3.4 配合物与超分子(共27张PPT)-高二化学课件（人教版选择性必修2）
文档属性
| 名称 | 3.4 配合物与超分子(共27张PPT)-高二化学课件（人教版选择性必修2） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-05-20 10:04:10 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
第三章 晶体结构与性质
第四节 配合物与超分子
高二化学
新人教化学选择性必修2《物质结构与性质》
思考：无水CuSO4是白色的,为什么CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的？
【温故知新】
如何检验酒精中混有水
取少量样品，加入无水硫酸铜固体，若固体变蓝，则说明酒精中混有水。
固体
溶液颜色
CuSO4
CuCl2 2H2O
CuBr2
NaCl
K2SO4
KBr
白色
白色
白色
白色
绿色
深褐色
水溶液中Cu2+主要以水合离子[Cu(H2O)4]2+存在，呈天蓝色
天蓝色
天蓝色
天蓝色
无色
无色
无色
SO42 –
Na+
Cl-
K +
Br -
K +
实验3-2 向盛有下表中固体样品的试管中，分别加入足量的水，
观察实验现象并填写下表
【任务一】认识配合物
思考：哪些离子呈天蓝色？
无色离子：
【思考与讨论】[Cu(H2O)4]2+叫做四水合铜离子，经测定，[Cu(H2O)4]2+的结构如下，请分析Cu2+和H2O之间的化学键是属于何种类型？
在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子,铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
化学键类型？
提供孤电子对
接受孤电子对
思考：铜离子为什么能接受孤电子对？
1.配位键
（1）概念：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。
形成条件
一方能提供孤电子对
另一方能提供空轨道
如分子有NH3、H2O、HF、CO等；
离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等过渡金属的原子或离子。
配位键是一种特殊的共价键，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。
【任务一】认识配合物
（2）形成条件
1.配位键
【任务一】认识配合物
（3）表示方法
【任务一】认识配合物
2.配合物
（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）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
①中心原子(离子)：提供空轨道的金属离子或原子。
一般是过渡金属，必须有空轨道。
②配位体：含有孤电子对的分子或离子
NH3 H2O CO Cl- SCN- CN-
③配位原子：配位体中具有孤电子对的原子N O P S，
一般是ⅤA Ⅵ A ⅦA的非金属原子
④配位数：直接同中心原子配位的原子数目，一般是2、4、6、8
⑤配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，
如：[Fe(SCN)6]3-
（2）组成：
[Cu(H2O)4 ] S O 4
【任务一】认识配合物
实验操作 实验现象 实验原理
向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水
继续添加氨水并振荡试管
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3-3
形成难溶物
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
析出深蓝色晶体
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
（3）配合物的形成举例
【任务一】认识配合物
实验3-3
[Cu(NH3)4]2+是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4。实验证明Cu(OH)2难溶于水，但形成配合物[Cu(NH3)4](OH)2 后，易溶解。
天蓝色溶液
蓝色沉淀
深蓝色溶液
＋氨水
＋氨水
稳定性：
Cu
NH3
H3N
H3N
H3N
2+
Cu
OH2
H2O
H2O
H2O
2+
＜
H2O、NH3同为中性分子，但电负性N＜O，N比O更容易给出孤对电子，与Cu2＋形成的配位键更强。
应用探究
【思考】向硫酸铜溶液中滴加氨水，为什么[Cu(H2O)4]2＋转化为[Cu(NH3)4]2＋呢？
实验3-4
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
实验原理
溶液变为红色
利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于鉴别溶液中存在Fe3+；
又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术(但注意安全，因其有毒性)
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，随SCN-的浓度而异
配位数可为1—6
（3）配合物的形成举例
【任务一】认识配合物
实验操作 向盛有少量0.1moI/ 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,再滴入1molL氨水,振荡,观察实验现象。
实验现象
实验原理
AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]Cl
Ag++Cl-===AgCl↓
先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解
实验3-5
（3）配合物的形成举例
【任务一】认识配合物
（4）配合物的应用
① 在生命体中的应用
②在医药中的应用
叶绿素
血红素
抗癌药物——顺铂
酶
维生素B12
钴配合物
含锌的配合物
含锌酶有80多种
Fe2+的配合物
Mg2+的配合物
③ 配合物与生物固氮
固氮酶
④在生产生活中的应用
王水溶金
电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6]
热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]+
H[AuCl4]
【任务一】认识配合物
配合物：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。
