2026高中化学人教版选择性必修2《物质结构与性质》第三章第四节　配合物与超分子课件

第三章晶体结构与性质第四节配合物与超分子1.知道配位键的特点,认识简单的配位化合物的成键特征。2.能利用配合物的性质去推断配合物的组成,从而形成结构决定性质的认知模型。3.了解超分子概念及其特性。学习目标一、配合物二、超分子目录CONTENTS课后巩固训练一、配合物知能通关1.配位键(1)孤电子对注:配位键属于σ键。空轨道

水分子铜离子铜离子水分子提供接受②[Cu(NH3)4]2+中的配位键表示为________________________。

③[Cu(H2O)4]2+中的配位键表示为________________________。

(4)配位键的形成条件①成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等;离子有Cl-、OH-、CN-、SCN-等。②成键原子另一方能提供空轨道。如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子。③配位键同样具有饱和性和方向性。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。

用“—→”标出下列物质中的配位键。小题对点过答案2.配合物(1)概念通常把金属离子或原子(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________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等均为配合物。

配位键(2)组成配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图所示:①中心原子:提供空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子),最常见的有过渡金属离子:Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等。②配体:提供孤电子对的阴离子或分子,如Cl-、NH3、H2O等。配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,H2O中的O等。③配位数:直接与中心原子形成的____________的数目。如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位数为____________。

配位键6回答下列关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的问题。(1)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中提供孤电子对的粒子是________________。

(2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在溶液中电离出的粒子________________。

(3)1

mol

[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O与足量AgNO3溶液反应,产生沉淀的物质的量是________

mol。

Cl-、H2O小题对点过[TiCl(H2O)5]2+、Cl-23.配合物的形成实验蓝色沉淀实验操作

实验现象有关离子方程式滴加氨水后,试管中首先出现____________,氨水过量后沉淀逐渐________,得到深蓝色的透明溶液,滴加乙醇后析出深蓝色晶体

______________________________________________________、______________________________________________________、________________________________________________________溶解

Cu(OH)2+4NH3===[Cu(NH3)4]2++2OH-实验操作

实验现象有关离子方程式溶液变为_________________Fe3++3SCN-Fe(SCN)3滴加AgNO3溶液后,试管中出现__________,继续滴加氨水沉淀________,溶液呈_______________________________________、____________________________红色白色沉淀溶解无色Ag++Cl-===AgCl↓AgCl+2NH3===[Ag(NH3)2]++Cl-(1)已知CuSO4溶液中,Cu2+以[Cu(H2O)4]2+形式存在,根据实验1的现象,试比较H2O、OH-、NH3三种微粒与Cu2+结合能力的大小顺序是________________________。(2)NH3与Cu2+的配位能力比H2O强,为什么?[Cu(NH3)4]2+和[Cu(H2O)4]2+哪个稳定?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

NH3>OH->H2O小题对点过NH3分子中N作配位原子,H2O分子中O是配位原子,和O原子相比,N原子的半径大,电负性小,提供孤电子对的能力更强,故NH3的配位能力强,[Cu(NH3)4]2+更稳定

降低硫酸四氨合铜的溶解度,易于析出晶体是S原子。因为S原子半径大,电负性弱,提供孤电子的能力强

(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+←H2O<Cu2+←NH3<H+←NH3。4.配合物的形成对性质的影响(1)颜色改变,如Fe(SCN)3的形成。(2)溶解度改变,如AgCl沉淀可溶于氨水得到[Ag(NH3)2]+。5.配合物的应用(1)跟人类生活有密切的关系。例如,在人和动物体内起输送氧气作用的血红素是Fe2+的配合物。(2)在生产和科学技术方面的应用也很广泛,例如,在医药科学、化学催化剂、新型分子材料等领域都有着广泛的应用。1.下列不能形成配位键的组合是(

)A.Ag+、NH3 B.H2O、H+C.Co3+、CO D.Ag+、H+解析配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对,另一方能提供空轨道,A、B、C三项中,Ag+、H+、Co3+能提供空轨道,NH3、H2O、CO能提供孤电子对,所以能形成配位键,而D项Ag+与H+都只能提供空轨道,而无法提供孤电子对,所以不能形成配位键。

D2.下列化合物属于配合物的是(

)A.Cu2(OH)2SO4 B.NH4ClC.[Zn(NH3)4]SO4 D.KAl(SO4)2解析硫酸四氨合锌([Zn(NH3)4]SO4)中二价锌离子是中心离子,四个氨分子在锌离子的四周,是配体,中心离子和配体以配位键结合形成内界,也叫配离子,硫酸根离子处于外界,也叫外界离子,内界和外界构成配合物。

