2023-2024学年苏教版新教材选择性必修二 专题4第二单元 配合物的形成和应用（第2课时） 学案

第2课时配合物的性质与应用[核心素养发展目标]1.从微观角度理解配合物的形成对物质性质的影响。2.了解配合物在生活、生产和科学实验中的应用。一、配合物的形成对性质的影响1．颜色的改变当简单离子形成配离子时其性质往往有很大的差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，据此可以判断配离子是否生成。如Fe3＋与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子(血红色)，反应的离子方程式为Fe3＋＋nSCN－=[Fe(SCN)n](3－n)＋。2．溶解度的改变一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物可以依次溶解于过量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨中，形成可溶性的配合物。如难溶的AgCl可溶于过量的浓盐酸和氨水中，形成配合物，反应的离子方程式分别为AgCl＋HCl(浓)=[AgCl2]－＋H＋；AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O。3．溶液的酸碱性强弱的改变氢氟酸是一种弱酸，若通入BF3或SiF4气体，由于生成了HBF4、H2SiF6而使溶液成为强酸溶液。配位体与中心原子配合后，可以使其酸性或碱性增强，如Cu(OH)2＋4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O碱性增强。4．稳定性增强配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。1．人体内的血红素是Fe2＋的卟啉配合物，Fe2＋与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中Fe2＋也能形成配合物。根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。提示血红蛋白中Fe2＋与CO形成的配合物更稳定。2．[Cu(NH3)4]2＋与[Cu(H2O)4]2＋哪个配位离子更稳定？原因是什么？提示[Cu(NH3)4]2＋更稳定。因为N和O都有孤电子对，但O电负性大，吸引孤电子对的能力强，故NH3提供孤电子对的能力比H2O大。3．NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3很难与Cu2＋形成配合物，原因是什么？提示电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。(1)配合物的稳定性配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属原子(或离子)相同时，配合物的稳定性与配位体的性质有关。(2)配位键的稳定性①电子对给予体形成配位键的能力：NH3＞H2O。②接受体形成配位键的能力：H＋＞过渡金属＞主族金属。③配位键越强，配合物越稳定。如Cu2＋—OH－＜Cu2＋—NH3＜H＋—NH3。1．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]Cl2答案B解析在配合物中，内界以配位键结合很牢固，难以在溶液中电离；而内界和外界之间以离子键相结合，在溶液中能够完全电离。不难看出A、C、D三项中配合物在水溶液中均电离产生Cl－，而B项无外界离子，不能电离。2．向盛有少量氯化钠溶液的试管中滴加少量硝酸银溶液，生成白色沉淀；再向试管中滴加浓氨水，沉淀溶解。(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(2)在上述实验发生化学反应所涉及的物质中，属于配合物的是__________________(写名称)。(3)在上述实验中，生成白色沉淀的原因是_______________________________________；白色沉淀溶解的原因是_______________________________________________________。(4)欲将混合在同一溶液中的Al3＋、Ag＋分离开来，可选择一种试剂，它是___________。答案(1)①NaCl＋AgNO3=AgCl↓＋NaNO3②AgCl＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]Cl＋2H2O(2)氯化二氨合银(3)AgCl难溶于水(或AgCl在水中溶解度小)[Ag(NH3)2]Cl或[Ag(NH3)2]＋更稳定(4)浓氨水解析本题考查配合物的简单知识。氯化银难溶于水，氯化钠与硝酸银在溶液里反应生成的白色沉淀是氯化银。