高中化学选择性必修2《配合物的形成与应用》教学设计（苏教版）

高中化学选择性必修2《配合物的形成与应用》教学设计（苏教版）一、课标要求与教学指导思想【基础】《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》对本节内容提出了明确要求：学生能认识配位键的特点，能说明简单配合物的形成过程，能举例说明配合物的存在和应用。基于此，本单元的教学设计秉持“宏观辨识与微观探析”、“证据推理与模型认知”的核心素养导向，将抽象的配位键理论与生动的实验现象深度融合。教学旨在引导学生从原子、分子的微观层面理解配合物的结构与成键本质，通过实验现象的宏观变化推断微观粒子的相互作用，从而建立“结构决定性质，性质反映结构”的化学学科思想。本设计打破传统灌输模式，采用“情境激趣—实验探究—模型建构—应用迁移”的闭环教学流程，力求使学生在掌握知识的同时，经历科学探究的过程，体会化学理论的发展对科技进步的推动作用。二、教材与学情深度分析（一）教材地位与内容架构【重要】本单元是苏教版选择性必修二《物质结构与性质》专题4“分子空间结构与物质性质”的核心组成部分。在学习了共价键的饱和性与方向性、分子的立体构型之后，本单元将学生的视角从典型的共价分子拓展至更为复杂的配位化合物。配合物是连接原子、分子层次与宏观物质性质的重要桥梁，其内容既是对已有化学键理论的补充与深化，也为后续学习晶体结构、化学平衡乃至生命化学中的配位催化奠定了坚实基础。教材编排遵循从感性到理性的认知规律：首先通过实验引出配合物，继而剖析其组成与结构，最后展示其在生产生活中的广泛应用，层层递进，逻辑严密。（二）学生认知基础与潜在困难【重要】授课对象为高二年级学生。在知识储备上，学生已熟练掌握共价键的形成条件、离子键的特征，并接触过一些具体的配合物实例（如银氨溶液用于醛基的检验、硫氰化铁用于Fe3+的检验），这为本节课的学习提供了必要的知识生长点。在能力基础上，学生具备了一定的实验观察能力和初步的逻辑推理能力。然而，【难点】在于：学生对“配位键”这一新型共价键的本质缺乏深入理解，容易将其与普通共价键混淆；对配合物复杂多样的空间构型（如正四面体、平面正方形、八面体）感到陌生，难以建立清晰的微观模型；如何从配合物的化学式准确判断中心原子、配体、配位数及内外界的关系，需要精细的思维训练。三、教学目标设定（指向核心素养）1.宏观辨识与微观探析：通过硫酸铜与氨水的分组实验，观察沉淀溶解、溶液颜色变化的宏观现象，据此推断铜氨配离子的形成过程，从微观角度理解配位键的本质是“电子对给予接受”。2.概念建构与模型认知：能准确说出配合物的定义，辨识配合物的组成要素（中心原子、配体、配位原子、配位数、内界与外界），并能用化学符号正确表示配位键。通过对典型配合物（如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH）的分析，建立配合物的组成结构模型。3.证据推理与科学探究：能依据实验事实（如沉淀的生成与溶解、特征颜色的出现）进行分析推理，得出配合物形成的条件；学会运用对比实验的方法探究影响配合物形成的因素。4.科学态度与社会责任：了解配合物在生命体（如血红蛋白、叶绿素）、医学（如抗癌药物顺铂）、工业（如湿法冶金）等领域的广泛应用，体会化学对人类文明的贡献，激发探索未知世界的兴趣。四、教学重点与难点1.【高频考点】【重点】配合物的基本概念、组成结构（中心原子、配体、配位数、内外界）的辨识与判断。2.【重点】配位键的形成条件及表示方法。3.