2023-2024学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2课件 3-4-1配合物 课件(41张PPT)

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名称 2023-2024学年高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2课件 3-4-1配合物 课件(41张PPT)
格式 pptx
文件大小 108.4MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-12-12 14:56:42

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文档简介

第三章 晶体结构与性质
第四节 配合物与超分子
第1课时 配合物
无水硫酸铜是白色的,但CuSO4·5H2O却是蓝色的,这是为什么呢?
无水硫酸铜
CuSO4·5H2O
实验3-2:观察下列溶液的颜色,有什么规律?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}CuSO4溶液
CuCl2溶液
CuBr2溶液
K2SO4溶液
NaCl溶液
KBr溶液
实验3-2:观察下列溶液的颜色,有什么规律?
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}CuSO4溶液
CuCl2溶液
CuBr2溶液
K2SO4溶液
NaCl溶液
KBr溶液
蓝色 蓝色 蓝色
无色 无色 无色
1、对照含相同阴离子的溶液,得出结论:
蓝色不是由这些阴离子导致的,是因为含Cu2+。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}CuSO4固体
CuCl2·2H2O
CuBr2固体
白色
绿色
深褐色
2、含Cu2+的物质一定呈现蓝色吗?
Cu2+在有H2O时显蓝色。
实验证明,上述实验呈蓝色的物质是水合铜离子,可表示为[Cu(H2O)4]2+,叫四水合铜离子。
Cu2+与H2O间是通过什么化学键形成[Cu(H2O)4]2+呢?
【联想】依据电子式,讨论H+与NH3是如何形成NH4+的?
H+ +
孤电子对
空轨道
该化学键怎么形成的?
[Cu(H2O)4]2+的形成
Cu2+的价层电子排布:3d9
空的4s和4p轨道
激发
dsp2杂化
dsp2
H2O
孤电子对
H2O
H2O
H2O
[Cu(H2O)4]2+
平面正方形
NH3
H+

NH4+
H2O
Cu2+

[Cu(H2O)4]2+
配位键
提供孤电子对
提供空轨道
一、配位键
1、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”键称为配位键。
形成条件
一方能提供孤电子对(配位体)
另一方能提供空轨道(中心原子或离子)
分子:NH3、H2O、HF、CO等;
离子:Cl-、OH-、CN-、SCN-等。
如H+、Al3+、B及过渡金属的原子或离子(Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等)。
2、特点:
一、配位键
②配位键一般是共价单键,属于σ键。
①配位键是一种特殊的共价键,与共价键性质完全相同。
相同原子间形成的配位键与它们之间形成的共价单键相同,如NH4+中的4个N-H(键能、键长和键角)完全相同。
③配位键具有方向性和饱和性。
一般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。
一、配位键
3、表示方法:
A→B 或 A─B
电子对给予体
电子对接受体
例如:[Cu(H2O)4]2+中的配位键可表示为:

注意水分子(配位体)与Cu2+(中心离子)的成键位置!
H2O
依据电子式,讨论H2O与H+是如何形成H3O+的。
请你写出NH4+的配位键的表示法。
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+
D
2、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。
N
B
A. 在上述结构中,所有氧原子都采用 sp2 杂化
B. 在上述结构中,存在配位键、共价键,不存在离子键
C. 胆矾是分子晶体,分子间存在氢键
D. 胆矾中的两种结晶水在不同的温度下会分步失去
D
3、CuSO4·5H2O可写成[Cu(H2O)4]SO4·H2O,其结构如图,下列说法正确的是( )
二、配合物
1、定义:通常把金属离子或原子与某些分子或离子以配位键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。
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。
②配位体:含有孤电子对的分子或离子。
如NH3、H2O、CO、 Cl-、SCN-、CN-
③配位原子:配位体中具有孤电子对的原子。
一般是ⅤA、ⅥA、ⅦA的非金属原子。
④配位数:直接同中心原子配位的分子或原子数目。
二、配合物
[Cu(NH3)4 ]SO4
2、组成:一般是由内界和外界构成,内界由中心离子(或原子)、配体构成。




