第二单元配合物的形成和应用.doc

第二单元配合物的形成和应用第1课时配合物的形成与结构目标导航1.认识简单配合物的概念及形成条件。 2.掌握配合物的基本组成。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蓝色沉淀且溶于浓氨水(1)写出上述反应的离子方程式。答案Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NHCu(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接受孤电子对的金属离子(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。【议一议】1形成配位化合物的条件是什么？(1)中心原子必须具有空轨道，可以是带电的离子。如Cu(NH3)4SO4中的Cu2，也可以是电中性的原子，如羰基镍Ni(CO)4中的Ni。元素周期表中所有的金属元素都可作为中心原子，而过渡金属原子最符合这一条件，过渡金属最易形成配合物。(2)配位原子必须能提供孤电子对，可以是中性分子，如Cu(NH3)4SO4中的NH3；也可以是带电的离子，如亚铁氰化钾K4Fe(CN)6中的CN。符合这一条件的常见微粒有：分子：CO、NH3、H2O 阴离子：Cl、CN、NO。2请解释下列问题：(1)NH3易与酸反应。(2)氨和三氟化硼(BF3)可以形成配位化合物。答案(1)NH3有孤电子对，可以和H形成稳定的配位键，因此NH3易与酸反应。(2)NH3有孤电子对，BF3中的B原子具有空轨道，两分子间可以形成配位键，如下所示。因此氨和三氟化硼可以形成配位化合物。二、配合物的空间构型1顺反异构配合物Pt(NH3)2Cl2的中心离子是Pt2，配位体是NH3和Cl。(1)Pt(NH3)2Cl2为平面正方形构型，2个相同的配位体在Pt原子的同一侧的称为顺式(常称为“顺铂”)，不在同一侧的称为反式(常称为“反铂”)。分别写出其结构简式。答案(2)顺式、反式Pt(NH3)2Cl2的性质如下表所示：配合物颜色极性在水中的溶解性抗癌活性A棕黄色极性0.257 7 g/100 g H2O有活性B淡黄色非极性0.036 6 g/100 g H2O无活性则配合物A是顺式Pt(NH3)2Cl2，配合物B是反式Pt(NH3)2Cl2。(填“反式”或“顺式”)(3)结论：含有2种或2种以上配位体的配合物，若配位体在空间的排列方式不同，就能形成几种不同构型的配合物，其结构不同，性质也有差异，互为同分异构体。2空间构型过渡金属元素(特别是过渡金属元素的离子)一般都能形成配合物。因为过渡金属原子或离子都有接受孤电子对的空轨道，它们都能与可提供孤电子对的分子或离子以配位键结合形成配合物。如Ag与NH3反应生成Ag(NH3)2，是由于Ag空的5s轨道和5p轨道可以形成2个sp杂化轨道，NH3分子中N原子有一孤电子对，N原子上的孤电子对进入Ag空的sp杂化轨道形成配位键。形成直线形的Ag(NH3)2(如图所示) 配合物的中心原子、配位体的种类和数目的不同，可以形成不同空间构型的配合物。填写下表：配离子配位数空间构型Ag(NH3)22直线形Zn(NH3)424四面体型Ni(CN)424平面正方形AlF636八面体型【议一议】如何判断配合物的空间构型？答案(1)在判断配合物的空间构型时，首先要确定中心原子的轨道杂化类型，结合典型实例的结构示意图再判断其空间构型。(2)如果给定配合物的空间构型，则可推测中心原子的轨道杂化类型。1. 配合物组成【例1】回答下列问题：(1)配合物Ag(NH3)2OH的中心原子是_，配位原子是_，配位数是_，它的电离方程式是_。(2)向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是_。(3)解释加入氨水后，现象发生变化的原因_。答案(1)AgN2Ag(NH3)2OH=Ag(NH3)2OH(2)产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解(3)AgCl存在微弱的溶解：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)，向其中滴加氨水，Ag与NH3能发生如下反应：Ag2NH3=Ag(NH3)2，会使沉淀溶解平衡向右移动，最终因生成Ag(NH3)2Cl而溶解解析在配合物Ag(NH3)2OH中，中心原子是Ag，配位原子是NH3分子中的N原子，配位数是2。由于配合物的内界是以配位键形成的，一般不电离，而内界和外界之间是通过离子键结合的，可以完全电离。归纳总结配合物组成(1)中心原子是提供空轨道接受孤电子对的金属离子(或原子)。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3、Ag、Cu2、Zn2等。(2)配位体是提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl、NH3、H2O等。配位体中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子等。(3)配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。如Fe(CN)64中Fe2的配位数为6。