无机化学配位平衡

无机化学配位平衡第一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三14-1配合物的基本概念一、基本概念

1、配离子

由一个简单的阳离子或原子与一定数目的阴离子或中性分子以配位键结合成的复杂离子称为配离子或络离子。如：[Cu(NH3)4]2+、[Co(NH3)6]3+——配阳离子[FeF6]3-、[AuCl4]-——配阴离子

2023/6/10第二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三2、配位化合物

配离子与带相反电荷的离子组成的电中性化合物称为配位化合物或配合物、络合物。如：[Cu(NH3)4]SO4、Na3[FeF6]等。有时一些配合物就是不带电荷的电中性化合物。如：Ni(CO)4、Fe(CO)5、[CoCl3(NH3)3]等。配离子与配合物常不作严格区别，有时也把配离子称为配合物。2023/6/10第三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三

3、复盐——溶于水后只以简单离子或分子形式存在。如：KAl(SO4)2•12H2O。而配位化合物溶于水后，仍以配离子或配合物形式存在。[Cu(NH3)4]SO4+BaCl2→BaSO4↓(白)+NaOH→无Cu(OH)2↓CuSO4+BaCl2→BaSO4↓(白)+NaOH→Cu(OH)2↓(浅蓝)2023/6/10第四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三二、配位化合物的组成由配离子组成的配合物是由内界和外界组成。电中性的配合物只有内界。如：2023/6/10第五页，共三十七页，编辑于2023年，星期三1、中心离子(M)

M是配合物的核心部分，位于配离子的中心。一般是金属阳离子，如：Fe2+、Cu2+、Co3+等。但也有少数M为中性原子，如：Ni(CO)4中的Ni。2、配体(L)

L是与中心离子结合的阴离子或中性分子。如：CN-、NH3、CO、X-等。2023/6/10第六页，共三十七页，编辑于2023年，星期三3、内界

内界是配位体的核心部分，由M和L组成，常用[]表示。4、外界

外界是除内界以外的部份。它距中心离子较远。5、配位剂

提供配体的物质称为配位剂。如：NaOH、KCN等。有时配位剂本身就是配体。如：NH3、CO、H2O

等。2023/6/10第七页，共三十七页，编辑于2023年，星期三6、配位原子

在配体中与中心离子(或原子)直接以配位键结合的原子称为配位原子。如：NH3中的N，H2O中O，CN-中的C等。配位原子通常是电负性较大且有孤对电子的非金属元素，如：F、Cl、Br、I、O、S、N、P、C等。它们能够提供孤对电子给中心离子(或原子)而形成配位键。2023/6/10第八页，共三十七页，编辑于2023年，星期三7、单齿配体——一个配体只提供一个配位原子。

如：CN-、OH-、NH3、X-等。8、多齿配体——一个配体能提供两个或两个以上的配位原子。2023/6/10第九页，共三十七页，编辑于2023年，星期三

9、简单配合物和螯合物

简单配合物：一个中心离子与单齿配体形成的配合物，配合物中无环。如

螯合物：一个中心离子与多齿配体成键形成的具有环状结构的配合物。

螯合剂：能形成螯合物的多齿配体。螯合剂中常含有N、O、S、P等配位原子。螯合物的稳定性高，应用广泛。

如［Cu(en)2］2+CaY2－（Y—EDTA）2023/6/10第十页，共三十七页，编辑于2023年，星期三CaY2－的结构［Cu(en)2］2+的结构2023/6/10第十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三10、配离子的电荷

配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷之代数和。配离子的电荷可以=0，如：[PtCl2(NH3)3]<0，如：[Fe(CN)6]4-

>0，如：[Cu(NH3)4]2+2023/6/10第十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三11、配位数

直接同中心离子(或原子)结合的配位原子总数称为该中心离子(或原子)的配位数。

一般常见的配位数有2、4、6，而1、3、5、7、8等较少见。如：[Ag(CN)2]-Ag+的配位数为2[Cu(NH3)4]2+Cu2+的配位数为4[Fe(CN)6]4-Fe2+的配位数为6

