高中化学苏教版（2021） 选择性必修2 专题4 第二单元 第1课时　配合物的形成与空间结构（62张PPT）

(共62张PPT)
第1课时
配合物的形成与空间结构
核心素养发展目标
1.了解配合物的概念，能从微观角度理解配合物的组成及形成条件。
2.能利用轨道杂化理论判断及解释配合物的空间结构。
随堂演练
知识落实
课时
对点练
内容索引
一、配合物的形成
二、配合物的空间结构
一、配合物的形成
1.按表中实验操作步骤完成实验，并填写下表：
实验操作步骤
实验现象 三支试管中先生成 ，之后随浓氨水的滴入，沉淀逐渐 ，最后变为___________ 结论 _________________________________ 蓝色沉淀
溶解
深蓝色溶液
生成Cu(OH)2蓝色沉淀且溶于浓氨水
(1)写出上述反应的离子方程式。
Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O
(2)[Cu(NH3)4]2＋(配离子)的形成：氨分子中氮原子的 进入Cu2＋的 ，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的________
形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为下图所示结构。
孤电子对
空轨道
孤电子对
2.配位化合物：由提供 的配位体与接受 的中心原子以
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。
孤电子对
孤电子对
配位键
3.配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如下图所示：
(1)中心原子是提供 的过渡金属离子(或原子)。中心原子一般都是 ，过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。
空轨道接受孤电子对
带正电荷的阳离子
(2)配位体是提供 的离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配位体中 的原子叫做配位原子。配位原子必须是含有____
的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子等。
(3)配位数是直接与中心原子 的数目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为 。
孤电子对
直接同中心原子配位
孤电
子对
形成的配位键
6
(4)内界和外界：配合物分为内界和外界，其中 称为内界，与内界发生电性匹配的阳离子或阴离子称为外界。
配离子
(1)形成配合物的中心原子必须存在空轨道，配位体一般都存在着孤电子对。当配位体接近中心原子时，为了增加成键能力，中心原子用能量相近的空轨道杂化，配位体的孤电子对填到中心原子已杂化的空轨道中形成配离子。配离子的空间结构、配位数及稳定性等主要决定于杂化轨道的数目和类型。
(2)配合物可看作盐类，若内界为阳离子，外界必为阴离子。若内界为阴离子，外界必为阳离子。一般情况下，外界和内界可完全电离。
归纳总结
深度思考
1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)配位键实质上是一种特殊的共价键(　　)
(2)提供孤电子对的微粒既可以是分子，也可以是离子(　　)
(3)有配位键的化合物就是配位化合物(　　)
(4)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可与AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀(　　)
(5)Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子与配位体构成的(　　)
√
√
×
×
√
2.回答下列关于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的问题。
(1)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O中提供孤电子对的是什么？
提示　Cl－、H2O。
(2)[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在水溶液中电离出什么离子？
提示　[TiCl(H2O)5]2＋、Cl－。
(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多少？
提示　2 mol。
应用体验
1.回答下列问题：
(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物提供孤电子对的原子是____。
X
解析　BCl3分子中的B原子的1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化形成3个sp2杂化轨道。B原子还有1个空轨道(未杂化的2p轨道)，所以B原子与X形成配位键时，X应提供孤电子对。
(2)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，___原子提供孤电子对，___原子提供空轨道。写出NH3·BF3的结构式，并用“→”表示出配位键：
_____________。
N
B
解析　NH3中N原子为sp3杂化，N原子上有一对孤电子对，BF3中B原子为sp2杂化，杂化轨道与F原子形成3个共价键，故有一个2p空轨道，与NH3形成配位键。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间
结构，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为______________________