C3.下列关于各配合物的稳定性,判断不正确的是(

)A.[Fe(CN)6]3->[Fe(SCN)6]3- B.[HgCl4]2->[HgF4]2-C.[AlF6]3->[AlBr6]3- D.[Cu(NH3)4]2+>[Zn(NH3)4]2+解析A.[Fe(CN)6]3-和[Fe(SCN)6]3-中心离子都为Fe3+,前者是C原子提供孤电子对,后者是S原子提供孤电子对,碳的电负性小于硫,所以前者比后者配位键牢固,所以A选项是正确的;B.[HgCl4]2-和[HgF4]2-中心离子都为Hg2+,前者是Cl原子提供孤电子对,后者是F原子提供孤电子对,Cl的电负性小于F,所以前者比后者配位键牢固,所以B选项是正确的;C.[AlF6]3-和[AlBr6]3-中心离子都为Al3+,前者是F原子提供孤电子对,后者是Br原子提供孤电子对,F的电负性大于Br,所以后者比前者配位键牢固,故C错误;D.[Cu(NH3)4]2+和[Zn(NH3)4]2+,配体都是NH3,中心离子前者是Cu2+,后者是Zn2+,Cu2+的半径小于Zn2+,所以前者比后者配位键牢固,所以D选项正确。

C4.(1)在[Ni(NH3)6]2+中Ni2+与NH3之间形成的化学键称为____________,提供孤电子对的成键原子是____________(填元素符号)。

(2)CaF2难溶于水,但可溶于含Al3+的溶液中,原因是________________________(用离子方程式表示,已知[AlF6]3-在溶液中可稳定存在)。(3)配合物[Cr(H2O)6]3+中,与Cr3+形成配位键的原子是____________(填元素符号)。1mol[Cr(H2O)6]3+中σ键的数目为______________(用NA表示)。

配位键

N3CaF2+Al3+===3Ca2++[AlF6]3-O18NA二、超分子知能通关1.超分子是由____________________的分子通过____________________形成的分子聚集体。超分子的两个重要特征是________________和____________。

特别提醒

(1)超分子定义中的分子是广义的,包括离子。(2)超分子这种分子聚集体,有的是有限的,有的是无限伸展的。

两种或两种以上分子间相互作用分子识别自组装2.实例(1)分子识别①分离C60和C70:将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中,再加入甲苯溶剂,溶解未装入“杯酚”的C70,过滤后分离C70;再向不溶物中加入氯仿,溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。②冠醚识别碱金属离子:冠醚是皇冠状的分子,有不同大小的空穴,能与正离子,尤其是碱金属离子络合,并随环的大小不同而与不同的金属离子络合,利用此性质可以识别碱金属离子。(2)自组装细胞和细胞器的双分子膜。小题对点过_______________________________________________________________________________________________________________________________________。超分子指的是两个或两个以上分子通过非共价键的作用力结合而成的分子,P4O18不属于超分子

①②③

超分子辨析(1)正确理解超分子的概念①超分子不是相对分子质量无限大的分子,有的相对分子质量不是很大;②超分子不一定是分子,也可能是离子,这里的分子是广义的分子,就如同说,离子是带电的原子或原子团。(2)正确认识形成超分子的作用力有人认为它既不同于一般的化学键,也不同于一般的分子间作用力,将其概括为非共价键,有人则将其限于分子间作用力。(3)超分子这种分子聚集体有的是无限伸展的,有的是有限的。1.下列有关超分子的说法正确的是(

)A.超分子是如蛋白质一样的大分子B.超分子是由小分子通过聚合得到的高分子C.超分子是由高分子通过非化学键作用形成的分子聚集体D.超分子是由两种或两种以上分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体解析超分子不同于蛋白质、淀粉等大分子,也不是由小分子通过聚合得到的高分子,超分子是由两种或多种分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体,综上所述,D正确。

D2.尿素[CO(NH2)2]可与正烷烃形成超分子,原理如图所示。下列说法不正确的是(

)A.尿素分子和正烷烃分子间通过共价键形成超分子B.尿素分子中各元素的电负性:O>N>C>HC.尿素分子通过氢键形成六角形通道结构D.图中反映出超分子“分子识别”的特性A解析A.尿素分子和正烷烃分子间通过分子间作用力形成超分子,而不是共价键,A错误;B.C、N、O三种元素同周期,同一周期从左至右,元素电负性逐渐增强,H元素电负性在四种中最弱,则尿素分子中各元素的电负性:O>N>C>H,B正确;C.N元素电负性很大,尿素分子中存在氨基,分子间可形成氢键,如图可知,尿素分子通过分子间氢键形成六角形通道结构,C正确;D.尿素与正烷烃形成超分子,图中反映出超分子“分子识别”的特性,D正确。回答下列问题:(1)杯酚、C60和C70均属于________(填晶体类型),其熔点从大到小排序为_______________。

