2019_2020年高中化学专题4第2单元配合物的形成和应用教案苏教版选修3.docx

第二单元配合物的形成和应用目标与素养：1.知道简单配合物的基本组成和形成条件。(微观探析)2.理解配合物的结构与性质之间的关系。(宏观辨识)3.认识配合物在生产生活和科学研究方面的广泛应用。(社会责任)一、配合物的形成1按表中实验操作步骤完成实验，并填写下表：实验操作步骤实验现象三支试管中先生成蓝色沉淀之后随浓氨水的滴入，沉淀逐渐溶解，最后变为深蓝色溶液结论生成Cu(OH)2蓝色沉淀且沉淀溶于浓氨水(1)写出上述反应的离子方程式。Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH；Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O。(2)Cu(NH3)42(配离子)的形成：氨分子中氮原子的孤电子对进入Cu2的空轨道，Cu2与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤电子对形成配位键。配离子Cu(NH3)42可表示为(如图所示)。2配位化合物的概念由提供孤电子对的配位体与接受孤电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物。配合物是配位化合物的简称。如Cu(NH3)4SO4、Ag(NH3)2OH、NH4Cl等均为配合物。3配合物Cu(NH3)4SO4的组成如下图所示：(1)中心原子是提供空轨道的金属离子(或原子)。(2)配位体是提供孤电子对的阴离子或分子。(3)配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。(4)内界和外界：配合物分为内界和外界。4形成条件(1)配位体有孤电子对；如中性分子H2O、NH3、CO等；离子有F、Cl、CN等。(2)中心原子有空轨道；如Fe3、Cu2、Ag、Zn2等。5配合物异构现象(1)产生异构现象的原因含有两种或两种以上配位体。配位体空间排列方式不同。(2) (3)异构体的性质顺、反异构体在颜色、极性、溶解性、活性等方面都有差异。二、配合物的应用1在实验研究方面的应用(1)检验金属离子：如可用KSCN溶液检验Fe3的存在，Fe3nSCNFe(SCN)n(3n)(血红色溶液)；可用Ag(NH3)2OH溶液检验醛基的存在。(2)分离物质：如将CuSO4和Fe2(SO4)3混合液中CuSO4与Fe2(SO4)3分离开，可用浓氨水，Cu2生成Cu(NH3)42。(3)定量测定物质的组成。(4)溶解某些特殊物质：金和铂之所以能溶于王水中，也是与生成配离子的反应有关。AuHNO34HCl=HAuCl4NO2H2O3Pt4HNO318HCl=3H2PtCl64NO8H2O2在生产方面中的应用在生产中，配合物被广泛用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼等领域。3应用于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。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)Cu(NH3)42中含有配位键，共价键和离子键。()(2)所有配合物均有内界和外界。()(3)NH中配位键与共价键的键能相同。()(4)Ag(NH3)2OH的配位数为2，配位原子为N。()答案(1)(2)(3)(4)2下列微粒：H3OB(OH)4CH3COONH3CH4中，存在配位键的是()ABCDA水分子中各原子已达到稳定结构，H3O是H和H2O中的O形成配位键，B(OH)4是3个OH与B原子形成3个共价键，还有1个OH的O与B形成配位键，而其他的均不存在配位键。3在Fe3、Cu2、Zn2、Ag、H2O、NH3、F、CN、CO中，哪些可以作为中心原子或离子？哪些可以作为配位体？答案中心原子或离子：Fe3、Cu2、Zn2、Ag；配位体：H2O、NH3、F、CN、CO。配合物的组成与结构1.配位键(1)配位键实质是一种特殊的共价键，在配位键中一方提供孤电子对，另一方具有能接受孤电子对的空轨道。(2)配位键与普通共价键只是在形成过程上有所不同。配位键的共用电子对由成键原子单方面提供，普通共价键的共用电子对则由成键原子双方共同提供，但实质是相同的，都是成键原子双方共用，如NH中4个NH键完全等同。2配合物的组成配合物Cu(NH3)4SO4的组成如下图所示。(1)中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。(2)配位体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。阴离子：如X(卤素离子)、OH、SCN、CN、RCOO等。分子：如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。原子：常为A、A 、A族元素的原子。(3)配位数：直接同中心原子配位的原子或离子的数目叫中心原子的配位数。如Fe(CN)64中Fe2的配位数为6，Cu(NH3)4Cl2中Cu2的配位数为4。(4)配合物离子的电荷数等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如Co(NH3)5Cln中，中心离子为Co3，n2。3配合物在水溶液中的电离情况配合物中外界离子能电离出来，而内界离子不能电离出去，通过实验及其数据可以确定内界和外界离子的个数，从而可以确定其配离子、中心原子和配位体。