化学人教版（2019）选择性必修2 3.4.2配合物与超分子（共31张ppt）
文档属性
| 名称 | 化学人教版（2019）选择性必修2 3.4.2配合物与超分子（共31张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 5.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-12 11:03:44 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
第四节 配合物与超分子
第三章 晶体结构和性质
第二课时
配合物与超分子
学习目标
1、了解配合物的形成对性质的影响及配合物的应用。
2、了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。3、能举例说明超分子的特征
思考与讨论：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？
Cl－、H2O。
(2) [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在溶液中电离出什么离子？
[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？
2 mol。
(1)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。
(2)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。
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
四羟基合铝酸钠
CuCl难溶于水，可溶于浓盐酸和氨水
二、配合物
3、配合物的形成对性质的影响
(3)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。
叶绿素
血红素
4、配合物的应用
(1)在生命体中的应用
叶绿素
血红蛋白
酶
维生素B12
钴配合物
含锌酶有80多种
维生素B12
(2)在医药中的应用
(3)配合物与生物固氮
(4)在生产生活中的应用
王水溶金
抗癌药物——顺铂
固氮酶
照相技术的定影
冰晶石Na3[AlF6]
热水瓶胆镀银[Ag(NH3)2]+
H[AuCl4]
顺-二氯二氨合铂又称顺铂
顺-二氨环丁羧酸铂又称卡铂
课堂练习1、下列关于配合物的说法不正确的是（ ）
A. 许多过渡金属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
B. 配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键
结合
C. 配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对
D.中心离子所结合配体的个数称为配位数，不同离子的配位数
可能不同
B
课堂练习2、配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验,下列说法不正确的是( )。
A.配离子为[Fe(CN)5(NO)]2-，中心离子为Fe3+、配位数为6，配位原子有C和N
B.该配合物为离子化合物,易电离,1 mol该配合物电离共得到的离子数目为3NA
C.1 mol该配合物中σ键的数目为12NA
D.此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
D
在磷脂双分子层中，是分子间相互作用使磷脂分子聚集在一起
核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的
神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构
三、超分子
1、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。分子是广义的，包括离子
2、超分子结构特点
分子层
分子团簇
分子长链
超分子是组成复杂的，有组织的分子聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性。
3、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:
有的是有限的 有的是无限伸展的
4、重要特征及其应用——分子识别：分离C60与C70
“杯酚”分离C60和C70：
向C60和C70的混合物中加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶剂，溶解未装入“杯酚”的C70，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。
杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别
4、重要特征及其应用——分子识别：分离C60与C70
C60
C70
这个例子反映出来的超分子的特性被称为“分子识别”。
O
O
O
O
O
O
O
O
O
15-冠-5 填充模型
15-冠-5 键线式
12-冠-4 球棍模型
14-冠-4 键线式
C 原子：2×4 = 8
O 原子：4
8 + 4 = 12
C 原子：2×5 = 10
O 原子：5
10 + 5 = 15
4、重要特征及其应用——分子识别：
b. 冠醚识别碱金属离子
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子
冠醚 冠醚空腔直径/pm 合适的粒子（直径/pm）
12-冠-4 120～150 Li+（152）
15-冠-5 170～220 Na+（204）
18-冠-6 260～320 K+（276）、Rb+（304）
