學(xué)案配合物與超分子

10-/NUMPAGES10配合物與超分子【學(xué)習(xí)目標(biāo)】了解配位鍵的特點(diǎn)及配合物理論，能說明簡(jiǎn)單配合物的成鍵情況。【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】了解幾種常見的配離子的性質(zhì)。【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】了解超分子特點(diǎn)和應(yīng)用。圖說考點(diǎn)【學(xué)習(xí)過程】[新知預(yù)習(xí)]一、配合物理論簡(jiǎn)介1．實(shí)驗(yàn)探究配合物實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)離子方程式滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)________，氨水過量后沉淀逐漸________，得到深藍(lán)色透明溶液，此時(shí)若滴加乙醇，析出__________Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－[Cu(NH3)4]2＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋H2Oeq\o(=,\s\up15(乙醇))[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓溶液顏色變?yōu)開_______Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)32.配位鍵（1）概念：____________由一個(gè)原子單方面提供跟另一個(gè)原子共用的共價(jià)鍵，即“__________________”，是一類特殊的共價(jià)鍵。（2）形成條件：電子對(duì)給予體具有__________，而接受體有__________。（3）表示配位鍵可以用A→B表示，其中A是________孤電子對(duì)的原子，B是________孤電子對(duì)的原子。例如[Cu（NH3）4]2＋可表示為________________________。3．配位化合物通常把________（或原子）與某些分子或離子（稱為________）以________結(jié)合形成的化合物稱為________________。二、超分子1．定義超分子是由兩種或兩種以上的分子通過________形成的分子聚集體。2．應(yīng)用（1）分離C60和C70：將C60和C70的混合物加入一種超分子“杯酚”中，能夠?qū)Ⅲw積較小的________裝下。（2）冠醚識(shí)別堿金屬離子：根據(jù)教材P99表3－6可知：18-冠-6超分子可識(shí)別的堿金屬離子是________。[即時(shí)性自測(cè)]1．判斷正誤（正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”）（1）形成配位鍵的條件是一方有空軌道，另一方有孤電子對(duì)。（）（2）配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵。（）（3）配位化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子。（）（4）Cu（OH）2既能溶于鹽酸又能溶于氨水，是因?yàn)镃u（OH）2顯兩性。（）（5）Ca2＋與NH3形成的配合物比Cu2＋與NH3形成的配合物更穩(wěn)定。（）（6）含有多種分子的混合物就是超分子。（）（7）超分子不僅能與分子結(jié)合也可結(jié)合某些離子。（）2．我國(guó)科學(xué)家制得了SiO2超分子納米管，其微觀結(jié)構(gòu)如圖所示，下列敘述中正確的是（）A．SiO2是兩性氧化物，既可與NaOH反應(yīng)又可與HF反應(yīng)B．SiO2超分子納米管可能選擇性結(jié)合某些分子或離子C．SiO2是光導(dǎo)纖維的成分，具有導(dǎo)電性D．水晶和瑪瑙主要成分均為SiO2，均屬于共價(jià)晶體3．回答下列問題：（1）配合物[Ag（NH3）2]OH的中心離子是________，配位原子是________，配位數(shù)是________，它的電離方程式是____________________。（2）向盛有少量NaCl溶液的試管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，觀察到的現(xiàn)象是________________________。（3）[Ag（NH3）2]OH含有的化學(xué)鍵種類有________．A．離子鍵B．σ鍵C．π鍵D．氫鍵E．配位鍵（4）1mol[Ag（NH3）2]OH含有的σ鍵數(shù)目為：________個(gè)。