由配合物[Ag(NH3)2]OH知，氯化银溶于浓氨水的原因应是生成了稳定性更强的配合物[Ag(NH3)2]Cl。已知[Ag(NH3)2]OH读作氢氧化二氨合银，则[Ag(NH3)2]Cl应读作氯化二氨合银。向Al3＋、Ag＋的混合溶液中滴加氨水至过量，发生化学反应：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH，Ag＋＋NH3·H2O=AgOH↓＋NH，AgOH＋2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。二、配合物的应用1．检验Fe3＋常用的方法是什么？检验有机物分子中含有醛基常用的试剂有哪些？答案检验Fe3＋常用的方法：取待测溶液少许，加KSCN溶液，若溶液变为血红色，则含有Fe3＋。检验醛基常用试剂：银氨溶液或新制的氢氧化铜碱性悬浊液。2．冶炼金的废水不能任意排放，排放前必须处理。为什么？已知：提取Au的原理为4Au＋8CN－＋2H2O＋O2=4[Au(CN)2]－＋4OH－，再用Zn还原成单质金：Zn＋2[Au(CN)2]－=2Au＋[Zn(CN)4]2－。答案炼金废水中含有配合物[Au(CN)2]－和[Zn(CN)4]2－，它们可电离出有毒的CN－，当H＋与CN－结合生成HCN，毒性更强，可导致鱼类等水生物死亡，因此不能任意排放。3．为什么Au不能溶于浓HNO3、浓HCl和浓H2SO4，但可溶于王水？答案金能溶于王水是因为Au与王水发生如下反应：Au＋4HCl＋HNO3=H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O。4．为什么工业水进入锅炉前都要用三聚磷酸钠(Na5P3O10)处理？答案工业水中含有较多的Ca2＋、Mg2＋等离子，长时间煮沸会生成水垢，加入三聚磷酸钠后三聚磷酸根离子可与Ca2＋、Mg2＋等离子结合生成可溶性稳定配合物，可防止水垢的沉积，以确保锅炉安全。配合物的应用(1)在实验研究中，人们常用形成配合物的方法来检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。(2)在生产中，配合物被广泛应用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。(3)在许多尖端研究领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制等方面，配合物发挥的作用也越来越大。(4)配合物与生物固氮；许多酶的作用与其结构中含有形成配位键的金属离子有关。1．向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应可以用化学方程式：FeCl3＋3KSCN=Fe(SCN)3＋3KCl表示。(1)该反应的类型是________________，生成物中KCl既不是难溶物、难电离物质，也不是易挥发物质，则该反应之所以能够进行是由于生成了________________________的Fe(SCN)3。(2)向上述血红色溶液中继续加入浓KSCN溶液，溶液血红色加深，这是由于________(填字母)。a．与Fe3＋配合的SCN－数目增多b．血红色离子的数目增多c．血红色离子的浓度增大答案(1)复分解反应难电离(2)c解析两种化合物之间相互交换成分，生成另外两种化合物的反应是复分解反应。复分解反应进行的条件为有气体、水、沉淀或难电离的物质生成。颜色的深浅与有色物质的浓度有关。2．某配合物的摩尔质量为260.6g·mol－1，按质量分数计，其中铬元素占20.0%，氨占39.2%，氯元素占40.8%；取25.00mL浓度为0.0520mol·L－1的该配合物的水溶液用0.1210mol·L－1的AgNO3溶液滴定，达到终点时，耗去AgNO3溶液32.50mL。滴加NaOH溶液使该化合物的溶液呈强碱性并加热，未检验到NH3的逸出。求该配合物的化学式。答案由铬元素、氨、氯元素的质量分数之和为100%可知该物质不含其他成分，由此可得出它们的物质的量之比为n(Cr)∶n(NH3)∶n(Cl)＝∶∶≈1∶6∶3。结合该物质的摩尔质量，又因为1mol配合物里所含的可电离的Cl－为mol≈3mol，所以该配合物的化学式为[Cr(NH3)6]Cl3。解析可先根据铬元素、氨、氯元素的质量分数求出它们在配合物中的物质的量之比，再根据Cl－与Ag＋的反应求出处于外界的Cl－的数目，便可求出该配合物的化学式。1．(2020·石家庄高二线上测试)某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是()A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6B．