【难点】从微观角度理解配合物的空间构型（尤其是配位数为4时的平面正方形与正四面体之争）及配合物形成对物质性质（颜色、溶解性）的影响。五、教学准备1.实验器材与试剂：试管、胶头滴管、5%硫酸铜溶液、浓氨水、0.1mol/L氯化铁溶液、0.1mol/L硫氰化钾溶液、0.1mol/L硝酸银溶液、0.1mol/L氯化钠溶液、蒸馏水、酒精灯、石棉网、火柴。2.多媒体资源：配合物空间结构（正四面体、平面正方形、八面体）的3D动画或球棍模型图片；顺铂抗癌机理的微视频；维尔纳与配位化学发展史简介PPT。六、课时安排：2课时（每课时45分钟）第一课时：配合物的形成与基本组成第二课时：配合物的空间构型、异构现象及应用七、教学实施过程（第一课时）（一）创设情境，激趣导入【教师活动】展示两幅图片：一幅是茂盛生长的绿色植物，提问“为什么叶子是绿色的？”；另一幅是运动员血液中运输氧气的血红蛋白结构示意图，提问“氧气是如何在血液中被运输的？”。【学生活动】思考并回答可能与其中的金属元素有关（镁、铁）。【教师活动】引出主题：无论是叶绿素中的镁，还是血红蛋白中的铁，它们都不是简单地以金属离子的形式存在，而是与周围的分子通过一种特殊的化学键结合，形成了“配合物”。今天，我们就来揭开配合物的神秘面纱。顺势播放一段关于“王水溶金”的短视频，并提出问题：不能溶于单一浓硝酸或浓盐酸的金，为何能溶解于它们的混合液（王水）中？这其中就有配合物在起作用68。【设计意图】从学生熟悉的生活和生命现象切入，制造认知冲突，激发学生对“配合物”这一新概念的探究欲望。（二）实验探究，初识配位【核心环节】【重要】引导学生分组完成苏教版教材P76页的【实验1】：向2mL5%硫酸铜溶液中逐滴加入浓氨水，边加边振荡，观察现象。【学生活动】动手实验，仔细观察并记录现象：滴加氨水初期，溶液中出现蓝色絮状沉淀；继续滴加氨水，沉淀逐渐溶解，最终得到深蓝色的透明溶液。【教师活动】层层设问，引导推理：1.最初产生的蓝色沉淀是什么？（引导学生回顾初中知识：Cu2+与OH反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀。）2.氨水提供的是什么？除了OH，氨水中还有哪种分子？（强调NH3·H2O的不稳定性，溶液中存在大量NH3分子。）3.为什么沉淀会溶解？这深蓝色的物质还是Cu(OH)2吗？如果不是，它是什么？【学生活动】讨论并大胆猜测：可能是Cu2+与NH3分子结合成了一种新的、更稳定的复杂离子。【教师活动】肯定学生的猜想，并讲解：Cu2+与NH3分子确实结合形成了新的离子——四氨合铜(Ⅱ)配离子，化学式为[Cu(NH3)4]2+。这个离子呈现漂亮的深蓝色。引导学生写出反应的离子方程式：Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH【设计意图】通过亲手实验和层层递进的追问，让学生在“观察—冲突—推理—结论”的过程中，初步感知配合物的形成过程，体验科学探究的乐趣。（三）追根溯源，建构模型1.类比迁移，引出配位键【教师活动】提问：NH3分子是如何“抓住”Cu2+，形成稳定的[Cu(NH3)4]2+的呢？引导学生回顾已有知识：NH3与H+是如何结合成NH4+的？【学生活动】回忆并回答：NH3分子中N原子上有一对孤对电子，H+有空轨道，二者通过形成一种特殊的共价键结合。【教师活动】强化并拓展：这种由一个原子（或离子）单方面提供孤电子对，另一个原子（或离子）提供空轨道而形成的共价键，叫做“配位键”。Cu2+提供空轨道，NH3分子提供孤电子对，二者同样形成配位键。