2023年新版選擇性必修第二冊 第15講 配合物與超分子 學(xué)案

第15講第15講配合物與超分子考點(diǎn)導(dǎo)航考點(diǎn)導(dǎo)航知識精講知識精講知識點(diǎn)一：一、配合物1．配位鍵(1)概念：成鍵原子一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成的共價鍵。微點(diǎn)撥配位鍵是一種特殊的共價鍵。配位鍵中的共用電子對是由成鍵單方提供的，而其他的共價鍵的共用電子對是由成鍵雙方提供的。配位鍵是一種特殊的共價鍵。配位鍵中的共用電子對是由成鍵單方提供的，而其他的共價鍵的共用電子對是由成鍵雙方提供的。(2)配位鍵的形成條件①成鍵原子一方能提供。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。②成鍵原子另一方能提供。如H＋、Al3＋、B及過渡金屬的原子或離子。(3)配位鍵同樣具有和。一般來說，多數(shù)過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目是基本不變的，如Ag＋形成2個配位鍵；Cu2＋形成4個配位鍵等。【答案】孤電子對空軌道飽和性方向性2．配位化合物(1)配合物的概念：把金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡稱配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均為配合物?！敬鸢浮颗湮绘I(2)配合物的形成實(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，滴加乙醇后析出色晶體[Cu(NH3)4]SO4·H2O、溶液白色的AgCl沉淀消失，得到澄清的無色溶液上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要是配離子的形成。以配離子[Cu(NH3)4]2＋為例，NH3分子中氮原子的進(jìn)入Cu2＋的，Cu2＋與NH3分子中的氮原子通過形成配位鍵。配離子[Cu(NH3)4]2＋可表示為。【答案】藍(lán)色沉淀溶解深藍(lán)Cu2＋＋2NH3·H2O=Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)、Cu(OH)2＋4NH3=[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－血紅Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3AgCl＋2NH3=[Ag(NH3)2]Cl孤電子對空軌道共用氮原子提供的孤電子對(3)配合物的組成配合物[Cu(NH3)4]SO4其組成如下圖所示：①中心原子是的原子。中心原子一般都是帶正電荷的陽離子(此時又叫中心離子)，過渡金屬離子最常見的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。②配體是的陰離子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配體中的原子叫做配位原子。配位原子必須是含有孤電子對的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。③配位數(shù)是直接與中心原子形成的的數(shù)目。如[Fe(CN)6]4－中配位數(shù)為?！敬鸢浮刻峁┛哲壍澜邮芄码娮訉μ峁┕码娮訉χ苯油行脑优湮慌湮绘I6【即學(xué)即練1】1．下列關(guān)于配合物的說法中正確的是A．化學(xué)式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物中配體是Cl－和H2O，配位數(shù)是9B．含有配位鍵的物質(zhì)一定是配位化合物C．配合物[Ag(NH3)2]Cl中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵和非極性鍵D．向硫酸銅溶液中滴加過量的氨水，溶液呈深藍(lán)色是因?yàn)榇嬖赱Cu(NH3)4]2+配離子【答案】D【解析】A．該配合物中：中心原子為Ti，配體是氯離子和水，配位數(shù)為6，A錯誤；B．氯化銨中氮原子和氫原子之間存在一個配位鍵，但氯化銨不是配位化合物，B錯誤；C．配合物中內(nèi)界和外界之間為離子鍵，中心原子和配位原子之間為配位鍵，配體中氮原子和氫原子之間為極性共價鍵，不存在非極性鍵，C錯誤；D．硫酸銅中加過量氨水形成四氨合銅配離子，為深藍(lán)色，D正確；故選D。2．下列說法正確的是A．配合物配位數(shù)為6B．配合物中，配位體為和，為內(nèi)界C．配合物中和以離子鍵結(jié)合D．在和中都存在配位鍵【答案】D【解析】A．配合物，內(nèi)界有4個氨分子作為配位體，所以配位數(shù)為4，故A錯誤；B．配合物中，配位體為，為內(nèi)界，故B錯誤；C．配合物中和以配位鍵結(jié)合，故C錯誤；D．在中，氮原子提供孤電子對，氫離子有空軌道，它們之間形成配位鍵，中也存在配位鍵，故D正確。