng)只能生成1mol疏酸鋼沉淀，C正確：該配合物中陽(yáng)離子為

2

[Fe(NO)(H2O)5]\中心原子的配位數(shù)為6,但是，由于有兩種不同的配體，因此其空間結(jié)構(gòu)不可能是正八

面體結(jié)構(gòu)，D不正確。

2.如圖所示，a為乙二胺四乙酸(EDTA),易與金屬離子形成螯合物，b為EDTA與Ca?+形成的螯合物。下

列敘述正確的是()

A.a和b中N原子均采取sp3雜化

B.b中Ca2+的配位數(shù)為4

C.a中配位原子是C原子

D.b中含有共價(jià)鍵、離子鍵和配位鍵

答案：A

解析：A項(xiàng)，a中N原子有3個(gè)。鍵電子對(duì)，含有1個(gè)孤電子對(duì)，b中N原子有4個(gè)。鍵電子對(duì)，沒有孤

電子對(duì)，則a、b中N原子均采取sp，雜化，正確；B項(xiàng)，b為配離子,Ca2+的配位數(shù)為6,錯(cuò)誤；C項(xiàng)，a

不是配合物，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，鈣離子與N、0之間形成配位鍵，其他原子之間形成共價(jià)鍵，不含離子鍵，錯(cuò)誤。

3.亞鐵氟化鉀屬于歐盟批準(zhǔn)使用的食品添加劑，受熱易分解：3K4[Fe(CN)6]2鹿12KCN+Fe3c+2(CN)2T

+N2T+C,下列關(guān)于該反應(yīng)說法錯(cuò)誤的是()

A.已知Fe3c晶胞中每個(gè)碳原子被6個(gè)鐵原子包圍，則鐵的配位數(shù)是3

B.配合物K“Fe(CN)6]中配位原子是碳原子

C.(CNb分子中。鍵和兀鍵數(shù)目比為3：4

D.基態(tài)Fe?'的最高能層電子排布為3s23P63d6

答案：A

解析：由Fe3c晶胞中每個(gè)碳原子被6個(gè)鐵原子包圍可知，碳原子的配位數(shù)為6,配位數(shù)之比等于相應(yīng)原子

數(shù)目反比，則Fe原子配位數(shù)為6x1=2,故A錯(cuò)誤；配合物K4[Fe(CN)6]中配體為CN,由于電負(fù)性N>C,

則C原子提供孤電子對(duì)，即配位原子是碳原子，故B正確；(CNb分子的結(jié)構(gòu)式為N三C—C三N,單健為。

鍵，三鍵中有1個(gè)。鍵和2個(gè)冗鍵，則。鍵和兀鍵數(shù)目比為3：4,故C正確；Fe為26號(hào)元素，其原子核

外共有26個(gè)電子，F(xiàn)e原子失去4s軌道上的2個(gè)電子得Fe?+,Fe?+的最高能層電子排布為3s23P63d6,故D

正確。

4.如圖為82單元形成的“超分子”的部分結(jié)構(gòu)。有關(guān)說法不正確的是()

A.B12難溶于水

B.為正二十四而體

C.該物質(zhì)為B的一種同素異形體

D.該晶體熔點(diǎn)高、硬度大

答案：B

解析：B12的空間結(jié)構(gòu)與水分子相似性較小，難溶于水，故A正確；在幾何學(xué)方面，正二十四面體是不存在

的，故B錯(cuò)誤；同素異形體是同種元素構(gòu)成的不同種單質(zhì)，故明2是B的一種同素異形體，故C正確；B.2

是空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，熔、沸點(diǎn)較高，硬度較大，故D正確。

5.超分子化學(xué)已逐漸擴(kuò)展到化學(xué)的各個(gè)分支，還擴(kuò)展到生命科學(xué)和物理學(xué)等領(lǐng)域。由