[Cu(H2O)4 ] S O 4
内界（配离子）
外界（离子）
配
位
体
配
位
数
中
心
离
子
[Cu(H2O)4]SO4
= [Cu(H2O)4]2＋ + SO42-
配
位
原
子
？
整理 归纳
如：
X－
OH－CN－SCN－H2O
NH3
CO
思考：NH4Cl是配合物吗？
不是，
含有配位键的化合物不一定是配合物；配合物一定含有配位键。
应用体验
1.下列不能形成配位键的组合是
A.Ag＋、NH3 B.H2O、H＋ C.Co3＋、CO D.Ag＋、H＋
√
2.下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是
①H2O ②NH3 ③F－ ④CN－ ⑤CO
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④⑤
√
3.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3。
在NH3·BF3中，________原子提供孤电子对，________原子接受电子。
氮(或N)
硼(或B)
4．0.01mol氯化铬(CrCl3· 6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是（ ）
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
B
配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数
[Ag(NH3)2]OH 氢氧化二氨合银
K3[Fe(CN)6]
[Co(NH3)5Cl]Cl2
Ni(CO)4
5、请根据给出的配合物完成下表
[Ag(NH3)2]＋
OH-
Ag+
NH3
2
配合物结构小结：
1、配合物有些存在外界、有些无外界；
2、中心粒子可以是阳离子，也可以是中性原子；
3、配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种；
4、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。
神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构
氢键最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。
核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的
【任务二】认识超分子
1.定义
【任务二】认识超分子
（1）分离C60和C70
2.超分子实例
【任务二】认识超分子
(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。
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 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子（直径/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 120～150 170～220 260～320 340～430 Li+（152）
Na+（204）
K+（276）
Rb+（304）
Cs+（334）
【任务二】认识超分子
(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。
【任务二】认识超分子
分子识别
自组装
3.超分子的重要特征
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。
【任务二】认识超分子
【课堂总结】
【例】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。
4d55s1
6
【学习评价】
(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 。
C
AB
sp2和sp3
p-甲酸丁酯吡啶配体
第三章 晶体结构与性质
第四节 配合物与超分子
高二化学
新人教化学选择性必修2《物质结构与性质》
思考：无水CuSO4是白色的,为什么CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的？
【温故知新】
如何检验酒精中混有水
取少量样品，加入无水硫酸铜固体，若固体变蓝，则说明酒精中混有水。
固体
溶液颜色
CuSO4
CuCl2 2H2O
CuBr2
NaCl
K2SO4
KBr
白色
白色
白色
白色
绿色
深褐色
水溶液中Cu2+主要以水合离子[Cu(H2O)4]2+存在，呈天蓝色
天蓝色
天蓝色
天蓝色
无色
无色
无色
SO42 –
Na+
Cl-
K +
Br -
K +
实验3-2 向盛有下表中固体样品的试管中，分别加入足量的水，
观察实验现象并填写下表
【任务一】认识配合物
思考：哪些离子呈天蓝色？
无色离子：
【思考与讨论】[Cu(H2O)4]2+叫做四水合铜离子，经测定，[Cu(H2O)4]2+的结构如下，请分析Cu2+和H2O之间的化学键是属于何种类型？
在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子,铜离子接受水分子的孤电子对形成的。
化学键类型？
提供孤电子对
接受孤电子对
思考：铜离子为什么能接受孤电子对？
1.配位键
（1）概念：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。
形成条件
一方能提供孤电子对
另一方能提供空轨道
如分子有NH3、H2O、HF、CO等；
离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等过渡金属的原子或离子。
配位键是一种特殊的共价键，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。
【任务一】认识配合物
（2）形成条件
1.配位键
【任务一】认识配合物
（3）表示方法
【任务一】认识配合物
2.配合物
（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）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
①中心原子(离子)：提供空轨道的金属离子或原子。
一般是过渡金属，必须有空轨道。
②配位体：含有孤电子对的分子或离子
NH3 H2O CO Cl- SCN- CN-
③配位原子：配位体中具有孤电子对的原子N O P S，
一般是ⅤA Ⅵ A ⅦA的非金属原子
④配位数：直接同中心原子配位的原子数目，一般是2、4、6、8
