2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修23.4配合物与超分子课件(37张PPT)
文档属性
| 名称 | 2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修23.4配合物与超分子课件(37张PPT) |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 914.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-19 20:08:27 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
配合物与超分子
课程标准要求
1.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征。
2.了解配位化合物的存在与应用，如配位化合物在医药科学，催化反应和材料化学等领域的应用。
3.能举例说明物质在超分子等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响。
一、配合物
1.探究离子在溶液中的颜色
实验操作 将下列少量固体溶于足量的水，观察溶液的颜色
固体 ①CuSO4 ②CuCl2·2H2O 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 ____色 _____色 _____色 ____色 ____色 ____色
实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色 水溶液中的Cu2＋主要以四水合铜离子[Cu(H2O)4]2＋存在，呈天蓝色，Cl－、SO、Br－、K＋、Na＋在水溶液中均为____色
天蓝
天蓝
天蓝
无
无
无
无
2.配位键
(1)含义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供__________，这类“电子对给予——接收”键称为配位键。
(2)实例：在四水合铜离子（[Cu(H2O)4]2+）中，Cu2＋与水分子间的化学键是由水分子提供__________给予铜离子，铜离子______水分子提供的孤电子对形成的。
孤电子对
孤电子对
接受
3.配位化合物
(1)概念：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________结合形成的化合物，称为配位化合物，简称________。
配位键
配合物
(2)常见配合物的形成实验
①实验
蓝色沉淀
溶解
深蓝色晶体
红色
白色沉淀
溶解
AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]Cl
②上述实验现象产生的原因主要是依次形成了配合物或配离子：[Cu(NH3)4]2＋、Fe(SCN)3、[Ag(NH3)2]＋，如在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，NH3中氮原子的__________进入Cu2＋的________，Cu2＋与NH3中氮原子通过共用氮原子提供的
孤电子对形成________，配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为 。
孤电子对
空轨道
配位键
自测
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤电子对( )
(2)提供孤电子对的微粒只能是分子不能是离子( )
(3)配合物[Cu(NH3)4]SO4中NH3是配体配位数是4( )
(4)配合物[CO(NH3)5Cl]Cl2中Cl－均可与AgNO3反应生AgCl沉淀( )
√
×
√
×
二、超分子
1.概念
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。
2.重要特征
__________和自组装。
分子识别
3.应用
(1)分离C60和C70
分离过程：将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将________溶解，经过滤后分离出________；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解__________而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。图示如下：
C70
C70
“杯酚”
(2)冠醚识别碱金属离子
冠醚分子中有大小不同的______适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚—碱金属离子超分子。
如18－冠－6识别______。
空穴
K＋
自测
2.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)分子形成超分子的作用力可能是分子间作用力( )
(2)超分子具有分子识别的特性( )
(3)超分子都是无限伸展的( )
(4)冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子( )
√
√
×
√
一、配位键总结
胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构如图所示：
1.由胆矾的结构判断晶体中含有的化学键有哪些？
提示：胆矾中存在的化学键有配位键，共价键和离子键。
2.NH3和BF3可以通过配位键形成H3N·BF3，试分析提供孤电子对，空轨道的分别是哪种原子，并写出H3N·BF3的结构式。
1.配位键的形成条件
(1)成键原子一方能提供孤电子对。提供孤电子对的，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。
(3)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。
2.配位键的表示方法
3.配位健的稳定性
(1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3>H2O。
(2)接受体形成配位键的能力：H＋>过渡金属>主族金属。
(3)配位键越强，形成的物质越稳定。如Cu2＋←OH－4.配位键与共价键的比较
比较 共价键类型 非极性键 极性键 配位键
本质 相邻原子间的共用电子对(原子轨道重叠)与原子核间的静电作用 成键条件 (元素种类) 成键原子得、失电子能力相同(同种元素) 成键原子得、失电子能力差别较小(不同元素) 成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子)
特征 有方向性、饱和性 1.下列组合不能形成配位键的是( )
A.Ag＋ NH3 B.H2O H＋
C.Co3＋ H2O D.Ag＋ H＋
D
2.下列微粒中不含配位键的是( )
B
3.下列各种说法中错误的是( )
A.配位键是一种特殊的共价键
B.NH4NO3、CuSO4·5H2O都含有配位键
C.共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
D.形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对
C
二、配合物的组成与性质
1.配合物的组成
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图表示：