该配合物可能是平面正方形结构C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子与Pt4＋不配位答案C解析在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，以强碱处理无NH3放出，说明Cl－、NH3均处于配合物的内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，A、D错误，C正确；因为配位体在中心原子周围配位时采取对称分布状态以达到能量上的稳定状态，Pt4＋配位数为6，则其空间结构为八面体型，B错误。2．向含等物质的量的[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2的溶液中分别加入过量的AgNO3溶液，生成AgCl沉淀的质量比是()A．1∶2∶3 B．2∶1∶3C．1∶3∶2 D．3∶2∶1答案C解析在配合物外界中的Cl－易发生电离，电离后与AgNO3发生反应Ag＋＋Cl－=AgCl↓，而内界中配离子难以电离，不与AgNO3反应。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，结构如图所示，下列说法不正确的是()A．邻二氮菲中C和N均采取sp2杂化B．该红色配离子中配位数为6C．铁与氮之间的化学键为离子键D．邻二氮菲中所有原子共平面答案C4．在照相底片的定影过程中，未曝光的溴化银(AgBr)常用硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶解，反应的化学方程式为AgBr＋2Na2S2O3=Na3[Ag(S2O3)2]＋NaBr。在废定影液中加入Na2S使Na3[Ag(S2O3)2]中的银转化为Ag2S，使定影液再生。(1)Na3[Ag(S2O3)2]中，存在的化学键有____________(填序号)。①金属键②极性键③非极性键④离子键⑤配位键⑥氢键(2)写出Na2S与Na3[Ag(S2O3)2]反应的化学方程式：_________________________________。答案(1)②③④⑤(2)Na2S＋2Na3[Ag(S2O3)2]=Ag2S↓＋4Na2S2O35．无水CoCl2为深蓝色，吸水后变为粉红色的水合物，水合物受热后又变成无水CoCl2，故常在实验室中用作吸湿剂和空气湿度指示剂。CoCl2＋xH2OCoCl2·xH2O深蓝色粉红色现有65g无水CoCl2，吸水后变成119gCoCl2·xH2O。(1)水合物中x＝______________。(2)若该化合物中Co2＋配位数为6，而且经定量测定得知内界和外界各占有Cl－个数比为1∶1，则其化学式可表示为__________________。答案(1)6(2)[CoCl(H2O)5]Cl·H2O解析(1)xH2O＋CoCl2=CoCl2·xH2OΔm130＋18x18x119g(119－65)g＝，解得：x＝6。(2)该化合物CoCl2·6H2O中Co2＋配位数为6，而且经定量测定得知内界和外界各占有Cl－个数比为1∶1，即各有1个氯离子，则内界中含有1个氯离子和5个水分子；外界有1个氯离子，另外还有1个结晶水，所以化学式可表示为[CoCl(H2O)5]Cl·H2O。题组一配合物的性质与应用1．下列各组离子中因有配离子生成而不能大量共存的是()A．K＋、Na＋、Cl－、NOB．Mg2＋、Ca2＋、SO、OH－C．Fe2＋、Fe3＋、H＋、NOD．Ba2＋、Fe3＋、Cl－、SCN－答案D解析A项中各离子能大量共存；B项中因生成沉淀而不能大量共存；C项中是由于发生氧化还原反应而不能大量共存；D项中Fe3＋与SCN－生成[Fe(SCN)n](3－n)＋而不能大量共存。2．下列过程与配合物的形成无关的是()A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液B．向一定量的AgNO3溶液中加浓氨水至沉淀消失C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液D．向一定量的CuSO4溶液中加浓氨水至沉淀消失答案A解析二氧化硅和氢氧化钠溶液反应生成硅酸钠和水，硅酸钠和水都不是配合物，所以与配合物的形成无关，故选A；银离子和浓氨水反应生成氢氧化银沉淀，氢氧化银能和浓氨水反应生成银氨配合物，所以与配合物的形成有关，故不选B；铁离子和硫氰化钾溶液反应生成硫氰化铁配合物，所以与配合物的形成有关，故不选C；铜离子和浓氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化铜和浓氨水反应生成铜氨配合物，所以与配合物的形成有关，故不选D。3．下列大气污染物中，能与人体血红蛋白中的Fe2＋以配位键结合而引起中毒的气体是()A．SO2B．CO2C．NO2D．