模型认知：配合物的结构(1)配合物价键理论的要点中心原子采用杂化轨道成键。中心原子(M)有杂化后的空轨道；配位体(L)有孤电子对；二者形成配位键ML。配合物中内界的空间构型与中心原子杂化方式、配位数的多少有关。(2)常见配离子的空间构型配位数杂化轨道类型空间构型结构示意图实例2sp直线形Ag(NH3)2Cu(NH3)24sp3正四面体型Zn(NH3)42CoCl426d2sp3正八面体AlF63Co(NH3)63(3)配合物中的异构现象化学组成相同的配合物可以有不同的结构，这就是配合物的异构现象。主要是指化学组成相同，仅仅由于配体围绕中心离子的位置不同而产生的结构、性质不同的几何异构体。含有两种或两种以上配位体的配合物，若配位体在空间排列方式不同，就能形成不同几何构型的配合物。对于配位数为4的配离子MA2B2n，若其空间构型为四面体型，则不存在同分异构现象；若其空间构型为平面四边形，则有两种同分异构体，相同配位体位于邻位的称为“顺式”，相同配位体位于对位的称为“反式”。【典例1】回答下列问题：(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物提供孤电子对的原子是_。(2)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3BF3，_原子提供孤电子对，_原子提供空轨道。写出NH3BF3的结构式，并用“”表示出配位键_。(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内存在_(填字母)。a离子键 B配位键c共价键(4)(2019全国卷)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为_，其中Fe的配位数为_。解析(1)BCl3分子中的B原子的1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化形成3个sp2杂化轨道。B原子还有1个空轨道(未杂化的2p轨道)，所以B原子与X形成配位键时，X应提供孤电子对。(2)NH3中N原子为sp3杂化，N原子上有一对孤电子对，BF3中B原子为sp2杂化，杂化轨道与F原子形成3个共价键，故有一个2p空轨道，与NH3形成配位键。(3)(NH4)2SO4中，NH存在配位键、共价键，表示为，SO与NH之间以离子键结合。 故N2H6SO4中，N2H存在配位键、共价键，表示为，SO与N2H之间以离子键结合。答案(1)X(2)NB (3)abc(4) 4配位键的判断依据是原子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对。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()ACo(NH3)4Cl2ClBCo(NH3)3Cl3CCo(NH3)6Cl3DCo(NH3)5ClCl2B配合物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在Cl ，加入AgNO3溶液即有AgCl沉淀产生。对于B项配合物分子Co(NH3)3Cl3，Co3、NH3、Cl全处于内界，很难电离，不存在Cl，所以不生成AgCl沉淀。故选B。2已知Zn2的4s和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么ZnCl42的空间构型为()A直线形B平面正方形C正四面体型D正八面体型C本题考查杂化轨道类型与配合物的空间构型的关系。Zn2的4s和4p轨道形成的4个sp3杂化轨道，与4个Cl形成4个配位键，所以ZnCl42的空间构型为正四面体型。3现有两种配合物晶体Co(NH3)6Cl3和Co(NH3)5ClCl2，请设计实验方案将这两种配合物区别开来。实验方案：_。解析Co(NH3)6Cl3和Co(NH3)5ClCl2两种配合物晶体是同分异构体，组成元素和相应个数完全相同，但结构却不同。在Co(NH3)6Cl3中Co3与6个NH3分子配合成Co(NH3)63，3个Cl都是外界离子。Co(NH3)5ClCl2中Co3与5个NH3分子和1个Cl配合成Co(NH3)5Cl2，只有2个Cl是外界离子。由于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结合，在溶液中能够完全电离。不难看出，相同质量的两种晶体在溶液中能够电离出的Cl数是不同的，我们可以利用这一点进行鉴别。答案称取相同质量的两种晶体分别配成溶液，向两种溶液中分别滴加足量的AgNO3溶液，静置、过滤、干燥、称量，所得AgCl固体多的晶体为Co(NH3)6Cl3，另一种为Co(NH3)5ClCl2配合物的应用1.工业生产中的应用(1)湿法冶金：可以用配合物的溶液直接从矿石中把金属浸取出来，再用适当的还原剂还原成金属单质。(2)分离和提纯：由于制备高纯物质的需要，对于那些性质相近的稀有金属，常利用生成配合物来扩大一些性质上的差别，从而达到分离、提纯的目的。(3)设计合成具有特殊功能的分子，如光储材料，超导材料，抗癌药物等。2定量分析中的应用(1)检验离子的特效试剂：通常利用整合剂与某些金属离子生成有色难溶的内络盐，作为检验这些离子的特征反应。(2)隐藏剂：多种金属离子共同存在时，要测定其中一金属离子，由于其他金属离子往往会与试剂发生同类型反应而干扰测定，因此常用配合物来防止杂质离子的干扰。(3)有机沉淀剂：某些配合物和金属离子在水中形成溶解度极小的内络盐沉淀，可以提高分析的精确度。