2023/6/10第十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三影响配位数的因素（1）中心离子的电荷数中心离子的电荷数+1+2+3+4常见配位数2468（2）中心离子的半径周期12 3 4 5最高配位数 2 4 6 6 8（3）配体的半径一般而言，配位数随着配为半径的增加而减少。例：[AlF6]3-[AlCl4]-（4）外界条件（浓度、温度）一般，配体浓度越大，反应温度越低，有利于形成高配位的配离子。2023/6/10第十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三三、配位化合物的命名1.含配阳离子的配合物：外界+“化/酸”+内界。含配阴离子的配合物：内界+“酸”+外界。2.内界或电中性配合物：配体+“合”+中心离子(或原子)。3.配体中，先阴后中，且不同配体间用“•”分开。4.配体个数用：一、二、三等表示。5.中心离子(原子)的氧化值用带括号的罗马数字表示，如(II)、(III)、(IV)等。注意：OH——羟基；CO——羰基。2023/6/10第十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期三例：[Cu(NH3)4]SO4K4[Fe(CN)6][Co(NO2)3(NH3)3][Fe(CO)5]H2[SiF6][Cr(NH3)6]3+[Cu(NH3)4][PtCl4]三硝基三氨合钴(III)五羰基合铁六氟合硅(IV)酸六氨合铬(III)配离子四氯合铂(II)酸四氨合铜(II)[Co(NH3)6]Cl3

[Co(NH3)5(H2O)]Cl3三氯化六氨合钴(Ⅲ)三氯化五氨

一水合钴(III)硫酸四氨合铜(Ⅱ)六氰合铁(Ⅱ)酸钾2023/6/10第十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期三[Pt(NO2)(NH3)(NH2OH)(Py)]Cl一氯化一硝基一氨一羟氨一吡啶合铂（II）2023/6/10第十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期三14-2-1稳定常数的表示方法一、配离子的离解平衡实验例子：[Cu(NH3)4]SO4+NaOH→Cu(OH)2无+Na2S→CuS↓(黑)[Cu2+][OH-]2<Ksp(=2.2×10-20)[Cu2+][S2-]>Ksp(=6.3×10-36)[Ag(NH3)2]+[Ag(CN)2]-[Co(NH3)6]3+[Co(NH3)6]2+K不稳10-7.0510-21.210-35.210-5.11稳定性<>14-2配位平衡及其移动2023/6/10第十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期三二、配离子的稳定常数2023/6/10第十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期三三、逐级稳定常数2023/6/10第二十页，共三十七页，编辑于2023年，星期三四累积稳定常数2023/6/10第二十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三14-2-2配离子平衡浓度的计算、

配位平衡的移动一、判断配合反应进行的程度和方向二、计算配合物溶液中有关离子的浓度三、配离子与沉淀间的转化四、利用K稳值计算有关电对的电极电势2023/6/10第二十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三一、判断配合反应进行的程度和方向例1.配合反应问题：该配合反应向那一个方向进行？解决方法：可以根据配合物[Ag(NH3)2]+和[Ag(CN)2]-的稳定常数（K稳），求出上述反应的平衡常数来判断。=1014.15=1.1×1014结论：∵Ko很大，∴反应正向进行。一般而言，由较不稳定的配离子转化成较稳定的配离子是很容易进行的。2023/6/10第二十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三第三，将平衡时的各离子浓度代入平衡常数表达式中。第二，写出有关反应方程式，把平衡时的浓度表示出来。首先，找出初始浓度。例2计算溶液中与1.0×10-3mol·L-1[Cu(NH3)4]2+和1.0mol·L-1NH3处于平衡状态的游离Cu2+浓度。已知：K稳=2.09×1013解：二、计算配合物溶液中有关离子的浓度平衡x1.01.0×10-3Cu2++4NH3[Cu(NH3)4]2+2023/6/10第二十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三第二，写出有关反应方程式，把平衡时的浓度表示出来。配合前0.021.0反应