技能素養(yǎng)提升點(diǎn)配位化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)[例]大環(huán)配位體可用于金屬蛋白質(zhì)化學(xué)模擬，合成離子載體等；如圖為冠醚（大環(huán)配位體）和某金屬離子（M）形成的一種大環(huán)配合物?；卮鹣铝袉栴}：（1）該大環(huán)配合物中含有的化學(xué)鍵為________（填字母）。a．極性鍵b．非極性鍵c．配位鍵d．金屬鍵（2）該物質(zhì)中非金屬元素的電負(fù)性由小到大的順序?yàn)開___________。（3）在冠醚中，C原子的雜化類型為________，O原子的雜化類型為________。（4）冠醚中的O原子能和M離子形成配位鍵的原因：________________________________________________________________________。eq\x(狀元隨筆)配位鍵的形成條件是一方有空軌道，另一方有孤電子對(duì)。[提升]（1）配位化學(xué)創(chuàng)始人維爾納發(fā)現(xiàn)，取CoCl3·6NH3（黃色）、CoCl3·5NH3（紫紅色）、CoCl3·4NH3（綠色）和CoCl3·4NH3（紫色）四種化合物各1mol，分別溶于水，加入足量硝酸銀溶液，立即產(chǎn)生氯化銀，沉淀的物質(zhì)的量分別為3mol、2mol、1mol和1mol。①請(qǐng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)用配合物的形式寫出它們的化學(xué)式。CoCl3·6NH3：________，CoCl3·5NH3：________，CoCl3·4NH3（綠色和紫色）：________。②后兩種物質(zhì)組成相同而顏色不同的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③上述配合物中，中心離子的配位數(shù)都是________。（2）向黃色的三氯化鐵溶液中加入無色的KSCN溶液，溶液變成血紅色。該反應(yīng)在有的教材中用方程式FeCl3＋3KSCN=Fe(SCN)3＋3KCl表示。經(jīng)研究表明，F(xiàn)e(SCN)3是配合物，F(xiàn)e3＋與SCN－不僅能以1：3的個(gè)數(shù)比配合，還能以其他個(gè)數(shù)比配合。請(qǐng)按要求填空：①Fe3＋與SCN－反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)e3＋提供________，SCN－提供________，二者通過配位鍵結(jié)合。②所得Fe3＋與SCN－的配合物中，主要是Fe3＋與SCN－以個(gè)數(shù)比1：1配合所得離子顯血紅色，含該離子的配合物的化學(xué)式是________；③若Fe3＋與SCN－以個(gè)數(shù)比1：5配合，則FeCl3與KSCN在水溶液中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式可以表示為：_____________________________________________________________。[關(guān)鍵能力]配位化合物的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．配位化合物的結(jié)構(gòu)（1）定義：通常把金屬離子（或原子）與某些分子或離子（稱為配體）以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物。其中：金屬離子（原子）叫做中心離子（原子），中性分子或者陰離子叫做配體。例如把CuSO4固體溶于足量水中就會(huì)生成[Cu(H2O)4]SO4（硫酸四水合銅）稱為配位化合物，[Cu(H2O)4]2＋（四水合銅離子）稱為絡(luò)（配）離子。在[Cu(H2O)4]2＋中，Cu2＋是中心離子，H2O是配體，即H2O是電子給予體。（2）組成①中心離子：一般是金屬離子，常見的有Fe2＋、Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Ni2＋等，特別是過渡金屬離子很容易形成配合物，這是因?yàn)槎鄶?shù)過渡金屬的離子含有空軌道。②配體：含有孤電子對(duì)的分子或離子，如NH3、CO、H2O、Cl－、Br－、I－、SCN－、CN－等。③配位數(shù)：直接同中心離子（或原子）配位的配體的數(shù)目為該中心離子（或原子）的配位數(shù)。一般中心離子（或原子）的配位數(shù)是2、4、6、8。（3）結(jié)構(gòu)組成：在配合物[Co(NH3)6]Cl3中，Co3＋為中心離子，6個(gè)NH3分子為配體。