3.4.1配合物课件高二化学人教版选择性必修2

选择性必修2第三章晶体结构与性质第四节

配合物与超分子无水CuSO4固体是白色的，但CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的，为什么呢？CuSO4

CuSO4·5H2O

学习

目标第1课时

配合物PART01PART02能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法，能判断常见的配合物；能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结构决定性质”的认知模型固体①CuSO4②CuCl2③CuBr2④NaCl⑤K2SO4⑥KBr颜色白色绿色深褐色白色白色白色【实验3-2】

实验证明，硫酸铜晶体和Cu2+的水溶液呈蓝色，实际上是Cu2+和H2O形成的[Cu(H2O)4]2+呈蓝色。[Cu(H2O)4]2+叫做四水合铜离子。思考：Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢？结论：固态二价铜盐不一定显蓝色，溶液呈蓝色与Cu2+和H2O有关，与SO42-、Cl-、Br-、Na+、K+无关。结论修正：Cu2+在水溶液中常显蓝色。CuSO4·5H2O晶体CuCl2·2H2O晶体蓝色绿色CuSO4·5H2O晶体显蓝色;CuCl2·2H2O晶体显绿色。理论解释：Cu2+与水结合显蓝色或绿色规律：结晶水少→多，晶体颜色绿→蓝Cu2+的价层电子构型：[Cu(H2O)4]2+的形成激发杂化H2OH2OH2OH2O配位键3d9,4s和4p轨道是空的。孤电子对Cu2++4H2O[

Cu(H2O)4]2+拓展分析CuOH2

H2OH2O2+OH2胆矾

(CuSO4·5H2O)可写

[Cu(H2O)4]SO4·H2O依据反应NH3

+H＋

=NH4

＋

，讨论NH3是如何与H＋形成NH4＋的？配位键：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。实质上是一种特殊的共价键。1.概念：由一个原子单独提供孤电子对，另一个原子提供空轨道而形成的化学键，即“电子对给予—接受”键。实质上是一种特殊的共价键。2.形成条件：①成键原子一方要有孤电子对②成键原子另一方必须有空轨道一.配位键

一般是过渡金属的原子或离子如：Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co3+、Ni;还有H+、Al3+、B、Mg2+等主族元素。如NH3,H2O,CO,有机胺等分子；卤离子、OH－

,CN－

,SCN－等离子。思考：结合H3O+的形成，思考配位键的形成过程?配位键与一般共价键有何异同?3、形成过程：中心原子(离子)空的价层轨道首先进行杂化，然后以空的杂化轨道接受配体提供的孤电子对，从而形成配位键。故其结构式也可表示为NH4+的空间结构是正四面体形配位键一般是共价单键，属于σ键。思考：NH4﹢中的4个N-H(键能、键长和键角)完全相同，4、特点：配位键是一种特殊的共价键，具有方向性和饱和性。配位键与共价键性质完全相同。配位键中的共用电子对是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方提供的。配位键一般是共价单键，属于σ键。5、表示方法：(A提供孤电子对)A→B(B提供空轨道)或A—B电子对给予体电子对接受体读法：四水合铜离子多数金属原子的配位数等于它的电荷的2倍。（经验规律)规律：一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。二、配位化合物：1.概念：

把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等。(1)中心原子(离子)：提供空轨道的金属离子或原子。一般是过渡金属,必须有空轨道。(2)配位体：含孤电子对的分子或离子，如NH3、H2O、CO、Cl-、SCN-、CN-(多个原子有孤电子对，电负性小的提供；如CO、CN－、SCN－)2.组成：

配合物由内界和外界构成，配合单元是内界，内界由中心和配体构成。外界是带异号电荷的离子。(3)配位原子：配位体中具有孤电子对的原子C、O、N、P、S、X等，一般是ⅤA

ⅥA

ⅦA的非金属原子(4)配位数：直接同中心原子配位的分子或原子数目，一般是2、4、6、8(5)配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，如[Fe(SCN)6]3-技巧：配合物中心原子一般为金属原子/离子，且中心金属原子提供空轨道！对于配合物，内界与外界以离子键结合，在水中完全电离。外界在水溶液中易电离，但内界却难电离，内界较稳定。如[Co(NH3)5Cl]Cl2=[Co(NH3)5C1]2++2C1—内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl—不能被Ag+沉淀，只有外界的Cl—才能与AgNO3溶液反应产生沉淀。[Cu（NH3）4]

SO4内界（配离子）配合物外界(离子）配位体配位数配位原子中心原子[Cu(NH3)4]SO4＝

[Cu(H2O)4]2++SO42-配合物结构小结：(1)配合物必须有内界，可以无外界。含中性配合单元的配合物没有外界；如

Ni(CO)4,Fe(CO)5(2)中心粒子可以是阳离子，也可以是中性原子；(3)配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种，整个配合物电中性。(4)对于具有内外界的配合物，内外界之间以离子键结合，在水溶液中内外界之间完全电离，但内界离子较稳定一般不能电离出来。(5)配位化合物一定含有配位键,但含有配位键的化合物不一定是配位化合物,例如：CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5NH4Cl等铵盐中铵根离子虽有配位键。但一般不认为是配合物。