(2)已知操作①和操作②相同,名称为________;杯酚与C60之间的作用力为___________________。

分子晶体杯酚>C70>C60过滤分子间作用力(3)鉴别某样品是C60还是C70的最佳方法是________(填标号)。

a.称取一定质量样品,在足量O2中燃烧,测定生成CO2的质量b.红外光谱法c.质谱法

c解析(1)杯酚属于分子晶体,C60和C70都是由碳原子组成的分子,都是基于分子间的相互作用形成的晶体结构,则杯酚、C60和C70均属于分子晶体,因相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔点越高,则熔点从大到小排序为杯酚>C70>C60;(2)根据图中流程可知,经操作①、②后得到的是溶液和固体,因此操作①、②名称为过滤;C60与杯酚通过分子间作用力形成超分子,则杯酚与C60之间的作用力为分子间作用力;(3)C60和C70的相对分子质量不同,质谱法可以通过测定样品的相对分子质量来准确鉴别C60和C70,而燃烧法主要用于确定有机物的最简式,红外光谱法主要用于确定分子中所含的化学键或官能团的信息,燃烧法或红外光谱法不能有效区分这两者,因此鉴别某样品是C60还是C70的最佳方法是质谱法,故选c。课后巩固训练A级

合格过关练选择题只有1个选项符合题意题组一

配位键1.下列说法不正确的是(

)A.配位键也是一种静电作用B.配位键的实质也是一种共价键C.形成配位键的电子对由成键双方原子提供D.配位键具有饱和性和方向性C解析共用电子对存在静电作用,包括静电排斥和静电吸引,配位键本质为共用电子对,所以也是一种静电作用,A正确;配位键指含有空轨道的原子或离子和含有孤电子对的原子或离子共用电子对,实质也是一种共价键,具有方向性和饱和性,B、D正确;形成配位键的原子,一方提供空轨道,另一方提供孤电子对,C错误。

2.以下微粒含配位键的是(

)

A

题组二

配合物3.(2025·西安高二检测)配位化合物广泛应用于物质分离、定量测定、医药、催化等方面。利用氧化法可制备某些配位化合物。2CoCl2+2NH4Cl+8NH3+H2O2===2[Co(NH3)5Cl]Cl2+2H2O。下列说法正确的是(

)A.该配位化合物的配位数为5B.提供孤电子对的成键原子是N和ClC.[Co(NH3)5Cl]2+中存在配位键、共价键和离子键D.氧化剂H2O2是非极性分子BA.固态Fe(CO)5属于分子晶体B.Fe(CO)5是非极性分子,CO是极性分子C.1molFe(CO)5含有5mol配位键D.Fe(CO)5===Fe+5CO反应中有金属键生成C解析Fe(CO)5的沸点为103

℃,为分子晶体,A项正确;Fe(CO)5为对称结构,分子中正电中心和负电中心重合,属于非极性分子,CO是极性分子,B项正确;1

mol

CO中含有1

mol配位键,故1

mol

Fe(CO)5含有10

mol配位键,C项错误;Fe(CO)5===Fe+5CO反应中有金属单质生成,故有金属键生成,D项正确。5.某物质的结构如图所示:下列有关该物质的分析正确的是(

)A.该物质分子中不存在σ键B.该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力C.该物质是一种配合物,其中Ni为中心原子D.该物质的分子中C、N、O均存在孤电子对C解析选项A,该物质中碳原子之间、碳氢原子间、碳氮原子间等,均存在σ键;选项B,该物质的分子内还存在氢键,C与其他原子间存在共价键,Ni、N之间存在配位键,所以该物质的分子内存在氢键、共价键、配位键三种作用力;选项C,Ni具有空轨道,接受孤电子对,是配合物的中心原子;选项D,C最外层的4个电子全部参与成键,没有孤电子对。题组三

超分子6.下列有关超分子的说法错误的是(

)A.分子以共价键聚合形成超分子B.超分子具有“分子识别”和“自组装”的特性C.超分子是由两种或多种分子形成的聚集体D.21-冠-7识别Cs+原理是其空腔直径与Cs+的直径适配A解析A.超分子内部分子之间通过非共价键相结合,可以通过氢键、静电作用、堆积作用等结合在一起,A项错误;B.“分子识别”或“自组装”是超分子形成的两个重要特征,B项正确;C.超分子是由两种或多种分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体,C项正确;D.21-冠-7识别Cs+原理是其空腔直径与Cs+的直径适配,Cs+能够置于21-冠-7空腔中,D项正确。7.我国科学家研究出三合一超分子纳米药物KGN&FP@CV-2,能同时治疗慢性关节炎症、润滑功能障碍和软骨组织退化,为骨关节炎提供了长期的治疗效果。合成示意图如图所示。下列说法错误的是(