(1)中心原子或离子：能提供空轨道接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心离子一般是带正电荷的阳离子，最常见的中心原子或离子是过渡金属的原子或离子。如Cu2＋、Zn2＋、Fe等。
(2)配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。
①阴离子：如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等。
②分子：如H2O、NH3、CO等。
③原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。
2.配合物的形成对性质的影响
(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。如Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。
(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。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。
(3)稳定性增强
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。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。
(1)配合物Fe(CO)6中配体是CO，C和O原子都有孤电子对，但能与Fe形成配位键的是C原子而不是氧原子，原因是C的电负性小，更易形成配位键。
(2)配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，而内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀，只有外界中的Cl－才能与硝酸银溶液反应产生沉淀；即1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2最多能与2 mol Ag＋结合生成AgCl沉淀。
4.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.配体为NH3和Cl－
C.[Zn(NH3)4]2＋为内界 D.Zn2＋和NH3以离子键结合
C
5.配合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体和配位数分别为( )
A.Cu2＋、NH3、4 B.Cu＋、NH3、4
C.Cu2＋、OH－、2 D.Cu2＋、NH3、2
A
6.用过量的AgNO3溶液处理含0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)的水溶液，生成0.02 mol的AgCl沉淀，此氯化铬最可能是( )
A.[Cr(H2O)6]Cl3
B.[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O
C.[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
D.[CrCl3(H2O)3]·3H2O
B
配合物中σ键(或配位键)数目的判断方法
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，1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol。
6
[方法技巧]
判断配合物中σ键数目的方法(以[Cu(NH3)4]2＋为例)
1.Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有 mol σ键。
8
2.a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。
1 mol b中含有的配位键数目为 (用NA表示，NA为阿伏加德罗常数)。
6NA
3.配合物[Cr(OH)3(H2O)(en)](en为H2NCH2CH2NH2)的中心离子配位数为 (Cr与O、N均形成了配位键)，1 mol 该配合物中含 mol σ键。
6
22
配合物与超分子
课程标准要求
1.知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征。
2.了解配位化合物的存在与应用，如配位化合物在医药科学，催化反应和材料化学等领域的应用。
3.能举例说明物质在超分子等不同尺度上的结构特点对物质性质的影响。
一、配合物
1.探究离子在溶液中的颜色
实验操作 将下列少量固体溶于足量的水，观察溶液的颜色
固体 ①CuSO4 ②CuCl2·2H2O 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 ____色 _____色 _____色 ____色 ____色 ____色
实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色 水溶液中的Cu2＋主要以四水合铜离子[Cu(H2O)4]2＋存在，呈天蓝色，Cl－、SO、Br－、K＋、Na＋在水溶液中均为____色
天蓝
天蓝
天蓝
无
无
无
无
2.配位键
(1)含义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供__________，这类“电子对给予——接收”键称为配位键。
(2)实例：在四水合铜离子（[Cu(H2O)4]2+）中，Cu2＋与水分子间的化学键是由水分子提供__________给予铜离子，铜离子______水分子提供的孤电子对形成的。
孤电子对
孤电子对
接受
3.配位化合物
(1)概念：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________结合形成的化合物，称为配位化合物，简称________。
配位键
配合物
(2)常见配合物的形成实验
①实验
蓝色沉淀
溶解
深蓝色晶体
红色
白色沉淀
溶解
AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]Cl
②上述实验现象产生的原因主要是依次形成了配合物或配离子：[Cu(NH3)4]2＋、Fe(SCN)3、[Ag(NH3)2]＋，如在配离子[Cu(NH3)4]2＋中，NH3中氮原子的__________进入Cu2＋的________，Cu2＋与NH3中氮原子通过共用氮原子提供的
孤电子对形成________，配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为 。
孤电子对
空轨道
配位键
自测
1.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤电子对( )
(2)提供孤电子对的微粒只能是分子不能是离子( )
(3)配合物[Cu(NH3)4]SO4中NH3是配体配位数是4( )
(4)配合物[CO(NH3)5Cl]Cl2中Cl－均可与AgNO3反应生AgCl沉淀( )
√
×
√
×
二、超分子
1.概念
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。
2.重要特征
__________和自组装。
分子识别
3.应用
(1)分离C60和C70