配合物内界外界中心粒子配位体配位数[Ag(NH3)2]OH氢氧化二氨合银K3[Fe(CN)6][Co(NH3)5Cl]Cl2Ni(CO)4请根据给出的配合物完成下表[Ag(NH3)2]＋OH-Ag+NH32[Fe(CN)6]3－K＋Fe3＋CN－6[Co(NH3)5Cl]2＋Cl－Co3＋NH3、Cl－64无NiCONi(CO)4六氰合铁酸钾四羰基镍思考与讨论:①配离子念法：配位数→配体名称→合→中心原子(离子)名称②配合物念法：类似酸、碱、盐(无氧酸盐为某化某，含氧酸盐为某酸某)配体的命名配体名称配体名称H2O水OH-羟NH3氨CN-氰CO羰基SCN-硫氰F-氟en乙二胺Cl-氯py吡啶①、配离子：[Cu(NH3)4]2+、[Ag(NH3)2]+③、配合分子：Ni(CO)4、Fe(CO)5②、配合物：配盐：[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]Cl配酸：H2[AuCl4]、H2[PtCl6]配碱：[Cu(NH3)4](OH)2、[Ag(NH3)2]OH3、常见配合物与配离子：补充：配合物中配位数的确定：注意：有时配位体数并不一定等于配位数（单基配位体：配位数等于配体数，

多基配位体不一定。如二乙二胺亚铁离子，配位数为4，配位体数为2）5、有时配位体数并不一定等于配位数

单基配位体(只有一个配位原子的配位体）：配位数=配体数

多基配位体（有两个或多个配位原子的配位体）则不等。如二乙二胺亚铁离子，配位数为4，

配位体数为2注意：配位数不一定等于配位键或配体的数目。（单基配位体：配位数等于配体数，

多基配位体不一定。如：二乙二胺亚铁离子[Fe(en)2]2+，配位数为4，配位体数为2）如：[BF4]-、[B(OH)4]-、[Al(OH)4]-、

[AlCl4]-配位数为4，配位键为1。注意：配位数不一定等于配位键或配体的数目。（单基配位体：配位数等于配体数，

多基配位体不一定。如：二乙二胺亚铁离子[Fe(en)2]2+，配位数为4，配位体数为2）乙二胺（双基配体）如：[BF4]-、[B(OH)4]-、[Al(OH)4]-、

[AlCl4]-配位数为4，配位键为1。练习:0.01mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02molAgCl沉淀。此氯化铬最可能是（）A．[Cr(H2O)6]Cl3

B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O

B

配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当中心原子(或离子)相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。（配体提供孤电子对）①配体中提供孤电子对的原子电负性越小，吸引孤电子对的能力弱，越容易给出电子，配位键越强，则配合物越稳定。②相反，配体中提供孤电子对的原子电负性越大，吸引孤电子对的能力强，越难给出电子，配位键越弱，则配合物越不稳定。4.配合物的稳定性如：[Cu(NH3)4]2＋比[Cu(H2O)4]2＋更稳定如：NH3与Cu2＋形成配合物，但NF3难与Cu2＋形成配合物，电负性：F＞H，使得NF3提供孤电子对的能力小于NH3。③当配体中提供孤电子对的是同一原子，但不同物质，这时候看另一原子的电负性，电负性越大吸引能力越强，使得提供孤电子对的原子的能力变弱，难形成配合物。5.配合物的形成对性质的影响

(1)对溶解性的影响一些难溶于水的金属氢氧化物、卤化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH—、Cl—、Br—、I—、CN—的溶液中，形成可溶性的配合物。如:Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH—

AgCl+2NH3·H2O=Ag(NH3)2Cl+2H2O(2)颜色的改变当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，由颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如:Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。(3)稳定性增强①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。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。②许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。③当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。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。6.配合物的应用在生命体中的应用叶绿素血红素酶维生素B12钴配合物含锌的配合物Fe2+的配合物Mg2+的配合物在生产生活中的应用王水溶金电解氧化铝的助熔剂Na3[AlF6]热水瓶胆镀银[Ag(NH3)2]+H[AuCl4]情境：CuSO4溶液中加入光亮的铁钉，可以在铁钉表面出现红色的铜，说明什么？［Cu（H2O）4］2+Cu2++4H2O

=【学习活动】探秘配位键和配合物结论：配离子也可以电离，存在电离平衡。Fe+Cu+Fe2+反应①：Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+①②③反应②：Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4](OH)2深蓝色溶液[Cu(NH3)4]2++SO42-+H2O