21-冠-7 340～430 Cs+（334）
表3-6 冠醚识别钾离子
18-冠-6–K+超分子
冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。
思考：1、冠醚靠什么原子吸引阳离子？
提示：冠醚靠氧原子吸引阳离子，碳原子是骨架，稳定了整个冠醚。环的大小与金属离子匹配，才能识别。
2、冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？
3、冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？
提示 阴离子，离子晶体。
提示：共价键
冠醚识别碱金属离子的应用
冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。
细胞外部
磷脂分子
双分子层
细胞质
疏水端
亲水端
亲水端
超分子组装的过程称为分子自组装(Molecular self-assembly)，自组装过程(Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。
4、重要特征及其应用——超分子组装：
烷基磺酸根离子在水中自组装为胶束
超分子技术在催化、分析、药物合成、染料合成等领域都有应用。
已报道的超分子大环主体有：DNA,冠醚，环糊精，杯芳烃，杯吡咯，杯咔唑，瓜环胡葫芦脲，柱芳烃等。
5、超分子成果：
课堂练习3、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)超分子的性质与组成超分子的单个分子的性质相同。( )
(2)超分子是相对分子质量很大的有机化合物。( )
(3)超分子内部分子可以通过非共价键结合。( )
√
×
×
(4)超分子都是无限伸展的。( )
(5)形成超分子的微粒都是分子。( )
(6)超分子具有分子识别和自组装的特征。( )
√
×
×
课堂练习4、下列关于超分子的说法不正确的是( )
A．超分子是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
B．超分子都是无限伸展的
C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子
D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质
B
课堂练习5、冠醚(皇冠状分子)因具有分子识别能力,成为超分子化学中重要一员。18-冠-6 是其中的一种,结构如图。下列说法正确的是( )。
A.该分子是CH3OCH3的同系物
B.该分子中所有原子可能共平面
C.该分子含有σ键、极性键、非极性键
D.该有机物的最简式与甲醛的分子式相同
C
超分子
概 念
作用力
特征
分子识别
自组装
冠醚识别碱金属离子
“杯酚”分离C60 和 C70
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。
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。
课堂小结
配合物的性质————溶解性、颜色、稳定性
配合物应用————生命体、医药及生产生活等领域
1、下列不属于配位化合物的是（ ）
六氟合铝(Ⅲ)酸钠：
氢氧化二氨合银(Ⅰ)：
C．六氟合铁(Ⅲ)酸钾：
D．十二水硫酸铝钾：
E. 六氰合铁(Ⅱ)酸钾: K4[Fe(CN)6]
F. 光卤石：KCl·MgCl ·6H O
DF
课堂达标
2、某物质的结构如图所示：
下列有关该物质的分析中正确的是（ ）
A. 该物质分子中不存在σ键
B. 该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力
C. 该物质是一种配合物，其中Ni为中心原子
D. 该物质的分子中C、N、O均存在孤电子对
C
3. 下列说法错误的是（ ）
A. [Ag(NH3)2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键，空间结构为
直线形
B. 配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构，配位数为6的配合单元
一定呈正八面体结构
C. [Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键
D. [Pt(NH3)6]2＋和[PtCl4]2－中，其中心离子的化合价都是＋2价
B
4、下列过程与超分子的分子识别无关的是（ ）
A．两种特定类型的 DNA 分子才会结合
B．淀粉与碘结合变蓝
C．用 12-冠-4 分离 Na+ 中的 Li+
D．杯酚和 C60 形成的超分子在氯仿中解体
D
5、冠醚能与阳离子,尤其是与碱金属离子作用,并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。12-冠-4与锂离子作用而不与钠离子、钾离子作用;18-冠-6与钾离子作用(如图),还可与重氮盐作用,但不与锂离子或钠离子作用。下列说法错误的是( )
A.18-冠-6中C和O的杂化轨道类型相同
B.18-冠-6与钾离子作用,不与锂离子或钠离子作用,这反映了超分子的“分子识别”的特征
C.18-冠-6与钾离子作用反映了超分子的自组装的特征
D.冠醚与碱金属离子作用的原理与其可作相转移催化剂的原理有关
C
6.图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是____(填字母)。
a.CF4 b.CH4 c.NH4+ d.H2O
c
7、超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：(1)Mo处于第五周期第ⅥB族，价电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是 ；核外未成对电子数是___个。 (2)该超分子中存在的化学键类型有 。
