高中化学人教版（2019）选择性必修二3.4 配合物与超分子（共35张ppt）
文档属性
| 名称 | 高中化学人教版（2019）选择性必修二3.4 配合物与超分子（共35张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-11-23 08:15:17 | ||
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文档简介
(共35张PPT)
第三章 晶体的结构与性质
第四节 配合物和超分子
氯化钠晶体
新 课 导 入
胆矾晶体
配合物
固体 ①CuSO4 ②CuCl ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr
白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色
哪些溶液呈天蓝色
实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色
①、②、③
溶液呈天蓝色是由阳离子Cu2+引起的，SO42-、Cl-、Br-、Na+、K+在溶液中均无色
结论：实验中呈蓝色的物质是水合铜离子 ：
实验3-2 探究离子在溶液中的颜色
（四水合铜离子）
（无色）
（蓝色）
配合物
定义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的，这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。
基本概念：①中心原子（离子）：提供空轨道，接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。②配位体：提供孤电子对的离子或分子，如分子CO、NH3、H2O等，阴离子F-、CN-、CI-等。配位原子必须有孤电子对。
③配位数：直接同中心原子（离子）配位的分子或离子的数目叫中心原子（离子）的配位数。
配位键
配位键
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。
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。
配位键的表示：(电子对给予体)A→B(电子对接受体)或A—B。例如H3O+
配合物
注意：配位键也是σ键。
叶绿素是以镁离子为中心的卟啉配合物，其结构如图。
①Mg2+与N原子形成的化学键为配位键的是________(填“a”或“b”)。②叶绿素分子中C原子的杂化轨道类型有 。
b
sp2、sp3
【2020年山东卷】含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种 Cd2+配合物的结构如图所示，1mol 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有_________mol，该螯合物中 N 的杂
化方式有__________种。
6
1
sp2
1.配位键是一类特殊的共价键而不是一类单独的化学键，但是在描述物质中存在的作用力类型时，通常将配位键单独指出（如存在离子键、共价键、配位键、氢键、范德华力）。【例3】BF3与一定量水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：
①晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及______(填序号)。a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．金属键 e．氢键f．范德华力②R中阳离子的空间构型为 ，阴离子的中心原子轨道采用 杂化。
ad
三角锥形
sp3
配合物
定义：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）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
组成：配合物由中心离子或原子（提供空轨道）和配体（提供孤电子对）组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例。
[Cu(NH3)4]SO4
↓
中心离子
↓
配位体
↓
配位数
↓
外界离子
内界（配离子）
配位原子
【学生活动】试分析[Cu(H2O)4]SO4的中心离子、配体、配位数、配位原子、内界、外界
配合物
[Cu(H2O)4]SO4
↓
中心离子
↓
配位体
↓
配位数
↓
外界离子
内界（配离子）
配位原子
2. 在配体中，若2种原子均可提供孤电子对，一般是电负性小的原子提供孤电子对。如CO、CN-作配体时，C原子提供孤电子对，C原子是配位原子。【例4】[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为_____________。
【例5】Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是_ _，羰基铁的结构如下图，根据该图可知CO作为配位体是以___原子为配位原子与Fe原子结合。
分子晶体
C
【例6】 1molCo(Ⅲ)的八面体配合物CoClm·nNH3，若1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，则m、n的值是（ ）A．m=1，n=5 B．m=3，n=4
C．m=5，n=1 D．m=4，n=5
B