___________________。
或
解析　Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子上有孤电子对，故O与Cu2＋之间以配位键结合。
2.0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量AgNO3处理，产生0.02 mol AgCl沉淀，此氯化铬最可能为
A.[Cr(H2O)6]Cl3 B.[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O D.[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
√
解析　根据题意知，氯化铬(CrCl3·6H2O)和氯化银的物质的量之比是1∶2，根据氯离子守恒知，一个氯化铬(CrCl3·6H2O)中含有2个氯离子，剩余的1个氯离子是配位体，所以氯化铬(CrCl3·6H2O)的化学式可能为[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O。
思维启迪
确定配合物化学式的基本步骤
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二、配合物的空间结构
1.顺反异构
配合物Pt(NH3)2Cl2的中心原子是 ，配位体是 。
(1)Pt(NH3)2Cl2为平面四边形构型，2个相同的配位体在Pt原子的同一侧的称为顺式Pt(NH3)2Cl2(常称为“顺铂”)，不在同一侧的称为反式Pt(NH3)2Cl2(常称为“反铂”)。分别写出其结构简式。
Pt2＋
NH3和Cl－
答案　
顺式　　　　　　　反式
(2)顺式、反式Pt(NH3)2Cl2的性质如下表所示：
配合物 颜色 极性 在水中的溶解性(100 g水中) 抗癌活性
A 棕黄色 极性 0.257 7 g 有活性
B 淡黄色 非极性 0.036 6 g 无活性
则配合物A是 Pt(NH3)2Cl2，配合物B是 Pt(NH3)2Cl2(填“反式”或“顺式”)。
顺式
反式
(3)结论：含有 配位体的配合物，若配位体在空间的___
不同，就能形成不同几何构型的配合物，其 不同， 也有差异，互为同分异构体。
两种或两种以上
排
列方式
结构
性质
2.配合物离子的空间结构与杂化轨道类型的关系
配合物离子 配位数 杂化轨道类型 空间结构
[Ag(NH3)2]＋ ___ sp _______
[Cu(CN)3]2－ ___ sp2 ___________
[Zn(NH3)4]2＋ ___ sp3 ___________
2
3
4
直线形
平面三角形
正四面体型
应用体验
1.已知Zn2＋的4s和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的空间结构为
A.直线形 B.平面正方形
C.正四面体型 D.正八面体型
√
解析　本题考查杂化轨道类型与配合物的空间结构的关系。Zn2＋的4s和4p轨道形成的4个sp3杂化轨道，与4个Cl－形成4个配位键，所以[ZnCl4]2－的空间结构为正四面体型。
2.Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。
(1)[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有_____(填字母)。
A.配位键 B.极性共价键
C.非极性共价键 D.离子键
(2)[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间结构，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为____________。
AB
平面正方形
(1)在判断配合物的空间结构时，首先要确定中心原子的轨道杂化类型，结合典型实例的结构示意图再判断其空间结构。
(2)如果给定配合物的空间结构，则可推测中心原子的轨道杂化类型。
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方法技巧
随堂演练　知识落实
1.向CuSO4溶液中滴加氨水至过量，下列叙述正确的是
A.先出现沉淀，后沉淀溶解变为无色溶液
B.离子方程式为Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O
C.Cu2＋与NH3中的氮原子以π键结合
D.NH3分子中H—N—H的键角为109°28′
√
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解析　向CuSO4溶液中滴加氨水至过量，先生成氢氧化铜蓝色沉淀，后溶解形成铜氨溶液，为深蓝色溶液，故A错误；
离子方程式为Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故B正确；
Cu2＋提供空轨道，NH3中的氮原子提供孤电子对，形成配位键，故C错误；
NH3分子为三角锥型，H—N—H的键角为107°18′，故D错误。
2.下列不属于配位化合物的是
A.六氟合铝酸钠：Na3[AlF6]
B.氢氧化二氨合银：[Ag(NH3)2]OH
C.六氟合铁酸钾：K3[FeF6]
D.十二水硫酸铝钾：KAl(SO4)2·12H2O
√
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解析　十二水硫酸铝钾是由K＋、Al3＋、 及H2O分子组成的离子化合物，属于复盐，所以D项符合题意。
3.能区别[Co(NH3)4Cl2]Cl和[Co(NH3)4Cl2]NO3两种溶液的试剂是
A.AgNO3溶液 B.NaOH溶液
C.CCl4 D.浓氨水