故選D。3．下列分子或離子中不能作為配合物的配體的是A． B． C．H2O D．NO【答案】A【解析】A．中，N原子的最外層電子全部用于形成化學(xué)鍵，不存在孤對電子，不能作為配體，A符合題意；B．中，S原子的最外層有兩對孤對電子，可作為配合物的配體，B不符合題意；C．H2O中，O原子的最外層有兩對孤對電子，可作為配合物的配體，C不符合題意；D．NO中，N原子的最外層有一對孤對電子，可作為配合物的配體，D不符合題意；故選A。4．配合物可用于離子檢驗(yàn)，下列說法不正確的是A．此配合物中存在離子鍵、配位鍵、極性鍵B．配離子為，中心離子為，配位原子為NC．1mol配合物中含有12molσ鍵D．該配合物為離子化合物，易電離，1mol配合物電離得到陰陽離子共4mol【答案】B【解析】A．

Na+與之間存在離子鍵，CN?與Fe3+之間存在配位鍵，CN?中碳原子與氮原子之間存在極性鍵，A項正確；B．

配合物Na3[Fe(CN)6]中，配離子為，中心離子為Fe3+，配位原子為C，B項錯誤；C．

CN?中碳原子與氮原子之間存在1個σ鍵，CN?與Fe3+之間的配位鍵屬于σ鍵，則1mol配合物Na3[Fe(CN)6]中σ鍵為(6+6)mol=12mol，C項正確；D．

該配合物為離子化合物，易電離，其電離方程式為Na3[Fe(CN)6]=3Na++，1mol該配合物電離得到陰、陽離子共4mol，D項正確；故選B。知識點(diǎn)二：二、超分子1．概念：由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。微點(diǎn)撥超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。2．超分子的實(shí)例(1)分離C60和C70(2)冠醚識別堿金屬離子冠醚是皇冠狀的分子，可有不同大小的空穴適配不同大小的堿金屬離子。(3)超分子兩個的重要特征——、?！敬鸢浮糠肿幼R別自組裝【即學(xué)即練2】1．下列關(guān)于超分子的敘述中正確的是A．超分子就是高分子 B．超分子都是無限伸展的C．形成超分子的微粒都是分子 D．超分子具有分子識別和自組裝的特征【答案】D【解析】A．超分子通常是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，有的是高分子，有的不是，故A錯誤；B．超分子這種分子聚集體有的是無限伸展的，有的的是有限的，故B錯誤；C．形成超分子的微粒也包括離子，故C錯誤；D．超分子的特征是分子識別和自組裝，故D正確。答案選D。2．某超分子的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說法不正確的是A．此超分子中含有酰胺基B．的分子式為C14H10，其一氯代物有3種C．此超分子屬于高分子D．此超分子完全燃燒后會生成CO2，干冰晶胞中CO2的配位數(shù)為12【答案】C【解析】A．從此超分子的結(jié)構(gòu)圖中可以看出，分子中含有多個酰胺基，A正確；B．分子中有14個碳原子，不飽和度為10，則分子式為C14H10，該分子中有3種氫原子(帶?號位置)，則其一氯代物有3種，B正確；C．此超分子的相對分子質(zhì)量小于10000，則不屬于高分子，C不正確；D．此超分子中含有碳元素，完全燃燒后會生成CO2，干冰晶胞中CO2分子位于頂點(diǎn)和面心，配位數(shù)為=12，D正確；故選C。易錯易錯精析1．水分子在特定條件下容易得到一個H＋，形成水合氫離子(H3O＋)。下列對上述過程的描述不合理的有哪些？①氧原子的雜化類型發(fā)生了改變②粒子的形狀發(fā)生了改變③粒子的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變④粒子中的鍵角發(fā)生了改變【細(xì)剖精析】水中氧原子以sp3雜化形成4個軌道，其中2個軌道是由孤電子對占據(jù)的，依據(jù)價層電子對互斥模型，孤電子對也參與互相排斥，水的空間構(gòu)型為V形。在一定條件下水與氫離子結(jié)合形成配位鍵，這樣氧原子與3個氫原子間的共用電子對和剩下的一對孤電子對相互排斥形成了三角錐形分子；同時其鍵角也發(fā)生改變，形成的粒子兼有水和氫離子的性質(zhì)。故只有①不正確。2．將白色的無水CuSO4溶解于水中，溶液呈藍(lán)色，是因?yàn)樯闪艘环N呈藍(lán)色的配位數(shù)是4的配離子。請寫出生成此配離子的離子方程式。【細(xì)剖精析】Cu2＋＋4H2O=[Cu(H2O)4]2＋3．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)系為。請將圖中你認(rèn)為是配位鍵的斜線加上箭頭。【細(xì)剖精析】配位鍵的箭頭指向提供空軌道的一方。氯原子最外層有7個電子，通過一個共用電子對就可以形成一個單鍵，另有三對孤電子對。所以氯化鋁(Al2Cl6)中與兩個鋁原子形成共價鍵的氯原子中，有一個是配位鍵，氯原子提供電子，鋁原子提供空軌道。4.在四水合銅離子中，銅離子與水分子之間的化學(xué)鍵是如何形成的？該化學(xué)鍵如何表示？