几乎全部

2×0.020.02平衡

x

1-0.04+2x

0.02-x第三，将平衡时的各离子浓度代入平衡常数表达式中。首先，找出初始浓度。例3.在1mL,0.04mol·L-1AgNO3溶液中，加入1mL,2mol·L-1NH3·H2O溶液，计算平衡后溶液中的Ag+离子浓度是多少？解：AgNO31mL,0.04mol·L-1

NH3·H2O1mL,2mol·L-1

混合0.02mol·L-1

1mol·L-1

2023/6/10第二十五页，共三十七页，编辑于2023年，星期三三、配离子与沉淀之间的转化例4在1L含有1.0×10-3mol·L-1[Cu(NH3)4]2+和1.0mol·L-1NH3溶液中加入0.001molNaOH,有无Cu(OH)2沉淀生成？若加入0.001molNa2S,有无CuS沉淀生成？(已知：Ksp,Cu(OH)2=2.2×10-20,Ksp,CuS=6.3×10-36)找出体系中阳离子和阴离子的浓度2023/6/10第二十六页，共三十七页，编辑于2023年，星期三（1）[Cu2+]=4.8×10-17mol·L-1[OH-]=[NaOH]=0.001mol·L-1∵[Cu2+]×[OH-]2=4.8×10-17×0.0012

=4.8×10-23<Ksp,Cu(OH)2∴无Cu(OH)2沉淀生成（2）[S2-]=[Na2S]=0.001mol·L-1[Cu2+]×[S2-]=4.8×10-17×0.001=4.8×10-20>Ksp,CuS∴有CuS沉淀生成2023/6/10第二十七页，共三十七页，编辑于2023年，星期三C·M·V例5100mL,1.0mol·L-1NH3能溶解多少克AgBr.已知：Ksp,AgBr=5.0×10-13,MAgBr=188g·mol-1

解：首先，写出溶解反应方程式设能溶解AgBrxmol·L-1平衡x1-2xxx=K稳·Kspx=2.4×10-3mol·L-1=2.4×10-3×188×0.1=0.044(g)C(mol·L-1

)·M(g·mol-1)·V(L)=1.12×107×5.0×10-13能溶解，WAgBr=2023/6/10第二十八页，共三十七页，编辑于2023年，星期三[例6]

在1LNaCN溶液中若要溶解23.48gAgI，问：NaCN的起始浓度至少应为多少？[解]0.100开始0.1000.100X-0.1002x-0.200=1.410-4;x=0.20014mol·L-1C(NaCN)＞0.20014mol·L-1

2023/6/10第二十九页，共三十七页，编辑于2023年，星期三实验演示2023/6/10第三十页，共三十七页，编辑于2023年，星期三四、利用K稳值计算有关电对的电极电势例72023/6/10第三十一页，共三十七页，编辑于2023年，星期三涉及电对：

解:将它们组成原电池，平衡时，电动势为零。2023/6/10第三十二页，共三十七页，编辑于2023年，星期三2023/6/10第三十三页，共三十七页，编辑于2023年，星期三例：1.向1.0Lc(AgNO3)=0.1mol·L-1的硝酸银溶液中加入0.10molKCl生成AgCl沉淀，若要使AgCl沉淀刚好溶解，问溶液中氨水的浓度c(NH3).2.向上述已溶解了AgCl溶液中加入0.10molKI，问能否产生AgI沉淀？如能生成沉淀则至少需要加入多少KCN才能使AgI恰好溶解？（假如加入个试剂时溶液的体积不变）已知：2023/6/10第三十四页，共三十七页，编辑于2023年，星期三始：0.1x反应：x-0.120.10.1平：x-0.2+2y0.1-y0.1-y溶解反应平：x-0.2