＝

[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓乙醇深蓝色晶体反应③：该晶体在乙醇中的溶解度较小实验操作实验现象结论与解释析出深蓝色的晶体95%乙醇溶剂极性：乙醇<水[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的溶解度小

思考：如果加入乙醇后，晶体未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦试管壁，使晶体迅速析出，你知道原理是什么吗？

通过摩擦，可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。铜氨配合物加入乙醇后析出的深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，因加入乙醇降低溶剂极性，根据相似相溶原理，降低离子晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解性。实验证明:无论是在得到的深蓝色透明溶液中，还是在析出的深蓝色晶体中，深蓝色都是由于存在[Cu(NH3)4]2+，中心离子是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4。深蓝色平面正方形CuSO4+2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+(NH4)2SO4

Cu(OH)2(s)Cu2+(aq)

+2OH－(aq)

=Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4](OH)2+4H2O

[Cu(NH3)4]2+4NH3

+思考为什么继续滴加氨水后氢氧化铜会溶解？

【问

题】总反应：[Cu(H2O)4]2＋+4NH3=[Cu(NH3)4]2＋

+4H2O，上述转化能发生的原因？Cu2++4H2O

[Cu(H2O)4]2＋

⇌+4NH3

[Cu(NH3)4]2＋

←平衡向左移动CuSO4(aq)

蓝色沉淀氨水氨水深蓝色溶液

[Cu(H2O)4]2+

[Cu(NH3)4]2+Cu(OH)2通常情况:较稳定的配合物可以转化为稳定性更强的配合物⇌【思考】从结构角度解释，为什么Cu2+与NH3形成的配位键比Cu2+与H2O形成的配位键强？提示：H2O、NH3同为中性分子，但电负性N＜O，N比O更容易给出孤对电子，与Cu2＋形成的配位键更强。配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。【问

题】[Cu(NH3)4]2＋是否牢不可破,存在电离平衡？

[Cu(NH3)4]2＋

⇌Cu2++4NH3

逐滴滴加1mol/LH2SO4溶液？活动∙探究

Cu2++4NH3

[Cu(NH3)4]2＋+4NH4+4H+⇌←平衡向左移动CuSO4（aq）

蓝色沉淀氨水氨水深蓝色溶液稀H2SO4稀H2SO4[Cu(NH3)4]2＋

+4H+

⇌Cu2++4NH4+

写出上述过程的总离子反应方程式？⇌结论：通过改变外界条件，如加入酸、形成更难溶的物质（加入Na2S生成CuS）、加热等可以使配离子的电离平衡移动，实现配合物的转化。活动探究向得到的深蓝色溶液中滴加稀H2SO4后，有什么现象？硫氰化钾(KSCN)溶液溶液变为血红色FeCl3溶液棕黄色Fe3++nSCN-

[Fe(SCN)n]3-nn

=1∽6，随SCN-的浓度而异实验原理：Fe3++SCN-

Fe(SCN)2+Fe(SCN)2++SCN-

Fe(SCN)2+Fe(SCN)52-

+SCN-

Fe(SCN)63-…………应用：实验中，看到试管里溶液的颜色跟血液极为相似。这是三价铁离子跟硫氰酸根离子（SCN-）形成配离子的颜色，而Fe2+跟SCN-不显红色。利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3+；又由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。(但注意安全，因其有毒性)【演示实验】课本104页实验2简单离子和配离子的区别实验步骤实验现象解释在一定条件下，

配位键比较稳定，配离子不易发生电离。K3[Fe(CN)6]的电离方程式：两滴FeCl3(aq)少量水两滴KSCN(aq)两滴K3[Fe(CN)6](aq)少量水两滴KSCN(aq)溶液变为红色

生成[Fe(SCN)n]3－n

(n=1～6)无明显现象[Fe(CN)6]3－很难电离出

Fe3+K3[Fe(CN)6]=3K++[Fe(CN)6]3-配离子[Fe(CN)6]3-的中心离子Fe3+、配体CN-、配位原子C、配位数6、[Fe(CN)6]3-与Fe3+性质不一样。配合物内界难电离:CN:-::::简单离子和配离子的区别书104页步骤2实验步骤实验现象解释两滴FeCl3(aq)少量水两滴KSCN(aq)两滴K3[Fe(CN)6](aq)少量水两滴KSCN(aq)①①②②加NaCl溶液逐滴加氨水AgNO3溶液AgCl沉淀沉淀消失，得澄清的无色溶液AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]ClAg＋＋Cl－===AgCl↓AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋

＋Cl－AgNH3H3N+配体：

中心离子：

配位数：

NH3Ag+2

AgCl(s)Ag+(aq)

+Cl－(aq)

+2NH3

[Ag(NH3)2]+=AgCl+2NH3=[Ag(NH3)2]Cl

写出

[Ag(NH3)2]Cl的电离方程式：

[Ag(NH3)2]Cl=

[Ag(NH3)2]+