中心離子與配體構(gòu)成配合物的內(nèi)界，通常把它們放在括號(hào)內(nèi)，Cl－稱為配合物的外界。內(nèi)、外界之間以離子鍵結(jié)合，在水中全部電離。2．配合物的形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響（1）配合物對(duì)物質(zhì)溶解性的影響一些難溶于水的金屬氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含過量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。（2）離子顏色的改變當(dāng)簡(jiǎn)單離子形成配離子時(shí)，其性質(zhì)往往有很大差異，顏色發(fā)生變化就是一種常見的現(xiàn)象，我們根據(jù)顏色的變化就可以判斷是否有配離子生成。例如，F(xiàn)e3＋與SCN－在溶液中可生成配位數(shù)為1～6的鐵的硫氰酸根配離子，這種配離子的顏色是血紅色的。反應(yīng)的離子方程式如下：Fe3＋＋nSCN－=[Fe(SCN)n]3－n（3）穩(wěn)定性增強(qiáng)——配合物在生命科學(xué)中的應(yīng)用配合物具有一定的穩(wěn)定性，配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心原子的金屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。例如，血紅素中的Fe2＋與CO分子形成的配位鍵比Fe2＋與O2分子形成的配位鍵強(qiáng)，因此血紅素中的Fe2＋與CO分子結(jié)合后，就很難再與O2分子結(jié)合，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。eq\x(狀元隨筆)配位鍵與共價(jià)鍵的區(qū)別：（1）形成過程不同：配位鍵實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價(jià)鍵，在配位鍵中一方提供孤電子對(duì)，另一方具有能夠接受孤電子對(duì)的空軌道。普通共價(jià)鍵的共用電子對(duì)是由成鍵原子雙方共同提供的。（2）配位鍵與普通共價(jià)鍵實(shí)質(zhì)是相同的。它們都被成鍵原子雙方共用，如在NHeq\o\al(＋,4)中有三個(gè)普通共價(jià)鍵、一個(gè)配位鍵，但四者是完全相同的。（3）同普通共價(jià)鍵一樣，配位鍵可以存在于分子之中[如Ni(CO)4]，也可以存在于離子之中（如NHeq\o\al(＋,4)）。形成性自評(píng)1．向盛有硫酸銅溶液的試管中滴加濃氨水，先生成難溶物，繼續(xù)滴加濃氨水，難溶物溶解，得到深藍(lán)色透明溶液。下列對(duì)此現(xiàn)象說法正確的是（）A．反應(yīng)后溶液中不存在任何沉淀，所以反應(yīng)前后Cu2＋的濃度不變B．沉淀溶解后，生成深藍(lán)色的配離子[Cu(NH3)4]2＋C．配位化合物中只有配位鍵D．在配離子[Cu（NH3）4]2＋中，Cu2＋提供孤電子對(duì)，NH3提供空軌道2．下列不屬于配位化合物的是（）A．[Cu(H2O)4]SO4·H2OB．[Ag(NH3)2]OHC．KAl(SO4)2·12H2OD．Na[Al(OH)4]3．下列關(guān)于配位化合物的敘述中正確的是（）①過渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多②[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空軌道，H2O中的氧原子提供孤電子對(duì)，兩者結(jié)合形成配位鍵③配位化合物中必定存在配位鍵④配位鍵僅存在于配位化合物中A．①②④ B．①④C．①③ D．①②③4．配位化合物的數(shù)量巨大，組成和結(jié)構(gòu)形形色色，豐富多彩。請(qǐng)指出配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心離子、配體、中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)（）A．Cu2＋、NH3、＋2、4 B．Cu＋、NH3、＋1、4C．Cu2＋、OH、＋2、2 D．Cu2＋、NH3、＋2、25．氣態(tài)氯化鋁（Al2Cl6）是具有配位鍵的化合物，分子中原子間成鍵關(guān)系如圖所示。請(qǐng)將圖中你認(rèn)為是配位鍵的斜線加上箭頭。6.回答下列問題：（1）向CuSO4溶液中滴加氨水會(huì)生成藍(lán)色沉淀，再滴加氨水到沉淀剛好全部溶解可得到深藍(lán)色溶液，繼續(xù)向其中加入極性較小的乙醇可以生成深藍(lán)色的[Cu(NH3)4]SO4·H2O沉淀。下列說法不正確的是________(填字母)。a．