用箭头“→”表示配位键，箭头指向接受电子对的一方（即提供空轨道的原子）。展示[Cu(NH3)4]2+的形成动画或模型，让学生直观感受配位键的方向性510。【设计意图】利用学生已有的NH4+知识作为“锚点”，通过类比迁移，化难为易，顺利建构“配位键”这一核心概念。2.归纳总结，明确配合物的组成【教师活动】以刚学过的[Cu(NH3)4]SO4为例，结合其晶体结构模型，详细介绍配合物的各个组成部分：（1）中心原子（或离子）：提供空轨道，接受孤电子对。通常是过渡金属离子（如Cu2+、Fe3+、Ag+等），也可以是中性原子（如Ni、Fe）。（2）配位体：提供孤电子对的分子（如NH3、H2O、CO）或离子（如Cl、CN、SCN）。配位体中直接提供孤电子对的原子称为配位原子（如NH3中的N原子）。（3）配位数：直接与中心原子相连的配位原子的数目。[Cu(NH3)4]2+中，配位数为4。（4）内界与外界：配合物通常分为内界和外界。[Cu(NH3)4]SO4中，[Cu(NH3)4]2+是内界（配离子），SO42是外界。内界与外界之间通过离子键结合，在水中能完全电离；而内界中中心原子与配体之间通过配位键结合，非常稳定，不易电离。【学生活动】记录并理解各部分定义，尝试分析K4[Fe(CN)6]、[Ag(NH3)2]OH的组成，找出中心原子、配体、配位数、内界和外界。【设计意图】通过模型拆解和即时练习，将抽象概念具体化、结构化，帮助学生构建清晰的配合物认知模型。（四）类比分析，巩固深化【教师活动】展示教材P78页“交流与讨论”中的一系列配合物，要求学生分组讨论并填写表格，分析其内界、外界、中心离子、配体及配位数。【学生活动】小组合作，积极讨论，对Na3[AlF6]、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Pt(NH3)2Cl2]等进行分析。【教师活动】巡回指导，重点讲解配位数的判断方法（直接与中心原子结合的配位原子总数），并强调[Co(NH3)5Cl]Cl2中有两种配体（NH3和Cl），配位数为6。指出，该配合物与AgNO3溶液反应时，只能沉淀出外界的Cl，而内界中的Cl不能被沉淀，这为我们判断配合物的结构提供了实验依据210。【设计意图】通过变式训练，提升学生在复杂情境中辨识配合物组成的能力，强化对内外界概念的理解，并为下一课时的性质探究埋下伏笔。（五）课堂小结与作业布置【教师活动】带领学生回顾本节课的核心知识：配位键的形成条件、配合物的定义与基本组成。【作业布置】1.基础作业（必做）：写出下列配合物的电离方程式，并指出其中心原子、配体、配位数：[Cu(NH3)4]Cl2、Na3[AlF6]、[Ag(NH3)2]NO3。2.探究作业（选做）：查阅资料，了解维生素B12的结构，指出其中心金属离子是什么，它属于哪一类配合物。八、教学实施过程（第二课时）（一）复习导入，温故知新【教师活动】提问：什么是配合物？以[Cu(NH3)4]SO4为例，说明其组成。展示课前作业中常见的错误，进行点评。【学生活动】回顾旧知，回答提问，修正作业中的错误。【教师活动】过渡：上节课我们知道了配合物“长什么样”，这节课我们继续深入探究它的“身材”（空间构型）以及由此带来的特殊性质和应用。（二）模型认知，探秘空间结构1.配位数与空间构型【教师活动】提出问题：同样是配位数为4的配合物，它们的空间构型都一样吗？展示[Zn(NH3)4]2+（正四面体）和[PtCl4]2（平面正方形）的3D模型或图片。【学生活动】观察、对比，发现二者空间构型不同。【教师活动】讲解：配合物的空间构型主要取决于中心原子的杂化类型和配位数。