【細(xì)剖精析】在四水合銅離子中，Cu2＋與H2O分子之間的化學(xué)鍵是由水分子提供孤電子對給予Cu2＋，Cu2＋接受H2O分子的孤電子對形成的。該化學(xué)鍵可表示為：。能力拓展能力拓展1．配位鍵與共價鍵的關(guān)系(1)形成過程不同：配位鍵實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價鍵，在配位鍵中一方提供孤電子對，另一方提供具有能夠接受孤電子對的空軌道。普通共價鍵的共用電子對是由成鍵原子雙方共同提供的。(2)配位鍵與普通共價鍵的實(shí)質(zhì)相同。它們都被成鍵原子雙方共用，如在NHeq\o\al(＋,4)中有三個普通共價鍵、一個配位鍵，但四者是完全相同的。(3)同普通共價鍵一樣，配位鍵可以存在于分子中[如Ni(CO)4]，也可以存在于離子中(如NHeq\o\al(＋,4))。2．配合物的形成對物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)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，可以依次溶于含過量Cl－、Br－、I－、CN－和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。(2)顏色的改變：當(dāng)簡單離子形成配離子時，顏色常發(fā)生變化，根據(jù)顏色的變化可以判斷是否有配離子生成。如Fe3＋與SCN－在溶液中可生成配位數(shù)為1～6的配離子，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(n＝1～6)。(3)穩(wěn)定性增強(qiáng)：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，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。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，使血紅蛋白失去輸送O2的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。3．配合物內(nèi)界中共價鍵數(shù)目的判斷若配體為單核離子如Cl－等，可以不予計入，若為分子，需要用配體分子內(nèi)的共價鍵數(shù)乘以該配體的個數(shù)，此外，還要加上中心原子與配體形成的配位鍵，這也是σ鍵。例如：配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl的共價鍵數(shù)為3×4＋4＋2＝18。配位鍵存在于一定的化合物中，形成配位鍵的兩個不同原子所扮演的角色不同，一個原子提供孤電子對，另外一個原子提供空軌道，這對孤電子對維系著兩個原子，從而形成了兩個原子間的配位鍵。所以形成配位鍵的條件是存在能夠提供孤電子對的原子或離子，另外還要具有能夠接受電子對的空軌道的原子或離子。分層提分分層提分題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．下列各種說法中錯誤的是A．形成配位鍵的條件是一方有空軌道，一方有孤電子對B．共價鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對電子C．配位化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子D．配位鍵是一種特殊的共價鍵【答案】B【解析】A．微粒間形成配位鍵的條件是：一方是能夠提供孤電子對的原子或離子，另一方是能夠接受孤電子對的空軌道的原子或離子，故A正確；B．形成共價鍵的成鍵原子不一定有未成對電子，如配位鍵中就是一方提供電子對，雙方共用，故B錯誤；C．配位化合物中，配體可以是H2O、NH3、CO等含有孤電子對的分子，也可以是F-、Cl-、CN-等含有孤電子對的陰離子，故C正確；D．配位鍵又稱配位共價鍵，是一方提供孤電子對，一方提供空軌道形成的，是一種特殊的共價鍵，故D正確；答案選B。2．下列物質(zhì)中都存在離子鍵、極性鍵和配位鍵的是A．過氧化鈉、硫酸四氨合銅、氫化鈉 B．硝酸銨、氫氧化二氨合銀、硫酸銨C．硫酸、氮化鈣、氫氧化鋇 D．氯化銨、氫氧化鈉、雙氧水【答案】B【解析】A．Na2O2中存在離子鍵和非極性鍵，NaH中只存在離子鍵，均不存在極性鍵和配位鍵，A不符合題意；B．NH4NO3、[Ag(NH3)2]OH、(NH4)2SO4中均存在離子鍵、極性鍵和配位鍵，B符合題意；C．H2SO4中不存在離子鍵，Ca3N2中只存在離子鍵，Ba(OH)2中不存在配位鍵，C不符合題意；D．NaOH中不存在配位鍵，H2O2中只有共價鍵，D不符合題意；故選B。3．下列有關(guān)配合物的說法正確的是A．該配合物的配體只有水分子B．該配合物中提供空軌道C．該配合物與足量溶液反應(yīng)可生成沉淀D．中心離子的配位數(shù)為5【答案】B【解析】A．該配合物的配體是水分子和溴離子，故A錯誤；B．該配合物的中心微粒是Cr3+，中心微粒在形成配位鍵時提供空軌道，故B正確；C．配合物溶干水，只能電離出外界離子，1mol該配合物與足量AgNO3溶液反應(yīng)可生成1molAgBr沉淀，故C錯誤；D．