CO答案D解析CO能与人体血红蛋白中的Fe2＋以配位键结合，CO与血红蛋白中的Fe2＋配合的能力远远大于O2与血红蛋白中Fe2＋配合的能力，因此CO一旦与血红蛋白中的Fe2＋配合，O2就很难与血红蛋白中的Fe2＋配合，人体出现缺氧现象，即引起人体中毒。4．已知NH3分子可与Cu2＋形成配合物离子[Cu(NH3)4]2＋，则除去硫酸铜溶液中的少量硫酸可选用的试剂是()A．NaOH B．NH3C．BaCl2 D．Cu(OH)2答案D解析除去杂质时不能引入新杂质。如果用NaOH，则引入Na＋；用BaCl2，则引入Cl－；NH3与Cu2＋可形成配离子；Cu(OH)2难溶，且发生反应：H2SO4＋Cu(OH)2=CuSO4＋2H2O。5．有三个组成均为CrCl3·6H2O的配合物，甲为亮绿色，乙为暗绿色，丙为紫色，相同物质的量的甲、乙、丙的水溶液中加入足量的AgNO3溶液，析出AgCl的物质的量之比为2∶1∶3。已知铬的配位数为6，下列说法正确的是()A．甲、乙、丙为同一物质B．配位体均为Cl－C．铬元素均显＋3价D．甲的化学式为[Cr(H2O)6]Cl3答案C解析由题意知，甲、乙、丙分子式相同，结构不同，属于不同的物质；由题意知，此配合物中的配位数均是6，故配体除氯离子外，还有水；该化合物中铬元素化合价相同，均为＋3价。题组二复杂配合物的分析与应用6．如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，下列有关叙述正确的是()A．示意图中的两个氧原子的杂化类型无法确定B．该叶绿素是配合物，中心原子是镁离子C．该叶绿素是配合物，其配体是N元素D．该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物答案B解析由结构示意图知，两个氧原子均形成了两个σ键，故均为sp3杂化，故A错误；Mg的最高化合价为＋2价，而化合物中Mg与4个氮原子形成化学键，由此可以判断该化合物中Mg与N间存在配位键，该物质为配合物，B项正确、D项错误；因氮原子还与碳原子成键，因此只能说氮原子是配位原子而不能说是配体，故C错误。7．配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验，下列说法不正确的是()A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键B．配离子为[Fe(CN)5(NO)]2－，中心原子为Fe3＋，配位数为6，配位原子有C和NC．1mol配合物中σ键数目为12NAD．该配合物为离子化合物，易电离，1mol配合物电离共得到3NA个阴、阳离子答案A解析Na＋与[Fe(CN)5(NO)]2－存在离子键，NO分子、CN－与Fe3＋形成配位键，碳氮之间，氮氧之间存在极性共价键，不存在非极性键，A错误；NO分子、CN－与Fe3＋形成配位键，共有6个，配位原子有C和N，B正确；1mol配合物中σ键数目为(5×2＋1×2)×NA＝12NA，C正确；配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]为离子化合物，电离出2个Na＋与1个[Fe(CN)5(NO)]2－，所以1mol配合物电离共得到3NA个阴、阳离子，D正确。8．铁强化酱油中加有NaFeEDTA，其配离子结构如图，则Fe3＋的配位数为()A．3B．4C．5D．6答案D解析与铁相连的原子有N和O，其中N已形成三个键，故N与Fe之间为配位键；O－也为饱和的化学键，若与铁相连，则只能形成配位键。9．配合物Na3[Fe(CN)6]可用于离子检验，下列说法不正确的是()A．该配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键B．配离子为[Fe(CN)6]3－，中心原子为Fe3＋，配位数为6C．该配合物可以用于检验溶液中的Fe2＋D．该配合物为离子化合物答案A解析配合物Na3[Fe(CN)6]由Na＋和[Fe(CN)6]3－构成，内界[Fe(CN)6]3－和外界Na＋间形成离子键，内界[Fe(CN)6]3－中存在配位键，配位体CN－中存在极性键，但不存在非极性键，故A可与[Fe(CN)6]3－反应生成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2，故该配合物可以用于检验溶液中的Fe2＋，故C正确；配合物Na3[Fe(CN)6]由Na＋和[Fe(CN)6]3－构成的，为离子化合物，故D正确。10．在碱性溶液中，Cu2＋可以与缩二脲形成紫色配离子，其结构如图所示。下列说法错误的是()A．该配离子中非金属元素的电负性大小顺序为O＞N＞C＞HB．该配离子中铜离子的配位数是4，配位原子是N和OC．基态Cu原子的外围电子排布式是3d104s1D．