分离过程：将C60和C70的混合物加入一种空腔大小适配C60的“杯酚”中，得到超分子“杯酚”C60和C70；加入甲苯溶剂，甲苯将________溶解，经过滤后分离出________；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解__________而将不溶解的C60释放出来并沉淀。从而将C60和C70分离开来。图示如下：
C70
C70
“杯酚”
(2)冠醚识别碱金属离子
冠醚分子中有大小不同的______适配不同大小的碱金属离子，而形成冠醚—碱金属离子超分子。
如18－冠－6识别______。
空穴
K＋
自测
2.判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)分子形成超分子的作用力可能是分子间作用力( )
(2)超分子具有分子识别的特性( )
(3)超分子都是无限伸展的( )
(4)冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子( )
√
√
×
√
一、配位键总结
胆矾CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O，其结构如图所示：
1.由胆矾的结构判断晶体中含有的化学键有哪些？
提示：胆矾中存在的化学键有配位键，共价键和离子键。
2.NH3和BF3可以通过配位键形成H3N·BF3，试分析提供孤电子对，空轨道的分别是哪种原子，并写出H3N·BF3的结构式。
1.配位键的形成条件
(1)成键原子一方能提供孤电子对。提供孤电子对的，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。
(3)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。
2.配位键的表示方法
3.配位健的稳定性
(1)电子对给予体形成配位键的能力：NH3>H2O。
(2)接受体形成配位键的能力：H＋>过渡金属>主族金属。
(3)配位键越强，形成的物质越稳定。如Cu2＋←OH－
比较 共价键类型 非极性键 极性键 配位键
本质 相邻原子间的共用电子对(原子轨道重叠)与原子核间的静电作用 成键条件 (元素种类) 成键原子得、失电子能力相同(同种元素) 成键原子得、失电子能力差别较小(不同元素) 成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子)
特征 有方向性、饱和性 1.下列组合不能形成配位键的是( )
A.Ag＋ NH3 B.H2O H＋
C.Co3＋ H2O D.Ag＋ H＋
D
2.下列微粒中不含配位键的是( )
B
3.下列各种说法中错误的是( )
A.配位键是一种特殊的共价键
B.NH4NO3、CuSO4·5H2O都含有配位键
C.共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
D.形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对
C
二、配合物的组成与性质
1.配合物的组成
配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如图表示：
(1)中心原子或离子：能提供空轨道接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心离子一般是带正电荷的阳离子，最常见的中心原子或离子是过渡金属的原子或离子。如Cu2＋、Zn2＋、Fe等。
(2)配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。
①阴离子：如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－等。
②分子：如H2O、NH3、CO等。
③原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。
2.配合物的形成对性质的影响
(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。如Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。
(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。如Fe3＋与SCN－形成硫氰化铁配离子，其溶液显红色。
(3)稳定性增强
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。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。
(1)配合物Fe(CO)6中配体是CO，C和O原子都有孤电子对，但能与Fe形成配位键的是C原子而不是氧原子，原因是C的电负性小，更易形成配位键。
(2)配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分，如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，而内界微粒很难电离(电离程度很小)，因此，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2内界中的Cl－不能被Ag＋沉淀，只有外界中的Cl－才能与硝酸银溶液反应产生沉淀；即1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2最多能与2 mol Ag＋结合生成AgCl沉淀。
4.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.配体为NH3和Cl－
C.[Zn(NH3)4]2＋为内界 D.Zn2＋和NH3以离子键结合
C
5.配合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体和配位数分别为( )
A.Cu2＋、NH3、4 B.Cu＋、NH3、4
C.Cu2＋、OH－、2 D.Cu2＋、NH3、2
A
6.用过量的AgNO3溶液处理含0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)的水溶液，生成0.02 mol的AgCl沉淀，此氯化铬最可能是( )
A.[Cr(H2O)6]Cl3
B.[CrCl(H2O)5]Cl2·H2O
C.[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2O
D.[CrCl3(H2O)3]·3H2O
B
配合物中σ键(或配位键)数目的判断方法
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，1 mol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 mol。
6
[方法技巧]
判断配合物中σ键数目的方法(以[Cu(NH3)4]2＋为例)
1.Ni能与CO形成正四面体形的配合物Ni(CO)4，1 mol Ni(CO)4中含有 mol σ键。
8
2.a为乙二胺四乙酸(EDTA)，易与金属离子形成螯合物，b为EDTA与Ca2＋形成的螯合物。
1 mol b中含有的配位键数目为 (用NA表示，NA为阿伏加德罗常数)。
6NA
3.配合物[Cr(OH)3(H2O)(en)](en为H2NCH2CH2NH2)的中心离子配位数为 (Cr与O、N均形成了配位键)，1 mol 该配合物中含 mol σ键。
6
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