該配合物中心離子的配體是水分子和溴離子，配位數(shù)為6，故D錯誤；故答案選B。4．+3價Co的八面體配合物CoClm·nNH3，中心原子的配位數(shù)為6，若1mol配合物與AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，則m和n的值是A．m=1、n=5 B．m=3、n=3 C．m=3、n=4 D．m=3、n=5【答案】C【解析】+3價Co的八面體配合物CoClm·nNH3，根據(jù)電荷守恒，m=3；中心原子的配位數(shù)為6，若1mol配合物與AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，說明外界有1個氯離子，則配體為2個氯離子、4個NH3，n=4，故選C。5．Fe在自然界中分布廣泛，F(xiàn)e3+可與H2O、F-、SCN-等配體形成配位數(shù)為6的配離子。下列說法錯誤的是A．Fe3+與H2O形成配離子時O提供孤對電子B．Fe3+的核外有23種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子C．Fe3+與SCN-形成的配離子為[Fe(SCN)6]3+D．Fe3+與SCN-形成的配合離子穩(wěn)定性強(qiáng)于與H2O形成的配合離子【答案】C【解析】A．Fe3+與H2O形成配離子時，F(xiàn)e3+提供空軌道，O提供孤對電子，A項正確；B．由于每個電子的運(yùn)動狀態(tài)均不相同且Fe為26號元素，則Fe3+的核外有23種運(yùn)動狀態(tài)不同的電子，B項正確；C．Fe3+與SCN-形成的配離子為[Fe(SCN)6]3-，C項錯誤；D．含F(xiàn)e3+的溶液中加入SCN-，溶液會變?yōu)檠t色，說明Fe3+與SCN-形成的配合離子穩(wěn)定性強(qiáng)于與H2O形成的配合離子，D項正確；答案選C。6．對物質(zhì)的研究可改善我們的生活。下列描述錯誤的是A．納米晶體會有不同于大塊晶體的特性，主要原因是晶體的表面積增大B．用X射線衍射攝取石英玻璃和水晶的粉末得到的圖譜是相同的C．超分子具有分子識別與自組裝的特征D．等離子體和離子液體都具有良好的導(dǎo)電性【答案】B【解析】A．納米晶體的表面積更大，因此有不同于大塊晶體的特性，A正確；B．石英玻璃為非晶態(tài)SiO2，水晶為晶態(tài)SiO2，二者研成粉末攝取的X射線衍射圖譜不相同，B錯誤；C．分子識別與自組裝是超分子的特征，C正確；D．等離子體和離子液體都具有良好的導(dǎo)電性，D正確；故答案為B。7．下列關(guān)于超分子和配合物的敘述不正確的是A．細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)B．利用超分子的分子識別特征，可以分離C60和C70C．配位化合物中配位鍵強(qiáng)度都很大，因而配合物都很穩(wěn)定D．配離子[Fe(CN)5(NO)]2-的中心離子為Fe3+，配位數(shù)為6，配位原子為C和N【答案】C【解析】A．細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)，生物體的細(xì)胞即是由各種生物分子自組裝而成，A正確；B．C60和C70的分子直徑不同，利用超分子的“分子識別”特性可以將C60和C70分離開來，B正確；C．含有孤電子對和含有空軌道的原子之間形成配位鍵，配位鍵屬于共價鍵，有的配合物很穩(wěn)定，有的很不穩(wěn)定，C錯誤；D．配離子[Fe(CN)5(NO)]2-的中心離子為Fe3+，提供空軌道，NO和CN-與Fe3+形成配位鍵，配位數(shù)為6，C和N有孤對電子，作為配位原子，D正確；故選C。8．某超分子的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列有關(guān)超分子的描述不正確的是A．超分子就是高分子B．超分子的特征是分子識別和分子自組裝C．圖示中的超分子是兩個不同的分子通過氫鍵形成的分子聚集體D．圖示中的超分子中的N原子采取sp2、sp3兩種雜化方式【答案】A【解析】A．超分子通常是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，超分子不同于高分子，A錯誤；B．超分子的特征是分子識別和分子自組裝，例如細(xì)胞和細(xì)胞器的雙分子膜具有自組裝性質(zhì)，生物體的細(xì)胞即是由各種生物分子自組裝而成，B正確；C．超分子通常是指由兩種或兩種以上分子依靠分子間相互作用結(jié)合在一起，組成復(fù)雜的、有組織的聚集體，圖示中的超分子是兩個不同的分子通過氫鍵形成的分子聚集體，C正確；D．圖示中的超分子中的N原子有雙鍵、單鍵，則采取sp2、sp3雜化，D正確；故選A。9．利用超分子可分離和。將、混合物加入一種空腔大小適配的杯酚中進(jìn)行分離的流程如圖所示。下列說法錯誤的是A．該流程體現(xiàn)了超分子具有“分子識別”的特征B．杯酚分子中存在大鍵C．杯酚與形成氫鍵D．與金剛石晶體類型不同【答案】C【解析】A．利用杯酚分離和體現(xiàn)