过渡金属配合物配位数的求算过渡金属与CO形成羰基配合物时，每个CO分子向中心原子提供2个电子，最终使中心原子的电子总数与同周期的稀有气体原子的相同，称为有效原子序数规则。根据此规则推断，镍与CO形成的炭基配合物Ni(CO)x，中，x= 。【例8】 Fe3+可以与SCN-、CN-、F-、有机分子等形成很多的配合物．请回答下列问题：（1）金属配合物Fe(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=___．
4
5
配合物中σ键数目的判断配合物中中心离子与配位原子之间形成的配位键是σ键。分析配合物中的σ键数目时，一要考虑中心离子与配位原子之间的配位键数目，二要考虑配体离子或分子内含有的σ键数目，三要考虑外界离子或分子中含有的σ键数目。例如，1mol[Zn(NH3)4]Cl2中有16NA个σ键——1个Zn2+与4个N原子形成4个σ键、1个NH3分子中每个N原子与3个H原子形成3个σ键。
【例9】回答下列问题：（1）NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4中含有 mol配位键。（2）若en代表乙二胺( H2N-CH2-CH2-NH2)，则配合物[Pt(en)2]Cl4中中心离子的配位数为 。（3）在硫酸铜溶液中加入过量KCN溶液，生成配合物[Cu(CN)4]2-，则1 mol CN一中含有的π键为 mol，1 mol[Cu(CN)4]2-中含有的σ键为 mol。（4）氨硼烷（NH3BH3）分子中有 个配位键。（5）1 mol Cr(CO)6含σ键的数目为 ，配位键数为 。【CO中存在配位键】
2
4
2
8
1
12NA
12NA
实验3-3 制取 [Cu(NH3)4](OH)2
实验操作 ①向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水
②继续添加氨水并振荡试管
③再向试管中加入极性较小的溶剂(如加入8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁
实验现象 ①
②
③
形成难溶物
难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液
析出深蓝色晶体
配合物
实验3-3 制取 [Cu(NH3)4](OH)2
实验结论 ①
②
③
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
配合物
深蓝色溶液及深蓝色晶体中，深蓝色都是因为存在配离子 [Cu(NH3)4]2+
[Cu(NH3)4](OH)2在溶液中能完全电离而显强碱性。
配合物[Cu(NH3)4](OH)2中，中心离子是Cu2+，NH3是配体，配位数是4；NH3中的N是配位原子，提供孤电子对。
配合物
实验3-4 探究离子在溶液中的颜色
实验操作：向盛有少量0.1 mol/L FeCl3溶液（或任何含Fe3+的溶液）的试管中滴加1滴0.1 mol/L硫氰化钾(KSCN)溶液。
实验现象：溶液变为红色。
配合物Fe(SCN)3中，中心离子是Fe3+，配体是SCN-，配位数是3。
应用：利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3+，又由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。
配合物
实验操作 ①向盛有少量0.1 mol/L NaCl溶液的试管里滴几滴0.1 mol/L AgNO3溶液，产生难溶于水的白色的AgCl沉淀；
②再滴入1 mol/L 氨水，振荡。
实验现象 ①
②
实验结论 ①
②
得到白色沉淀
沉淀溶解，得到澄清的无色溶液
Ag+ + Cl- = AgCl↓
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
实验3-5 制取 [Ag(NH3)2]Cl
配合物
配合物的形成对性质的影响
对溶解性的影响
一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。
颜色的改变
当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。
稳定性增强
①配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
②许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
③当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
配合物的形成对性质的影响
配合物的应用
在人和动物体内起输送氧气作用的血红素，是Fe的配合物。
配合物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。
超分子
定义：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称为超分子。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
超分子的特性
①分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
②分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。
超分子的实例
(1)分离C60和C70
(2)冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。
冠醚 适合的粒子（直径/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 Li+
Na+
K+
Rb+
Cs+
超分子的实例
超分子化学
含义：研究超分子的化学叫超分子化学，是一门处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的新兴学科。