A. σ键 B. π键 C. 离子键 D. 氢键
(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是 (填元素符号)，p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有 。
p-甲酸丁酯吡啶配体
4d55s1
6
AB
C
sp2和sp3
第四节 配合物与超分子
第三章 晶体结构和性质
第二课时
配合物与超分子
学习目标
1、了解配合物的形成对性质的影响及配合物的应用。
2、了解从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。3、能举例说明超分子的特征
思考与讨论：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？
Cl－、H2O。
(2) [TiCl(H2O)5]Cl2·H2O在溶液中电离出什么离子？
[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？
2 mol。
(1)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。
(2)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。
Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]
四羟基合铝酸钠
CuCl难溶于水，可溶于浓盐酸和氨水
二、配合物
3、配合物的形成对性质的影响
(3)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。
叶绿素
血红素
4、配合物的应用
(1)在生命体中的应用
叶绿素
血红蛋白
酶
维生素B12
钴配合物
含锌酶有80多种
维生素B12
(2)在医药中的应用
(3)配合物与生物固氮
(4)在生产生活中的应用
王水溶金
抗癌药物——顺铂
固氮酶
照相技术的定影
冰晶石Na3[AlF6]
热水瓶胆镀银[Ag(NH3)2]+
H[AuCl4]
顺-二氯二氨合铂又称顺铂
顺-二氨环丁羧酸铂又称卡铂
课堂练习1、下列关于配合物的说法不正确的是（ ）
A. 许多过渡金属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
B. 配合物中中心离子与配体间、配离子与酸根离子间都是以配位键
结合
C. 配离子中，中心离子提供空轨道，配体提供孤电子对
D.中心离子所结合配体的个数称为配位数，不同离子的配位数
可能不同
B
课堂练习2、配合物Na2[Fe(CN)5(NO)]可用于离子检验,下列说法不正确的是( )。
A.配离子为[Fe(CN)5(NO)]2-，中心离子为Fe3+、配位数为6，配位原子有C和N
B.该配合物为离子化合物,易电离,1 mol该配合物电离共得到的离子数目为3NA
C.1 mol该配合物中σ键的数目为12NA
D.此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
D
在磷脂双分子层中，是分子间相互作用使磷脂分子聚集在一起
核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的
神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构
三、超分子
1、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。分子是广义的，包括离子
2、超分子结构特点
分子层
分子团簇
分子长链
超分子是组成复杂的，有组织的分子聚集体，并保持一定的完整性使其具有明确的微观结构和宏观特性。
3、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:
有的是有限的 有的是无限伸展的
4、重要特征及其应用——分子识别：分离C60与C70
“杯酚”分离C60和C70：
向C60和C70的混合物中加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”,再加入甲苯溶剂，溶解未装入“杯酚”的C70，过滤后分离C70；再向不溶物中加入氯仿，溶解“杯酚”而将不溶解的C60释放出来并沉淀。
杯酚与C60通过范德华力相结合，通过尺寸匹配实现分子识别
4、重要特征及其应用——分子识别：分离C60与C70
C60
C70
这个例子反映出来的超分子的特性被称为“分子识别”。
O
O
O
O
O
O
O
O
O
15-冠-5 填充模型
15-冠-5 键线式
12-冠-4 球棍模型
14-冠-4 键线式
C 原子：2×4 = 8
O 原子：4
8 + 4 = 12
C 原子：2×5 = 10
O 原子：5
10 + 5 = 15
4、重要特征及其应用——分子识别：
b. 冠醚识别碱金属离子
冠醚是皇冠状的分子，可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金属离子
冠醚 冠醚空腔直径/pm 合适的粒子（直径/pm）
12-冠-4 120～150 Li+（152）
15-冠-5 170～220 Na+（204）
18-冠-6 260～320 K+（276）、Rb+（304）
21-冠-7 340～430 Cs+（334）
表3-6 冠醚识别钾离子
18-冠-6–K+超分子
冠醚与金属阳离子通过配位作用相结合，不同大小的冠醚可以识别不同大小的碱金属离子。
思考：1、冠醚靠什么原子吸引阳离子？
提示：冠醚靠氧原子吸引阳离子，碳原子是骨架，稳定了整个冠醚。环的大小与金属离子匹配，才能识别。
2、冠醚与碱金属离子之间的配位键属于离子键、共价键、氢键还是分子间作用力？