(4)内界和外界：配合物分为内界和外界，中心原子与配位体构成了配合物的内界，通常把它们放在中括号内。配合物的内界是以配位键形成的，一般不电离，内外界之间是离子键，在水中全部电离。变式训练1指出配合物Pt(NH3)4Cl2Cl2的配离子、中心离子、配位体、配位数及配位原子。答案配离子为Pt(NH3)4Cl22，中心原子是Pt4，配位体是NH3、Cl，配位数为6，配位原子为N和Cl。解析配离子指配合物的内界，中心原子指提供空轨道的原子或离子，配位体指提供孤电子对的分子或离子，配位数是配位体的总个数，配位原子指配位体中提供孤电子对的原子。2配合物的空间构型【例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正八面体型答案C解析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。归纳总结1配合物中配离子的空间构型(1)配合物价键理论的要点 中心离子或原子采用杂化轨道成键。 中心离子或原子(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离子或原子杂化方式、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正四面体形Zn(NH3)42CoCl42dsp2平面正方形Ni(CN)42Cu(NH3)426sp3d2正八面体AlF63Co(NH3)632.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”。 变式训练2现有两种配合物晶体Co(NH3)6Cl3和Co(NH3)6ClCl2，请设计实验方案将这两种配合物区别开来。实验方案：_。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固体多的原晶体为Co(NH3)6Cl3，另一种为Co(NH3)6ClCl2解析Co(NH3)6Cl3和Co(NH3)6ClCl2两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)6ClCl2中Co3与6个NH3分子和1个Cl配合成Co(NH3)6Cl2，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。1关于配位键和配合物，下列说法不正确的是()A配位键的形成条件是：含有孤电子对的分子或离子及有空轨道的原子或离子B电子对的给予体称为配位体，电子对的接受体称为中心原子C配位键是共价键的一种特殊类型D过渡元素的金属离子不易形成配合物答案D2下列不属于配位化合物的是()A六氟合铝酸钠B氢氧化二氨合银C六氰合铁酸钾 D十二水硫酸铝钾答案D解析解此类题方法较为灵活，从四个选项中看，我们对十二水硫酸铝钾很熟悉，而对其余三种较为陌生，而D选项物质是由K、Al3、SO及H2O分子组成的离子化合物，所以D肯定不是配位化合物。A选项物质俗称冰晶石，是电解法制铝的助熔剂；C选项物质俗称黄血盐，可用于检验Fe3。3能区别Co(NH3)4Cl2Cl和Co(NH3)4Cl2NO3两种溶液的试剂是( )AAgNO3溶液 BNaOH溶液CCCl4 D浓氨水答案A解析本题主要考查配合物的结构，其中内界和外界之间是离子键，在溶液中完全电离，加入AgNO3溶液，一种试剂产生白色沉淀，另一种试剂无明显现象，可以区别。4指出配合物K2Cu(CN)4的配离子、中心离子、配位体、配位数及配位原子。答案Cu(CN)42Cu2CN4C5Zn(NH3)4SO4中，Zn2与NH3以_相结合，形成配合物的内界为_，_为配合物的外界。Zn2接受4个NH3分子中氮原子提供的孤电子对，形成_个配位键；Zn2提供4个空_杂化轨道接受孤电子对，是_；NH3分子中的氮原子提供孤电子对，是配位原子，NH3分子是_；Zn(NH3)42中Zn2的配位数是_。答案配位键Zn(NH3)42SO4sp3中心原子配位体4解析Zn(NH3)42是四面体构型，因此中心原子(Zn2)发生sp3杂化。经典基础题题组1配位键与配合物1向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是( )A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2的浓度不变B沉淀溶解后，将生成深蓝色的配离子Cu(NH3)42C向反应后的溶液中加入乙醇，溶液没有发生变化D在Cu(NH3)42离子中，Cu2提供孤电子对，NH3提供空轨道答案B解析硫酸铜溶液中加入氨水先生成蓝色沉淀氢氧化铜，继续加入氨水生成Cu(NH3)42，铜离子浓度减小；加入乙醇后有深蓝色晶体Cu(NH3)4SO4H2O析出；在Cu(NH3)42中， NH3分子的氮原子提供孤电子对，Cu2提供空轨道。2下列分子或离子中都存在着配位键的是( )ANH3、H2O BNH、H3OCN2、HClO DCu(NH3)42、PCl3答案B3下列化合物中属于配合物的是( )CuSO45H2OK2PtCl6KClCuCl2Cu(NH2CH2COO)2KClMgCl26H2OCu(CH3COO)2A BC D答案C解析是复盐，分别是甘氨酸铜、醋酸铜盐，均属盐类。