该配离子与水分子形成氢键的原子只有N和O答案D解析根据同周期主族元素的电负性由左到右逐渐增大，同主族元素的电负性由上到下逐渐减小，所以该配离子中的非金属元素的电负性大小顺序为O＞N＞C＞H，A项正确；根据配离子的结构可知，铜离子形成4个共价键，配位原子为N和O，B项正确；根据铜离子的电子排布式可知，基态铜原子的外围电子排布式为3d104s1，C项正确；N原子和O原子可与水11．如图所示，a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。下列叙述正确的是()A．a和b中N原子均采取sp3杂化B．b中Ca2＋的配位数为4C．a中配位原子是C原子D．b中含有共价键、离子键和配位键答案A解析A项，a中N原子有3对σ键电子对，含有1对孤电子对，b中N原子有4对σ键电子对，没有孤电子对，则a、b中N原子均采取sp3杂化，正确；B项，b为配离子，Ca2＋的配位数为6，错误；C项，a不是配合物，错误；D项，钙离子与N、O之间形成配位键，其他原子之间形成共价键，不含离子键，错误。12．酞菁钴近年来被广泛应用于光电材料、非线性光学材料、催化剂等方面。酞菁钴的熔点约为163℃，其结构如图所示(部分化学键未画明)。下列说法正确的是()A．酞菁钴中三种非金属元素的电负性大小顺序为N＞H＞CB．酞菁钴中碳原子的杂化方式有sp2杂化和sp3杂化两种C．与Co(Ⅱ)通过配位键结合的是2号和4号N原子D．酞菁钴一定是离子晶体答案C解析电负性大小顺序为N＞C＞H，A项错误；酞菁钴中碳原子均形成3个σ键，没有孤电子对，均采取sp2杂化，B项错误；N原子形成3个共价键即可达到8电子稳定结构，所以2号和4号N原子与Co(Ⅱ)通过配位键结合，C项正确；从酞菁钴的熔点来看，酞菁钴应该属于分子晶体，D项错误。13．分子中含有两个或两个以上中心原子的配合物称为多核配合物，如图为Co(Ⅱ)双核配合物的内界，下列说法正确的是()A．每个中心原子的配位数均为6B．如图结构中的氯元素为Cl－，则其含有极性键、非极性键和离子键C．配合物中的C原子都是sp2杂化D．如图结构中所有微粒共平面答案A14．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ZnO；所以Zn(OH)2是一种两性氢氧化物。现有四组离子，每组有两种金属离子。请各选一种试剂，将它们两者分开。可供选择的试剂有：A．硫酸B．盐酸C．硝酸D．氢氧化钠溶液E．氨水根据上述内容填写下表：离子组选用试剂(字母代号)沉淀物化学式保留在溶液中的离子(1)Zn2＋和Al3＋(2)Zn2＋和Mg2＋(3)Zn2＋和Ba2＋(4)Mg2＋和Al3＋答案(1)EAl(OH)3[Zn(NH3)4]2＋(2)D(或E)Mg(OH)2ZnO(或[Zn(NH3)4]2＋)(3)ABaSO4Zn2＋(4)DMg(OH)2AlO解析本题给出的知识信息是Zn(OH)2的两性和可生成溶于水的[Zn(NH3)4](OH)2。运用它们的化学性质，选择适当试剂加以分离。(1)Zn2＋和Al3＋的分离：由于Zn(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，不能用酸、碱加以区分，但Zn2＋可与过量氨水反应，生成[Zn(NH3)4]2＋，Al3＋无此性质，可选用氨水(E)为试剂，生成沉淀Al(OH)3，保留在溶液中的离子为[Zn(NH3)4]2＋。(2)Zn2＋和Mg2＋的分离：因Zn(OH)2为两性，Mg(OH)2无两性且为难溶于水的沉淀，可选用NaOH(D)为试剂，将Zn2＋和Mg2＋区分开，沉淀为Mg(OH)2，保留在溶液中的离子为ZnO。此外，还可用氨水(E)予以分离。(3)Zn2＋和Ba2＋的分离：由于BaSO4难溶于水且不溶于酸，而ZnSO4能溶于水，可选用H2SO4(A)为试剂，将Zn2＋和Ba2＋区分开。沉淀为BaSO4，保留在溶液中的离子为Zn2＋。(4)Mg2＋和Al3＋的分离：Al(OH)3有两性，能溶于过量的NaOH溶液中。Mg(OH)2为沉淀，且不溶于过量的NaOH溶液，可选用NaOH(D)为试剂，将Mg2＋和Al3＋区别开。沉淀是Mg(OH)2，保留在溶液中的离子是AlO。15．回答下列问题：(1)将白色CuSO4粉末溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配位数是4的配合物离子，请写出生成此配合物离子的离子方程式：__________________________，蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有__________。(2)CuSO4·5H2O(胆矾)中含有水合铜离子而呈蓝色，写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式(必须将配位键表示出来)：______________________________________________________。(3)向CuSO4溶液中滴加氨水会生成蓝色沉淀，再滴加氨水到沉淀刚好全部溶解可得到