配离子(内界)
离子(外界)


配位原子



配合物的内界与外界以离子键结合,在水中完全电离,内界(配离子)较稳定,电离非常微弱。
= [Cu(NH3)4]2+
+ SO42-
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}配合物
内界
外界
中心粒子
配位体
配位数
[Ag(NH3)2]OH
K3[Fe(CN)6]
Na3[AlF6]
[Co(NH3)5Cl]Cl2
Ni(CO)4
①配离子念法:配位数→配体名称→合→中心原子(离子)名称
②配合物念法:类似于酸、碱、盐(无氧酸盐为某化某,含氧酸盐为某酸某)
氢氧化二氨合银
六氰合铁酸钾
六氟合铝酸钠
二氯化一氯五氨合钴
四羰基镍
[Ag(NH3)2]+
OH-
Ag+
NH3
2
[Fe(CN)6]3-
K+
Fe3+
CN-
6
6
[AlF6]3-
Na+
Al3+
F-
[Co(NH3)5Cl]2+
Cl-
Co3+
NH3、Cl-
6
Ni(CO)4

Ni
CO
4
固态时属于哪种晶体?
离子晶体
注意:
(1)配合物必须有内界,可以无外界。含中性配合单元的配合物没有外界,如Ni(CO)4 , Fe(CO)5。
(2)配位体可以是离子或分子,可以有一种或同时存在多种,如 [Co(NH3)5Cl]Cl2,整个配合物电中性。
(3)配位化合物一定含有配位键,但含有配位键的化合物不一定是配位化合物!
如:CO、NH4+、H3O+、SO42-、P2O5等。
NH4Cl等铵盐中的NH4+虽有配位键,但一般不认为是配合物。
三、配合物的形成对性质的影响
实验3-3:制取[Cu(NH3)4](OH)2
+氨水

+氨水

+乙醇

天蓝色溶液
蓝色沉淀
深蓝色溶液
深蓝色晶体
反应①:Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+
反应②:Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4]2++2OH-
[Cu(H2O)4]2+
[Cu(NH3)4]2+
Cu(OH)2
[Cu(NH3)4]SO4·H2O
硫酸四氨合铜晶体
1、加入乙醇后析出的深蓝色晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O,解释加入乙醇能析出晶体的原因。
加入乙醇降低溶剂极性,根据相似相溶原理,降低离子晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O的溶解性。





2、若加入乙醇后,晶体未能立刻析出,可以用玻璃棒摩擦试管壁,使晶体迅速析出,你知道原理是什么吗?
通过摩擦,可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核,诱导结晶,这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。
写出总反应:
[Cu(H2O)4]2++ 4NH3 = [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O
解释上述转化能发生的原因。
+氨水

+氨水

天蓝色溶液
蓝色沉淀
深蓝色溶液
[Cu(H2O)4]2+
[Cu(NH3)4]2+
Cu(OH)2
[Cu(H2O)4]2+ = Cu2+ + 4H2O
+
4NH3
[Cu(NH3)4]2+
=
平衡向右移动→
?
配位键的强度有大有小,有的配合物较稳定,有的配合物较不稳定。
通常情况,较稳定的配合物可以转化为更稳定的配合物。
内界(配离子)电离非常微弱,存在电离平衡
从结构角度解释,为什么Cu2+与NH3形成的配位键比Cu2+与H2O形成的配位键强?