⑤配离子的电荷：等于中心离子和配体总电荷的代数和，
如：[Fe(SCN)6]3-
（2）组成：
[Cu(H2O)4 ] S O 4
【任务一】认识配合物
实验操作 实验现象 实验原理
向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水
继续添加氨水并振荡试管
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3-3
形成难溶物
Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
难溶物溶解，得到深蓝色的透明溶液
Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2
析出深蓝色晶体
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
（3）配合物的形成举例
【任务一】认识配合物
实验3-3
[Cu(NH3)4]2+是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4。实验证明Cu(OH)2难溶于水，但形成配合物[Cu(NH3)4](OH)2 后，易溶解。
天蓝色溶液
蓝色沉淀
深蓝色溶液
＋氨水
＋氨水
稳定性：
Cu
NH3
H3N
H3N
H3N
2+
Cu
OH2
H2O
H2O
H2O
2+
＜
H2O、NH3同为中性分子，但电负性N＜O，N比O更容易给出孤对电子，与Cu2＋形成的配位键更强。
应用探究
【思考】向硫酸铜溶液中滴加氨水，为什么[Cu(H2O)4]2＋转化为[Cu(NH3)4]2＋呢？
实验3-4
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
实验原理
溶液变为红色
利用硫氰化铁配离子等颜色，可用于鉴别溶液中存在Fe3+；
又由于硫氰化铁配离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术(但注意安全，因其有毒性)
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，随SCN-的浓度而异
配位数可为1—6
（3）配合物的形成举例
【任务一】认识配合物
实验操作 向盛有少量0.1moI/ 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,再滴入1molL氨水,振荡,观察实验现象。
实验现象
实验原理
AgCl+2NH3=== [Ag(NH3)2]Cl
Ag++Cl-===AgCl↓
先产生白色沉淀,滴加氨水后白色沉淀溶解
实验3-5
（3）配合物的形成举例
【任务一】认识配合物
（4）配合物的应用
① 在生命体中的应用
②在医药中的应用
叶绿素
血红素
抗癌药物——顺铂
酶
维生素B12
钴配合物
含锌的配合物
含锌酶有80多种
Fe2+的配合物
Mg2+的配合物
③ 配合物与生物固氮
固氮酶
④在生产生活中的应用
王水溶金
电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6]
热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]+
H[AuCl4]
【任务一】认识配合物
配合物：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。
[Cu(H2O)4 ] S O 4
内界（配离子）
外界（离子）
配
位
体
配
位
数
中
心
离
子
[Cu(H2O)4]SO4
= [Cu(H2O)4]2＋ + SO42-
配
位
原
子
？
整理 归纳
如：
X－
OH－CN－SCN－H2O
NH3
CO
思考：NH4Cl是配合物吗？
不是，
含有配位键的化合物不一定是配合物；配合物一定含有配位键。
应用体验
1.下列不能形成配位键的组合是
A.Ag＋、NH3 B.H2O、H＋ C.Co3＋、CO D.Ag＋、H＋
√
2.下列分子或离子中，能提供孤电子对与某些金属离子形成配位键的是
①H2O ②NH3 ③F－ ④CN－ ⑤CO
A.①② B.①②③ C.①②④ D.①②③④⑤
√
3.化合物NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3。
在NH3·BF3中，________原子提供孤电子对，________原子接受电子。
氮(或N)
硼(或B)
4．0.01mol氯化铬(CrCl3· 6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是（ ）
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
B
配合物 内界 外界 中心粒子 配位体 配位数
[Ag(NH3)2]OH 氢氧化二氨合银
K3[Fe(CN)6]
[Co(NH3)5Cl]Cl2
Ni(CO)4
5、请根据给出的配合物完成下表
[Ag(NH3)2]＋
OH-
Ag+
NH3
2
配合物结构小结：
1、配合物有些存在外界、有些无外界；
2、中心粒子可以是阳离子，也可以是中性原子；
3、配位体可以是离子或分子，可以有一种或同时存在多种；
4、配位数通常为2、4、6、8这样的偶数。
神奇的超分子，借分子间作用力形成复杂的组织结构
氢键最强的分子间相互作用，很多分子可以通过氢键相互结合，形成具有固定组成的一个分子簇，这就是所谓的超分子。
核酸的双螺旋结构是靠氢键来保持的
【任务二】认识超分子
1.定义
【任务二】认识超分子
（1）分离C60和C70
2.超分子实例
【任务二】认识超分子
(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。
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 冠醚空腔直径/pm 适合的粒子（直径/pm）
12-冠-4 15-冠-5 18-冠-6 21-冠-7 120～150 170～220 260～320 340～430 Li+（152）
Na+（204）
K+（276）
Rb+（304）
Cs+（334）
【任务二】认识超分子
(2)冠醚识别碱金属离子(如K+)。
【任务二】认识超分子
分子识别
自组装
3.超分子的重要特征
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。
【任务二】认识超分子
【课堂总结】
【例】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。
4d55s1
6
【学习评价】
(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 。
C
AB
sp2和sp3
p-甲酸丁酯吡啶配体