(4)萃取分离：当金属离子与有机整合剂形成内络盐时，一方面由于它不带电，另一方面又由于有机配体在金属离子的外围且极性极小，具有疏水性，因而难溶于水，易溶于有机溶剂。利用这一性质就可将某些金属离子从水溶液中萃取到有机溶剂中。3在合成中的应用配合催化剂活性高，选择性好，在合成工业中用途广泛。配合物与生物固氮。4在生物体中的应用许多酶的作用与其结构中含有形成配合物的金属离子有关。科学探究：通过配合反应检验金属离子实验步骤实验现象溶液变成血红色出现沉淀并得到无色溶液开始出现沉淀，继续滴加沉淀又减少，得红褐色沉淀和深蓝色溶液反应的方程式Fe3nSCN=Fe(SCN)n(3n)Cu22OH=Cu(OH)2；Fe33OH=Fe(OH)3Cu22NH3H2O=2NHCu(OH)2；Fe33NH3H2O=3NHFe(OH)3；Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O【典例2】向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应可以用方程式FeCl33KSCN=Fe(SCN)33KCl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)经研究表明，Fe(SCN)3是配合物，Fe3与SCN不仅能以13的个数比配合，还能以其他个数比配合。请按要求填空：所得Fe3和SCN的配合物中，主要是Fe3与SCN以个数比11配合所得离子显血红色。该离子的离子符号是_，含该离子的配合物的化学式是_。若Fe3与SCN以个数比15配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学方程式可以表示为_。(3)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。该反应进行的条件为有气体、沉淀或难电离物质生成。颜色的深浅与有色物质的浓度有关。答案(1)复分解反应难电离(2)Fe(SCN)2Fe(SCN)Cl2FeCl35KSCN=3KClK2Fe(SCN)5(3)c4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)42。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)42，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)42。(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则能溶于水，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。答案(1)EAl(OH)3Zn(NH3)42(2)D(或E)Mg(OH)2ZnO或Zn(NH3)42(3)ABaSO4Zn2(4)DMg(OH)2AlO1配合物在许多方面有着广泛的应用。下列叙述不正确的是()A以Mg2为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用BFe2的卟啉配合物是输送O2的血红素CAg(NH3)2是化学镀银的有效成分D向溶液中逐滴加入氨水，可除去硫酸锌溶液中的Cu2DD项中Cu2和NH3可形成Cu(NH3)42，Zn2也可和NH3形成Zn(NH3)42。2下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是()A配位化合物中必定存在配位键B配位化合物中只有配位键CCu(H2O)42中的Cu2提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键D配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用B配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2提供空轨道，H2O中的O原子提供孤电子对，两者结合形成配位键。3既有离子键又有共价键和配位键的化合物是()ANH4NO3BNaOHCH2SO4DH2OA此物质应是离子化合物，H2SO4、H2O是共价化合物，不符合题意。铵根离子中有四个共价键，其中一个是配位键。4某物质的实验式为PtCl42NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，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CCl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C在PtCl42NH3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，则其空间构型为八面体型，B错误。5(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的配合离子，请写出生成此配合离子的离子方程式_，蓝色溶液中的阳离子内存在的全部化学键类型有_。(2)CuSO45H2O(胆矾)中含有水合铜离子因而呈蓝色，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深蓝色溶液，继续向其中加入极性较小的乙醇可以生成深蓝色的Cu(NH3)4SO4H2O沉淀。下