应用：在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应 用前景。
研究领域：环状配体组成的主客体体系；有序的分子聚集体；由两个或两个以上基团用柔性链或刚性链连接而成的超分子化合物。
本节小结
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第三章 晶体的结构与性质
第四节 配合物和超分子
氯化钠晶体
新 课 导 入
胆矾晶体
配合物
固体 ①CuSO4 ②CuCl ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr
白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色
哪些溶液呈天蓝色
实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色
①、②、③
溶液呈天蓝色是由阳离子Cu2+引起的，SO42-、Cl-、Br-、Na+、K+在溶液中均无色
结论：实验中呈蓝色的物质是水合铜离子 ：
实验3-2 探究离子在溶液中的颜色
（四水合铜离子）
（无色）
（蓝色）
配合物
定义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的，这类“电子对给予-接受”键被称为配位键。
基本概念：①中心原子（离子）：提供空轨道，接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。②配位体：提供孤电子对的离子或分子，如分子CO、NH3、H2O等，阴离子F-、CN-、CI-等。配位原子必须有孤电子对。
③配位数：直接同中心原子（离子）配位的分子或离子的数目叫中心原子（离子）的配位数。
配位键
配位键
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。
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。
配位键的表示：(电子对给予体)A→B(电子对接受体)或A—B。例如H3O+
配合物
注意：配位键也是σ键。
叶绿素是以镁离子为中心的卟啉配合物，其结构如图。
①Mg2+与N原子形成的化学键为配位键的是________(填“a”或“b”)。②叶绿素分子中C原子的杂化轨道类型有 。
b
sp2、sp3
【2020年山东卷】含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种 Cd2+配合物的结构如图所示，1mol 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有_________mol，该螯合物中 N 的杂
化方式有__________种。
6
1
sp2
1.配位键是一类特殊的共价键而不是一类单独的化学键，但是在描述物质中存在的作用力类型时，通常将配位键单独指出（如存在离子键、共价键、配位键、氢键、范德华力）。【例3】BF3与一定量水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：
①晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及______(填序号)。a．离子键 b．共价键 c．配位键 d．金属键 e．氢键f．范德华力②R中阳离子的空间构型为 ，阴离子的中心原子轨道采用 杂化。
ad
三角锥形
sp3
配合物
定义：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）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
组成：配合物由中心离子或原子（提供空轨道）和配体（提供孤电子对）组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例。
[Cu(NH3)4]SO4
↓
中心离子
↓
配位体
↓
配位数
↓
外界离子
内界（配离子）
配位原子
【学生活动】试分析[Cu(H2O)4]SO4的中心离子、配体、配位数、配位原子、内界、外界
配合物
[Cu(H2O)4]SO4
↓
中心离子
↓
配位体
↓
配位数
↓
外界离子
内界（配离子）
配位原子
2. 在配体中，若2种原子均可提供孤电子对，一般是电负性小的原子提供孤电子对。如CO、CN-作配体时，C原子提供孤电子对，C原子是配位原子。【例4】[Zn(CN)4]2-中Zn2+与CN-的C原子形成配位键。不考虑空间构型，[Zn(CN)4]2-的结构可用示意图表示为_____________。
【例5】Fe(CO)5又名羰基铁，常温下为黄色油状液体，则Fe(CO)5的晶体类型是_ _，羰基铁的结构如下图，根据该图可知CO作为配位体是以___原子为配位原子与Fe原子结合。
分子晶体
C
【例6】 1molCo(Ⅲ)的八面体配合物CoClm·nNH3，若1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，则m、n的值是（ ）A．m=1，n=5 B．m=3，n=4
C．m=5，n=1 D．m=4，n=5
B
过渡金属配合物配位数的求算过渡金属与CO形成羰基配合物时，每个CO分子向中心原子提供2个电子，最终使中心原子的电子总数与同周期的稀有气体原子的相同，称为有效原子序数规则。根据此规则推断，镍与CO形成的炭基配合物Ni(CO)x，中，x= 。【例8】 Fe3+可以与SCN-、CN-、F-、有机分子等形成很多的配合物．请回答下列问题：（1）金属配合物Fe(CO)n的中心原子价电子数与配体提供电子总数之和为18，则n=___．