[Cu(NH3)4]SO4組成元素中電負(fù)性最大的是N元素b．CuSO4晶體及[Cu(NH3)4]SO4·H2O中S原子的雜化方式均為sp3c．[Cu(NH3)4]SO4·H2O所含有的化學(xué)鍵有離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵d．NH3分子內(nèi)的H—N—H鍵角大于H2O分子內(nèi)的H—O—H鍵角e．SOeq\o\al(2－,4)的立體構(gòu)型為正四面體形f．[Cu(NH3)4]2＋中，N原子是配位原子g．NH3分子中氮原子的軌道雜化方式為sp2雜化（2）配離子[Cu(NH3)2(H2O)2]2＋的中心離子是________，配體是________，配位數(shù)為________，其含有微粒間的作用力類型有________。

配合物與超分子參考答案新知預(yù)習(xí)一、1．藍(lán)色沉淀溶解深藍(lán)色晶體血紅色2．共用電子對(duì)電子對(duì)給予－接受鍵孤電子對(duì)空軌道給予接受3．金屬離子配體或配位體配位鍵配位化合物（配合物）二、1．分子間相互作用2．（1）C60（2）K＋、Rb＋即時(shí)性自測(cè)1．（1）√（2）√（3）√（4）×（5）×（6）×（7）√2．答案：B3．答案：（1）Ag＋N2[Ag（NH3）2]OH=[Ag（NH3）2]＋＋OH－（2）先有白色沉淀，后來白色沉淀溶解（3）A、B、E（4）9NA技能素養(yǎng)例解析：（1）該化合物的C—C鍵為非極性建；C—H、C—O鍵為極性鍵；O→M鍵為配位鍵；（2）非金屬元素有C、H、O，根據(jù)電負(fù)性規(guī)律，電負(fù)性由小到大的順序?yàn)镠<C<O；（3）由該物質(zhì)的鍵線式可知，C元素原子均形成4個(gè)單鍵，采用sp3雜化，每個(gè)O原子連接2個(gè)C原子，其價(jià)電子對(duì)數(shù)為2＋eq\f(1,2)×（6－2×1）＝4，采用sp3雜化；（4）O原子成鍵后，含2對(duì)孤對(duì)電子，金屬離子M有空軌道，所以兩者能形成配位鍵。答案：（1）abc（2）H<C<O（3）sp3sp3（4）O原子成鍵后，含2對(duì)孤對(duì)電子，金屬離子M有空軌道，所以兩者能形成配位鍵提升解析：（1）由題意知，四種配合物中每1個(gè)配合物所含自由氯離子的數(shù)目分別為3、2、1、1，則它們的化學(xué)式分別為[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2、[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)4Cl2]Cl，最后兩種應(yīng)互為同分異構(gòu)體。（2）Fe3＋和SCN－形成配合物時(shí)，F(xiàn)e3＋提供空軌道，SCN－提供孤電子對(duì)，F(xiàn)e3＋和SCN－以11和15形成絡(luò)離子時(shí)，寫化學(xué)式要用Cl－和K＋分別平衡絡(luò)離子的電荷，使絡(luò)合物呈電中性。答案：（1）①[Co(NH3)6]Cl3[Co(NH3)5Cl]Cl2[Co(NH3)4Cl2]Cl②它們互為同分異構(gòu)體③6（2）①空軌道孤電子對(duì)②[Fe(SCN)]Cl2③FeCl3＋5KSCN=K2[Fe(SCN)5]＋3KCl形成性自評(píng)1．解析：發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)，Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，Cu2＋轉(zhuǎn)化為配離子，濃度減小，A錯(cuò)誤；[Cu(NH3)4]2＋是深藍(lán)色的，B正確；配位化合物中一定含有配位鍵，但也含有其他化學(xué)鍵，C錯(cuò)誤；Cu2＋具有空軌道，而NH3具有孤電子對(duì)，所以Cu2＋提供空軌道，NH3提供孤電子對(duì)，D錯(cuò)誤。答案：B2．解析：C中KAl(SO4)2·12H2O屬于復(fù)鹽，不是配合物。答案：C3．解析：①許多過渡金屬離子（或原子）都有接受孤電子對(duì)的空軌道，對(duì)多種配體具有較強(qiáng)的結(jié)合力，因而過渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多，①正確；②配離子中中心原子提供空軌道，配體提供孤電子對(duì)，所以[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空軌道，H2O中的O原子提供孤電子對(duì)，兩者結(jié)合形成配位鍵，②正確；③配合物中一定含有配位鍵，③正確；④配位鍵不僅存在于配位化合物中，其他化合物中也可能有配位鍵，例如銨根離子中，④錯(cuò)誤。答案：D4．解析：配合物[Cu(NH3)4](OH)2中，Cu2＋為中心離子，NH3為配體，電