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。
[Cu(NH3)4]2+同样存在电离平衡:
[Cu(NH3)4]2+ ? Cu2+ + 4NH3
加入酸、形成更难溶的物质(如加入Na2S生成CuS)可使平衡移动。
+
4NH4+
4H+
=
平衡向右移动→
+
CuS↓
S2-
=
实验3-4:制取KSCN溶液
KSCN溶液
棕黄色 FeCl3溶液
血红色溶液
[Fe(SCN)6]3-
Fe3+ + nSCN- ?[Fe(SCN)n]3-n
n = 1~6,随SCN-的浓度而异
Fe3+ + SCN- ?Fe(SCN)2+
Fe(SCN)2+ + SCN- ?Fe(SCN)2+
Fe(SCN)52- + SCN- ?Fe(SCN)63-

Fe3++3SCN-= Fe(SCN)3
应用:鉴别溶液中是否存在Fe3+;因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
简单离子和配离子的区别
书104页步骤2
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
解释
两滴
FeCl3(aq)
少量水
两滴
KSCN(aq)
两滴
K3[Fe(CN)6](aq)
少量水
两滴
KSCN(aq)




简单离子和配离子的区别
书104页步骤2
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}实验步骤
实验现象
解释
两滴
FeCl3(aq)
少量水
两滴
KSCN(aq)
两滴
K3[Fe(CN)6](aq)
少量水
两滴
KSCN(aq)
溶液变为
红色
无明显现象
生成 [Fe(SCN)n]3-n
(n = 1~6)
[Fe(CN)6]3-
很难电离出 Fe3+
在一定条件下, 配位键比较稳定,配离子(内界)不易发生电离。
K3[Fe(CN)6]的电离方程式:
K3[Fe(CN)6]=3K++ [Fe(CN)6]3-




[Fe(CN)6]3-与Fe3+性质不一样。
结论:
实验3-5:制取[Ag(NH3)2]Cl
+NaCl溶液

+氨水

AgNO3溶液
白色
AgCl沉淀
反应①:Ag+ + Cl- = AgCl↓
反应②:AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]+ + Cl-
沉淀消失,
得澄清的无色溶液
二氨合银离子
CuSO4溶液呈蓝色,CuCl2溶液随着浓度不同会呈现由蓝色到黄绿色的变化,为什么?
CuSO4溶液
CuCl2溶液
CuSO4溶液呈蓝色,CuCl2溶液随着浓度不同会呈现由蓝色到黄绿色的变化,为什么?
CuSO4溶液
CuCl2溶液
Cu2+与Cl-可以形成一系列配合物,在水溶液中,作为配体的Cl-可以多至4个。在Cl-的浓度极高时,形成的[CuCl4]2-呈黄色。
[Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O
蓝色 黄色
颜色叠加:蓝 + 黄 = 绿。
Cu
Cl
Cl
Cl
Cl
2-
四氯合铜酸根
三、配合物的形成对性质的影响
(1)溶解性改变
某些难溶于水的金属氢氧化物、卤化物、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。
三、配合物的形成对性质的影响
(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。
四、配合物的应用
热水瓶胆镀银(银镜反应)
[Ag(NH3)2]OH
电解氧化铝的助熔剂
Na3[AlF6]
(1)在生产、生活中的应用
叶绿素
(2)生命体中的应用
血红蛋白
维生素B12
(3)在医药中的应用
第二代铂类抗癌药(碳铂)
1、正误判断
(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)配位化合物都很稳定( )
(5)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl-均可与AgNO3反应生成AgCl沉淀( )
(6)Ni(CO)4是配合物,它是由中心原子与配体构成的( )

×


×
×
NH4Cl中含配位键,但不是配位化合物。
2、0.01 mol氯化铬(CrCl3·6H2O)在水溶液中用过量硝酸银溶液处理,产生0.02 mol 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
3、(1)Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[Zn(NH3)4]Cl2,1 mol该配合物中含有σ键的数目为________。
(2)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
4
配位键
16
C
A.铁电极上发生的反应为
Fe-2e-= Fe2+
B.铁氰化钾{K3[Fe(CN)6]}溶液中
Fe3+和CN-形成了配位键
C.生成蓝色沉淀的离子方程式为
Fe2++K++[Fe(CN)6]3-= KFe[Fe(CN)6]↓
D.Fe2+与[Fe(CN)6]3-形成了配位键
D
离子键
4、按下图连接好装置,通电后发现铁电极附近有蓝色沉淀生成。下列相关叙述中不正确的是( )