)A.CV-2、KGN和FP中均不含手性碳原子B.CV-2与KGN和FP均可形成分子间氢键C.KGN和FP均含有羧基D.超分子纳米药物KGN&FP@CV-2可缓慢释放药物有效成分A解析A.连接四个不同基团的饱和碳原子是手性碳原子,FP中有一个饱和碳原子,分别连接了氢原子、苯环、羧基和甲基,这个饱和碳原子是手性碳原子,A错误;B.CV-2含N、—NH—,KGN含羧基和酰胺基,FP含羧基,结合已知:CV-2、KGN和FP能自组装成三合一超分子纳米药物KGN&FP@CV-2,结合图示可知,CV-2与KGN和FP均可形成分子间氢键,B项正确;C.据图可知KGN和FP均含有羧基,C正确;D.已知三合一超分子纳米药物KGN&FP@CV-2,为骨关节炎提供了长期的治疗效果,则超分子纳米药物KGN&FP@CV-2可缓慢释放药物有效成分,D正确。8.超分子K+@18-冠-6的合成过

程如图所示。

已知:18-冠-6的空腔直径为260~320pm,K+的直径为276pm。下列说法正确的是(

)A.水中溶解性:化合物Ⅰ<化合物ⅡB.18-冠-6的空穴与钾离子尺寸适配,二者通过弱作用力形成超分子C.18-冠-6亦可与Li+、Na+形成稳定的超分子D.超分子只可以是分子,不可以是离子

B解析A.化合物Ⅰ中存在羟基,在水溶液中能形成氢键,能增大其在水中的溶解度,因此水中溶解性:化合物Ⅰ>化合物Ⅱ,A错误;B.K+的粒子直径在18-冠-6空腔直径范围内,因此18-冠-6可以识别钾离子,K+与氧原子之间通过弱相互作用形成超分子,B正确;C.电子层数越多,离子半径越大,Li+、Na+的半径均小于钾离子的半径,导致Li+、Na+的直径不在18-冠-6空腔直径范围内,因此18-冠-6不能识别Li+、Na+而形成稳定的超分子,C错误;D.超分子是指由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体,超分子的定义是广义的,包括离子,D错误。9.(1)配位化学创始人维尔纳发现,取CoCl3·6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1mol,分别溶于水,加入足量硝酸银溶液,立即产生氯化银,沉淀的物质的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol。①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式:CoCl3·6NH3____________,CoCl3·4NH3(绿色和紫色)______________。

②上述配合物中,中心离子的配位数都是______。

[Co(NH3)6]Cl3[Co(NH3)4Cl2]Cl6空轨道孤电子对[Fe(SCN)]Cl2解析(1)CoCl3·6NH3中有3个Cl-为外界离子,配体为6个NH3,化学式为[Co(NH3)6]Cl3;CoCl3·4NH3(绿色和紫色)中有1个Cl-为外界离子,配体为4个NH3和2个Cl-,化学式均为[Co(NH3)4Cl2]Cl。②这几种配合物的化学式分别是[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl,中心离子的配位数都是6。(2)①Fe3+与SCN-反应生成的配合物中,Fe3+提供空轨道,SCN-提供孤电子对,二者通过配位键结合。②Fe3+与SCN-以个数比1∶1配合所得的离子为[Fe(SCN)]2+,故FeCl3与KSCN在水溶液中反应生成[Fe(SCN)]Cl2与KCl。

B级

素养培优练10.把CoCl2溶于水后加氨水先生成Co(OH)2沉淀,再加氨水后溶解,生成了[Co(NH3)6]Cl2,此时向溶液中通入空气,得到的产物中有一种其组成可以用CoCl3·5NH3表示,Co的配位数是6,把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,则析出氯化银沉淀。经测定,每1molCoCl3·5NH3只生成2molAgCl。下列说法错误的是(

)A.产物中CoCl3·5NH3的配位体为氨分子和氯离子B.通入空气后得到的溶液中含有[Co(NH3)5Cl]2+C.[Co(NH3)6]Cl2中心离子的价电子排布式为3d54s2D.[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键C解析配合物的内界不能电离,外界可以电离。Co的配位数是6,把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加硝酸银溶液,每1

mol

CoCl3·5NH3只生成2

mol

AgCl,说明外界有2个Cl-,所以CoCl3·5NH3可表示为[Co