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解析　本题主要考查配合物的结构，其中内界和外界之间是离子键，在溶液中完全电离，加入AgNO3溶液，一种溶液产生白色沉淀，另一种溶液无明显现象，可以区别。
解析　由题干可知，Co显＋3价，配位体NH3显电中性，即配合物中含有三个Cl－，1 mol该配合物生成1 mol AgCl沉淀，则1 mol该配合物中含1 mol外界离子Cl－，即配离子中含有2个Cl－，又因为Co3＋配位数为6，则NH3为4，故该配合物的化学式可写为[CoCl2(NH3)4]Cl。
4.众多的配合物溶于水后易电离为配离子，但配离子难以进一步发生电离。＋3价的钴形成的配合物为CoClm·nNH3，若中心原子配位数为6，1 mol配合物与AgNO3溶液反应时最多可得到1 mol沉淀物，则m、n的数值分别为
A.1、5 B.5、1 C.3、4 D.3、5
√
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5.A、B两种化合物的组成都可以表示为CoCl3·5NH3·H2O，根据下面的实验结果，确定它们的配离子、中心原子和配位体。
(1)分别取A和B的固体于试管中微热，A中未见明显现象，B中试管口出现少量水珠。
(2)向A和B的溶液中加入AgNO3溶液后均有AgCl沉淀。
(3)沉淀过滤后，分别向滤液中加AgNO3溶液均无变化，但加热煮沸，B溶液中又有AgCl沉淀生成，其沉淀量为原来B溶液中AgCl的一半。
又已知该化合物中心原子配位数均为6，试按照“[Ag(NH3)2]OH”的书写格式写出A、B化学式：
A_________________，B____________________。
[Co(NH3)5H2O]Cl3
[Co(NH3)5Cl]Cl2·H2O
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课 时 对 点 练
基础对点练
题组一　配合物的形成
1.下列关于配合物[Zn(NH3)4]Cl2的说法正确的是
A.配位数为6 B.配位体为NH3和Cl－
C.[Zn(NH3)4]2＋为内界 D.Zn2＋和NH3以离子键结合
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解析　配合物[Zn(NH3)4]Cl2中外界是Cl－，内界是[Zn(NH3)4]2＋，Cl－和[Zn(NH3)4]2＋以离子键结合，[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋是中心原子，NH3是配位体，Zn2＋和NH3以配位键结合，配位数为4。
2.把CoCl2溶于水后加氨水先生成的Co(OH)2沉淀后溶解，再加氨水，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1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl。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中心离子的外围电子排布式为3d54s2
D.[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键
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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，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(NH3)5Cl] Cl2。由以上分析可知，CoCl3·5NH3的配位体为5个氨分子和1个氯离子，故A正确；
[Co(NH3)5Cl]Cl2电离出[Co(NH3)5Cl]2＋和Cl－，所以通入空气后得到的溶液含有[Co(NH3)5Cl]2＋，故B正确；
[Co(NH3)6]Cl2中心离子是Co2＋，外围电子排布式为3d7，故C错误；
[Co(NH3)6]Cl2中含有配位键、极性共价键、离子键，故D正确。
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3.向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续加入氨水，难溶物溶解得到深蓝色的溶液。下列对此现象说法正确的是
A.反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B.沉淀溶解后，生成深蓝色的配合物离子[Cu(NH3)4]2＋
C.向反应后的溶液中加入乙醇，溶液没有发生变化
D.在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤电子对，NH3提供空轨道
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解析　硫酸铜溶液中加入氨水先生成蓝色沉淀氢氧化铜，继续加入氨水生成[Cu(NH3)4]2＋，铜离子浓度减小；加入乙醇后有深蓝色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O析出；在[Cu(NH3)4]2＋中，NH3分子中的氮原子提供孤电子对，Cu2＋提供空轨道。
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4.配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心原子、配位体、中心原子的化合价和配位数分别为
A.Cu2＋、NH3、＋2、4 B.Cu＋、NH3、＋1、4
C.Cu2＋、OH－、＋2、2 D.Cu2＋、NH3、＋2、2