4配位化合物简称配合物，它的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物Zn(NH3)4Cl2的中心原子、配位体、中心原子的电荷数和配位数分别为( )AZn2、NH3、2、4BZn2、NH3、1、4CZn2、Cl、2、2DZn2、NH3、2、2答案A解析在Zn(NH3)4Cl2中中心原子为Zn2，配位体为NH3，配位数为4，构成内界Zn(NH3)42。题组2配合物的结构与性质5下列配离子的空间构型和中心原子的杂化类型都正确的是( )ACu(NH3)2平面三角形sp杂化BZn(NH3)42平面正方形sp3杂化CZnCl42正四面体sp3杂化DFe(CN)64正八面体sp杂化答案C解析选项A中Cu为sp杂化，空间构型为直线形；选项B、C中Zn2为sp3杂化，空间构型为正四面体，选项C正确；选项D中配位数为6，空间构型为正八面体，不可能为sp杂化。6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溶液中加入氨水至沉淀消失 C向Fe3溶液中加入KSCN溶液D向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失答案A解析A项，SiO2为酸性氧化物，能与强碱(如NaOH)溶液反应，生成可溶性的硅酸盐，不形成配合物；B项，可形成 Ag(NH3)2离子；C项，可形成Fe(SCN)2等离子；D项，可形成Cu(NH3)42离子；B、C、D项均与形成配合物有关。 7在照相底片定影时，硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液能溶解掉未起反应的溴化银，这是因为银离子与硫代硫酸根离子生成配离子，银离子的配位数为2，若硫代硫酸钠与溴化银刚好完全反应，则所得溶液中的溶质为()AAg(S2O3)2Br和NaBrBNa3Ag(S2O3)2CNa3Ag(S2O3)2和NaBrDNaAg(S2O3)2答案C解析由题意知Na2S2O3和AgBr反应，生成配离子，银离子的配位数为2，则有Ag(S2O3)23，则可知反应方程式为2Na2S2O3AgBr=Na3Ag(S2O3)2NaBr。8铂的两种化合物a和b，其中b为a为实验测得a和b具有不同的特性：a具有抗癌作用，而b没有。则下列关于a、b的叙述正确的是( )a和b属于同一种物质a和b互为同分异构体a和b的空间构型是平面四边形a和b的空间构型是四面体A BC D答案C解析本题考查配合物的异构体的相关知识。因为a和b具有不同的特性，所以a和b一定不是同一种物质；性质不同说明结构不同，而a和b的分子式相同，故二者为同分异构体；a和b若为四面体，则没有这两种异构体，因此a和b只能是平面四边形。9在Ag(NH3)2中，Ag与配位体形成配位键时，其杂化轨道类型是( )Asp Bsp2Csp3 Ddsp2答案A解析Ag是以空的5s、5p轨道形成sp杂化轨道，接受NH3提供的孤电子对。103价Co的八面体配合物CoClmnNH3，中心原子的配位数为6。若1 mol配合物与AgNO3溶液作用，生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值为()Am1，n5 Bm3，n4Cm5，n1 Dm4，n5答案B解析本题考查的是对配合物空间构型的判断。1 mol配合物与AgNO3溶液作用生成1 mol AgCl，说明该配合物的外界有一个Cl，即配离子为1价，可写出CoClm1(NH3)nCl，由Co的化合价为3价和中心原子的配位数为6，可推得m3，n4。故正确答案为B。能力提升题11(1)指出配合物K2Cu(CN)4的配离子、中心离子、配位体、配位数。(2)在Fe(CN)63配离子中，中心离子的配位数为_，配离子的立体构型是_。(3)配合物Cr(H2O)4Br2Br2H2O中，中心离子的化合价为_，配离子的电荷数为_。答案(1)见解析(2)6正八面体(3)31解析(1)配离子：Cu(CN)42；中心离子：Cu2；配位体：CN；配位数：4。(2)中心离子的配位数为：6；配位体的立体构型：正八面体。(3)中心离子是Cr3，配离子是Cr(H2O)4Br2，配位体是H2O和Br。故中心离子的化合价为3；配离子的电荷数为1。12(1)在配合物Fe(SCN)2中，提供空轨道接受孤电子对的粒子是_，画出配合物离子Cu(NH3)42中的配位键_。(2)根据价层电子对互斥模型，H3O的分子空间结构为_，BF3的空间结构为_。(3)按要求写出由第2周期元素为中心原子，通过sp3杂化形成中性分子的化学式：(各写一种)正四面体分子_，三角锥型分子_，V形分子_。答案(1)Fe3(2)三角锥型平面正三角形(3)CH4或CF4NH3或NF3H2O 解析H3O中有三个成键电子对，一个孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥作用大于成键电子对之间的排斥作用，故H3O呈三角锥型。BF3中包含有三个成键电子对，不含孤电子对，三个电子对之间的排斥作用相同，故BF3分子呈平面正三角形。13水是生命之源，它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。(1)写出与H2O分子电子数相等的微粒_(写一个即可)。(2)水分子在特定条件下容易得到一个H，形成水合氢离子(H3O)。下列对上述过程的描述不合理的是_。A氧原子的