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配合物中σ键数目的判断配合物中中心离子与配位原子之间形成的配位键是σ键。分析配合物中的σ键数目时，一要考虑中心离子与配位原子之间的配位键数目，二要考虑配体离子或分子内含有的σ键数目，三要考虑外界离子或分子中含有的σ键数目。例如，1mol[Zn(NH3)4]Cl2中有16NA个σ键——1个Zn2+与4个N原子形成4个σ键、1个NH3分子中每个N原子与3个H原子形成3个σ键。
【例9】回答下列问题：（1）NH4BF4（氟硼酸铵）是合成氮化硼纳米管的原料之一。1 mol NH4BF4中含有 mol配位键。（2）若en代表乙二胺( H2N-CH2-CH2-NH2)，则配合物[Pt(en)2]Cl4中中心离子的配位数为 。（3）在硫酸铜溶液中加入过量KCN溶液，生成配合物[Cu(CN)4]2-，则1 mol CN一中含有的π键为 mol，1 mol[Cu(CN)4]2-中含有的σ键为 mol。（4）氨硼烷（NH3BH3）分子中有 个配位键。（5）1 mol Cr(CO)6含σ键的数目为 ，配位键数为 。【CO中存在配位键】
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12NA
12NA
实验3-3 制取 [Cu(NH3)4](OH)2
实验操作 ①向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水
②继续添加氨水并振荡试管
③再向试管中加入极性较小的溶剂(如加入8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁
实验现象 ①
②
③
形成难溶物
难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液
析出深蓝色晶体
配合物
实验3-3 制取 [Cu(NH3)4](OH)2
实验结论 ①
②
③
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度
配合物
深蓝色溶液及深蓝色晶体中，深蓝色都是因为存在配离子 [Cu(NH3)4]2+
[Cu(NH3)4](OH)2在溶液中能完全电离而显强碱性。
配合物[Cu(NH3)4](OH)2中，中心离子是Cu2+，NH3是配体，配位数是4；NH3中的N是配位原子，提供孤电子对。
配合物
实验3-4 探究离子在溶液中的颜色
实验操作：向盛有少量0.1 mol/L FeCl3溶液（或任何含Fe3+的溶液）的试管中滴加1滴0.1 mol/L硫氰化钾(KSCN)溶液。
实验现象：溶液变为红色。
配合物Fe(SCN)3中，中心离子是Fe3+，配体是SCN-，配位数是3。
应用：利用硫氰化铁配离子的颜色，可鉴定溶液中存在Fe3+，又由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。
配合物
实验操作 ①向盛有少量0.1 mol/L NaCl溶液的试管里滴几滴0.1 mol/L AgNO3溶液，产生难溶于水的白色的AgCl沉淀；
②再滴入1 mol/L 氨水，振荡。
实验现象 ①
②
实验结论 ①
②
得到白色沉淀
沉淀溶解，得到澄清的无色溶液
Ag+ + Cl- = AgCl↓
AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
实验3-5 制取 [Ag(NH3)2]Cl
配合物
配合物的形成对性质的影响
对溶解性的影响
一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。
颜色的改变
当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。
稳定性增强
①配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
②许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
③当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
配合物的形成对性质的影响
配合物的应用
在人和动物体内起输送氧气作用的血红素，是Fe的配合物。
配合物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。
超分子
定义：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称为超分子。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。
超分子的特性
①分子间相互作用：通过非共价键结合，包括氢键、静电作用、疏水作用以及一些分子与金属离子形成的弱配位键等。
②分子聚集体大小：分子聚集体有的是有限的，有的是无限伸展的。
超分子的实例
(1)分离C60和C70
(2)冠醚识别碱金属离子。不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。
冠醚 适合的粒子（直径/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 Li+
Na+
K+
Rb+
Cs+
超分子的实例
超分子化学
含义：研究超分子的化学叫超分子化学，是一门处于近代化学、材料化学和生命科学交汇点的新兴学科。
应用：在分子识别与人工酶、酶的功能、短肽和环核酸的组装体及其功能等领域有着广阔的应 用前景。
研究领域：环状配体组成的主客体体系；有序的分子聚集体；由两个或两个以上基团用柔性链或刚性链连接而成的超分子化合物。
本节小结
感谢您的观看