3、冠醚与碱金属离子形成配合物得到的晶体里还有什么粒子，这类晶体是离子晶体、共价晶体还是分子晶体？
提示 阴离子，离子晶体。
提示：共价键
冠醚识别碱金属离子的应用
冠醚能与阳离子尤其是碱金属阳离子作用，并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用，将阳离子以及对应的阴离子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。
细胞外部
磷脂分子
双分子层
细胞质
疏水端
亲水端
亲水端
超分子组装的过程称为分子自组装(Molecular self-assembly)，自组装过程(Self-organization)是使超分子产生高度有序的过程。
4、重要特征及其应用——超分子组装：
烷基磺酸根离子在水中自组装为胶束
超分子技术在催化、分析、药物合成、染料合成等领域都有应用。
已报道的超分子大环主体有：DNA,冠醚，环糊精，杯芳烃，杯吡咯，杯咔唑，瓜环胡葫芦脲，柱芳烃等。
5、超分子成果：
课堂练习3、判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)超分子的性质与组成超分子的单个分子的性质相同。( )
(2)超分子是相对分子质量很大的有机化合物。( )
(3)超分子内部分子可以通过非共价键结合。( )
√
×
×
(4)超分子都是无限伸展的。( )
(5)形成超分子的微粒都是分子。( )
(6)超分子具有分子识别和自组装的特征。( )
√
×
×
课堂练习4、下列关于超分子的说法不正确的是( )
A．超分子是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
B．超分子都是无限伸展的
C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子
D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质
B
课堂练习5、冠醚(皇冠状分子)因具有分子识别能力,成为超分子化学中重要一员。18-冠-6 是其中的一种,结构如图。下列说法正确的是( )。
A.该分子是CH3OCH3的同系物
B.该分子中所有原子可能共平面
C.该分子含有σ键、极性键、非极性键
D.该有机物的最简式与甲醛的分子式相同
C
超分子
概 念
作用力
特征
分子识别
自组装
冠醚识别碱金属离子
“杯酚”分离C60 和 C70
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。
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。
课堂小结
配合物的性质————溶解性、颜色、稳定性
配合物应用————生命体、医药及生产生活等领域
1、下列不属于配位化合物的是（ ）
六氟合铝(Ⅲ)酸钠：
氢氧化二氨合银(Ⅰ)：
C．六氟合铁(Ⅲ)酸钾：
D．十二水硫酸铝钾：
E. 六氰合铁(Ⅱ)酸钾: K4[Fe(CN)6]
F. 光卤石：KCl·MgCl ·6H O
DF
课堂达标
2、某物质的结构如图所示：
下列有关该物质的分析中正确的是（ ）
A. 该物质分子中不存在σ键
B. 该物质的分子内只存在共价键和配位键两种作用力
C. 该物质是一种配合物，其中Ni为中心原子
D. 该物质的分子中C、N、O均存在孤电子对
C
3. 下列说法错误的是（ ）
A. [Ag(NH3)2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键，空间结构为
直线形
B. 配位数为4的配合单元一定呈正四面体结构，配位数为6的配合单元
一定呈正八面体结构
C. [Cu(NH3)4]SO4中所含的化学键有离子键、极性共价键和配位键
D. [Pt(NH3)6]2＋和[PtCl4]2－中，其中心离子的化合价都是＋2价
B
4、下列过程与超分子的分子识别无关的是（ ）
A．两种特定类型的 DNA 分子才会结合
B．淀粉与碘结合变蓝
C．用 12-冠-4 分离 Na+ 中的 Li+
D．杯酚和 C60 形成的超分子在氯仿中解体
D
5、冠醚能与阳离子,尤其是与碱金属离子作用,并且随环的大小不同而与不同的金属离子作用。12-冠-4与锂离子作用而不与钠离子、钾离子作用;18-冠-6与钾离子作用(如图),还可与重氮盐作用,但不与锂离子或钠离子作用。下列说法错误的是( )
A.18-冠-6中C和O的杂化轨道类型相同
B.18-冠-6与钾离子作用,不与锂离子或钠离子作用,这反映了超分子的“分子识别”的特征
C.18-冠-6与钾离子作用反映了超分子的自组装的特征
D.冠醚与碱金属离子作用的原理与其可作相转移催化剂的原理有关
C
6.图1表示某种含氮有机化合物的结构，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)，分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别。
下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是____(填字母)。
a.CF4 b.CH4 c.NH4+ d.H2O
c
7、超分子化学已逐渐扩展到化学的各个分支，还扩展到生命科学和物理学等领域。由Mo将2个C60分子、2个p-甲酸丁酯吡啶及2个CO分子利用配位键自组装的超分子结构如图所示：(1)Mo处于第五周期第ⅥB族，价电子排布与Cr相似，它的基态价电子排布式是 ；核外未成对电子数是___个。 (2)该超分子中存在的化学键类型有 。
A. σ键 B. π键 C. 离子键 D. 氢键
(3)该超分子中配体CO提供孤电子对的原子是 (填元素符号)，p-甲酸丁酯吡啶配体中C原子的杂化方式有 。
p-甲酸丁酯吡啶配体
4d55s1
6
AB
C
sp2和sp3