一般来说，配位数为2的配合物为直线形（如[Ag(NH3)2]+），配位数为4的可能为正四面体（sp3杂化，如[ZnCl4]2）或平面正方形（dsp2杂化，如[Ni(CN)4]2），配位数为6的通常为八面体（d2sp3或sp3d2杂化，如[Fe(CN)6]3）。强调中心原子的电子排布决定了其采取何种杂化方式310。【设计意图】将配合物结构与原子轨道杂化理论联系起来，完善学生的物质结构知识体系。2.配合物的异构现象【难点】【热点】以抗癌药物“顺铂”[Pt(NH3)2Cl2]为例，介绍配合物的顺反异构。【教师活动】展示顺铂（顺式）和反铂（反式）的球棍模型图片及性质对比表（颜色、极性、溶解度、抗癌活性）。【学生活动】观察并讨论：为什么组成完全相同的两种物质，性质差异如此之大？【教师活动】引导学生从分子对称性的角度进行分析：顺式结构中，两个相同的配体（Cl或NH3）处于相邻位置，分子不对称，为极性分子；反式结构中，两个相同配体处于对角位置，分子对称，为非极性分子。根据“相似相溶”原理，它们在极性溶剂水中的溶解度差异巨大，进而影响其被细胞吸收的能力和抗癌活性3。【设计意图】通过具体案例，将抽象的异构现象与物质性质、实际应用紧密联系，使学生深刻理解“结构决定性质”的内涵，感受化学研究的精妙。（三）联系实际，拓展应用【教师活动】配合物的应用无处不在。组织学生按小组，结合课前查阅的资料，进行“配合物应用”的微型汇报会。【学生活动】各小组代表上台发言，介绍配合物在以下领域的应用：1.生命科学领域：血红蛋白中的亚铁血红素（Fe2+配合物）运载O2和CO2；叶绿素中的叶绿素（Mg2+配合物）进行光合作用；固氮酶中的铁钼辅因子能够固氮16。2.医药领域：除了顺铂，还有用于治疗血色素沉着症的去铁胺（与Fe3+形成配合物排出体外）。3.工业领域：湿法冶金中，用CN或NH3溶液将金、银等从矿石中浸取出来；电镀工业中，利用配合物镀液获得均匀致密的镀层。4.分析化学领域：利用特征配合反应进行离子的检验（如Fe3+与SCN的显色反应）。【教师活动】对学生的汇报进行点评、补充和升华，强调配合物在提升人类生活质量、推动科技进步中的巨大作用。【设计意图】变被动接受为主动探究，培养学生信息搜集、整理和表达能力，增强学习化学的社会责任感。（四）课堂练习与反馈【高频考点】选取典型高考题和模拟题进行当堂检测。1.已知[Co(NH3)5Cl]Cl2，向其水溶液中加入足量AgNO3溶液，生成沉淀的物质的量是多少？（强调内外界Cl的区别）2.判断下列配合物的空间构型：[Zn(NH3)4]2+、[Pt(NH3)2Cl2]。3.解释为什么CuSO4·5H2O晶体是蓝色的，而无水CuSO4是白色的？（引导学生从[Cu(H2O)4]2+配离子的形成角度解释）【学生活动】独立思考，完成练习，核对答案，反思错因。【教师活动】精讲点拨，规范答题语言。（五）总结提升，作业布置【教师活动】引导学生从知识、方法、情感三个层面总结本节课的收获。强调配位化学作为一门交叉学科，正展现出蓬勃的生命力。【作业布置】1.撰写一篇小论文：“我身边的配合物”，要求结合生活实例，阐述配合物的作用。2.预习下一节内容。九、板书设计高中化学选择性必修2专题4第二单元配合物的形成与应用一、配位键1.定义：一方提供孤电子对，一方提供空轨道形成的共价键。2.形成条件：①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。3.表示：A→B(电子对给予体→接受体)二、配合物1.定义：由中心原子(或离子)与配体以配位键结合形成