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解析　配合物[Cu(NH3)4](OH)2中，Cu2＋为中心原子，化合价为＋2，配位体为NH3，配位数为4。
5.(2021·湖北高二期中)某过渡金属元素R的一种配合物为RCl4·2NH3，其水溶液能导电，取0.01 mol该配合物，加入足量AgNO3溶液产生沉淀2.87 g，加入强碱并加热没有氨气放出，则关于此配合物的说法正确的是
A.配体只有NH3
B.该配合物中中心原子的配位数是4
C.该配离子不可能是平面四边形结构
D.该配合物中只含有离子键和配位键
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解析　RCl4·2NH3的水溶液能导电说明它是离子化合物，在溶液中能电离出阴、阳离子；取0.01mol该配合物，加入足量AgNO3溶液产生沉淀2.87 g，即生成的氯化银的物质的量为 ＝0.02 mol，说明存在0.02 mol游离的氯离子；用强碱处理并加热没有氨气放出，说明不存在游离的氨分子，所以该物质的化学式为[RCl2(NH3)2]Cl2，据此分析解题。由分析可知，该物质的化学式为[RCl2(NH3)2]Cl2，故该配合物的配位体有Cl－和NH3，A错误；
由分析可知，该物质的化学式为[RCl2(NH3)2]Cl2，故该配合物的中心原子的配位数为4，B正确；
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该配离子可能是平面四边形结构，C错误；
该物质中含有配位键、极性共价键、离子键，D错误。
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6.关于化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法正确的是
A.配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B.中心原子是Ti4＋，配合物离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C.内界和外界中的Cl－的个数比是1∶2
D.加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均能被完全沉淀
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题组二　配合物的空间结构
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7.铂的两种化合物a和b，其中a为 ，b为 。
实验测得a和b具有不同的特性：a具有抗癌作用，而b没有。则下列关于a、b的叙述正确的是
①a和b属于同一种物质 ②a和b互为同分异构体
③a和b的空间结构是平面四边形 ④a和b的空间结构是四面体
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
√
解析　本题考查配合物的异构体的相关知识。因为a和b具有不同的特性，所以a和b一定不是同一种物质；性质不同说明结构不同，而a和b的分子式相同，故二者互为同分异构体；a和b若为四面体，则没有这两种异构体，因此a和b只能是平面四边形。
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8.下列说法错误的是
A.当中心原子的配位数为6时，物质常呈八面体空间结构
B.[Ag(NH3)2]＋中Ag＋提供空轨道
C.配位数为4的配合物均为正四面体型结构
D.已知[Cu(NH3)2]2＋的中心原子采取sp杂化，则它们的空间结构为直线形
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9.有组成不同的3种含铂配合物，分别是H2[PtCl4(OH)2]、(NH4)2[PtCl6]和H2[PtCl2(OH)4]，在液氨中它们之间有如下的转化关系：2H2[PtCl4(OH)2]＋2NH3===(NH4)2[PtCl6]＋H2[PtCl2(OH)4]，下列关于这3种含铂配合物的说法正确的是
A.H2[PtCl2(OH)4]具有很强的碱性
B.3种含铂配合物的配位数均为6
C.3种含铂配合物都属于共价化合物
D.3种含铂配合物中Pt的化合价不同
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综合强化练
10.(2021·长沙市湖南师大附中高二期末)(1)配合物[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3是钴的重要化合物，中心原子的配位数为________，Co3＋的电子排布式：__________________________。
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1s22s22p63s23p63d6(或[Ar]3d6)
解析　配合物[Co(NH3)4(H2O)2]Cl3是钴的重要化合物，根据配合物化学式得到中心原子的配位数为6，配位体为NH3和H2O，Co为27号元素，因此Co3＋的电子排布式：1s22s22p63s23p63d6或[Ar]3d6。
(2)铜是重要的过渡元素，能形成多种配合物如Cu2＋与乙二胺可形成如图所示配离子。
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①Cu2＋与乙二胺所形成的配离子内部不含有的化学键类型是___(填字母)。
a.配位键 b.极性键 c.离子键 d.非极性键
c
解析　Cu2＋与乙二胺所形成的配离子内部含有碳碳非极性共价键，碳氢、氮氢、碳氮极性共价键，还有铜氮配位键，因此不含有离子键。
②乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺。但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因是_________________________________________________。
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乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
解析　根据结构可得到乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键，因此乙二胺比三甲胺的沸点高很多。
11.Cu2＋能与NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位数为4的配合物。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。
Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外，还存在的化学键类型有______(填字母)。
A.离子键 B.金属键
C.极性共价键 D.非极性共价键
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AC
解析　Na2[Cu(OH)4]为离子化合物，含有离子键，并且O—H为极性共价键，故选AC。
(2)金属铜与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生反应：Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，其原因是______________________________________________________________。
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过氧化氢为氧化剂，氨与Cu2＋形成配离子，两者相互促进使反应进行
12.(1)水分子在特定条件下容易得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)。下列对上述过程的描述不合理的是____(填字母)。
a.氧原子的杂化类型发生了改变
b.微粒的空间结构发生了改变
c.微粒的化学性质发生了改变
d.微粒中H—O—H的键角发生了改变
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a
解析　H2O分子中氧原子采取sp3杂化形成4个杂化轨道，孤电子对占据2个sp3杂化轨道，由于孤电子对的排斥作用使水分子为V形；H3O＋中氧原子采取sp3杂化形成4个杂化轨道，孤电子对占据1个sp3杂化轨道，由于孤电子对的排斥作用，使H3O＋为三角锥型。因此H2O与H3O＋的键角不同，微粒的空间结构不同。H2O和H3O＋结构不同，化学性质不同。
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(2)配离子[Cu(NH3)2(H2O)2]2＋的中心原子是_____，配位体是__________，配位数为___。
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Cu2＋
NH3、H2O
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解析　由书写形式可以看出其中心原子是Cu2＋，配位体是H2O、NH3，配位数为4。
(3)过渡元素钴有两种化学式均为Co(NH3)5BrSO4的配合物，且配位数均为6，它们分别溶解于水时电离出的阳离子的化学式可能为______________和_______________。鉴别两者的实验方法是分别取样并滴加________________(填化学式)溶液。
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[Co(NH3)5Br]2＋
[Co(NH3)5SO4]＋
BaCl2(或AgNO3)
解析　由配合物配位数均为6可知溶于水电离出的阳离子可能是[Co(NH3)5Br]2＋和[Co(NH3)5SO4]＋，可根据外界离子进行鉴别。
13.(1)硫酸镍溶于氨水形成[Ni(NH3)6]SO4蓝色溶液。
①[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是___________。
②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)银氨溶液的主要成分是[Ag(NH3)2]OH，配制方法是向AgNO3溶液中滴加氨水至沉淀刚好完全溶解为止，得到澄清的银氨溶液。
①AgNO3中阴离子的空间结构是__________。
②[Ag(NH3)2]＋中的配位数为___。
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正四面体型
配位键
N
平面三角形
2
(3)现代工业冶金中，2[Au(CN)2]－＋Zn===2Au＋[Zn(CN)4]2－。CN－是常见的配位体，提供孤电子对的是C不是N，其主要原因是_____________
_____________________________。
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C的电负性比N
小，吸引孤电子对的能力比N弱
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