3.4 配合物与超分子 课件(共31张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 3.4 配合物与超分子 课件(共31张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 173.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-13 12:18:59 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
思考：无水CuSO4是白色的,为什么CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的？
CuSO4·5H2O CuSO4
第三章 晶体的结构与性质
第四节 配合物与超分子
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.能说明某些配位化合物的典型性质、存在与应用；
3.了解超分子的结构特点与应用。
一、配合物
实验3-2
视频
下表中少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格。
固体 CuSO4 白色 CuCl2 绿色 CuBr2 深褐色 NaCl 白色 K2SO4白色 KBr
白色
溶液颜色
无色离子： 天蓝色离子：
蓝色
无色
蓝色
无色
蓝色
无色
Na+
Cl-
K +
Br -
K +
Cu2+ 和 H2O
[Cu(H2O)4]2+
（四水合铜离子）
Cu2+与H2O是如何结合成[Cu(H2O)4]2+的呢？
Cu2+ + 4H2O Cu(H2O)4
2+
孤电子对
O
H
H
配体
中心离子
Cu2+
（具有空轨道）
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
配位键
1.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”键被称为配位键。
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。
形成条件
一方提供孤电子对
一方提供空轨道
（2）表示式：A→B或A—B（A为提供孤电子对的原子，B为接受孤电子对的原子）
[思考]铵根离子是否含有配位键？空间构型？
含有配位键，正四面体形。
[注意]
配位键是一种特殊的共价键，同样具有饱和性和方向性。
（3）配位键与非极性键、极性键的区别与联系
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(电子云重叠)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
2.配位化合物
（1）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。
（2）组成：
[Cu（N H 3）4 ] S O 4
内界（配离子）
配合物
外界
配位体
配位数
配位原子
中心原子
对于配合物，外界在水溶液中易电离，但内界却难电离。
[练一练]：
配合物 内界 外界 中心原子(离子) 配位体 配位数
[Ag(NH3)2]OH
K4[Fe(CN)6]
Na3[AlF6]
Ni(CO)4
[Co(NH3)5Cl]Cl2
[Ag(NH3)2]＋
[Fe(CN)6]4－
[AlF6]3－
Ni(CO)4
[Co(NH3)5Cl]2＋
OH－
K＋
Na＋
无
Cl－
Ag＋
Fe2＋
Al3＋
Ni
Co3＋
NH3
2
CN－
6
6
F－
CO
4
Cl－ NH3
6
不是，含有配位键的化合物不一定是配位化合物。
[思考]NH4Cl是配合物吗？
【小结】
1.中心原子(或离子)
过渡元素阳离子或原子，如Fe3＋、Ni；少数主族元素阳离子，如Al3＋
2.配位体
离子（大多阴离子），如X－、OH－、SCN－、CN－；
中性分子，如H2O、CO、H2NCH2CH2NH2
3.配位数:直接与中心原子相连的配位原子个数(一般为2、4、6、8)。
（3）配合物的命名：
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→类似于盐（酸、碱）的念法
六氰合铁酸钾
氢氧化二氨合银
三氯一氨合铂酸钾
硫酸四氨合铜
[Cu(NH3)4] SO4
K3[Fe(CN)6]
[Ag(NH3)2]OH
K[Pt(NH3)Cl3]
[练一练]：
3.常见的配合物及其制取
实验3-3
视频
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
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
实验证明，无论在得到的深蓝色透明溶液中，还是在析出的深蓝色的晶体中，深蓝色都是由于存在 [Cu(NH3)4]2+，它是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。
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。
[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
视频
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+；
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，随SCN-的浓度而异
实验3-5
视频
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
4.配合物的性质
配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强对结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
5.配合物的应用
配合物广泛存在于自然界中，跟人类生活有密切关系。
血红素
抗癌药物——顺铂
叶绿素
热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]+
二、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
2.形成方式
说法很纷繁，有人将其概括为非共价键，有人则将其限于分子间作用力。
广义的，包括离子。
3.分子聚集体的大小
超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的。
4.重要特征及其应用
（1）“杯酚”分离C60和C70：
C60
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。
（2）“冠醚识别碱金属离子：
冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子。
15-冠-5
12-冠-4
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）
超分子组装的过程称为分子自组装，自组装过程是使超分子产生高度有序的过程。
如：细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质
（3）自组装：
超分子的重要特征——分子识别、自组装
1．判断正误
(1)形成配位键的条件是一方有空轨道,另一方有孤电子对。 ( )
(2)配位键是一种特殊的共价键。( )
(3)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。( )
(4)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。( )
(5)超分子是相对分子质量很大的有机化合物。( )
(6)超分子是相对分子质量很大的有机化合物。( )
(7)超分子内部分子可以通过非共价键结合。( )
[练一练]
2．向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液,下列对此现象的说法正确的是( )
A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的物质的量不变
B.沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+
C.向反应后的溶液中加入乙醇,溶液将不会发生变化,因为[Cu(NH3)4]2+不会与乙醇发生反应
D.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道
B
3.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
4.下列关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( )
A.配体为水分子,配位原子为O,外界为Br-
B.中心离子的配位数为6
C.中心离子Cr3+采取sp3杂化
D.中心离子的化合价为+2价
B
5.下列关于配位化合物的叙述中,不正确的是( )
A.配位化合物中必定存在配位键
B.配位化合物中只有配位键
C.[Fe(SCN)6]3-中的Fe3+提供空轨道,SCN-中的硫原子提供孤电子对形成配位键
D.许多过渡元素的离子(如Cu2+、Ag+等)和某些主族元素的离子或分子(如Cl-、NH3等)能形成配合物
B
6.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
配合物与超分子
配合物
超分子
配位键
配位化合物
常见的配合物及其制取
配合物的性质
配合物的应用
分子识别
自组装
思考：无水CuSO4是白色的,为什么CuSO4·5H2O晶体却是蓝色的？
CuSO4·5H2O CuSO4
第三章 晶体的结构与性质
第四节 配合物与超分子
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.能说明某些配位化合物的典型性质、存在与应用；
3.了解超分子的结构特点与应用。
一、配合物
实验3-2
视频
下表中少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格。
固体 CuSO4 白色 CuCl2 绿色 CuBr2 深褐色 NaCl 白色 K2SO4白色 KBr
白色
溶液颜色
无色离子： 天蓝色离子：
蓝色
无色
蓝色
无色
蓝色
无色
Na+
Cl-
K +
Br -
K +
Cu2+ 和 H2O
[Cu(H2O)4]2+
（四水合铜离子）
Cu2+与H2O是如何结合成[Cu(H2O)4]2+的呢？
Cu2+ + 4H2O Cu(H2O)4
2+
孤电子对
O
H
H
配体
中心离子
Cu2+
（具有空轨道）
Cu2+
OH2
H2O
H2O
H2O
配位键
1.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”键被称为配位键。
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。
形成条件
一方提供孤电子对
一方提供空轨道
（2）表示式：A→B或A—B（A为提供孤电子对的原子，B为接受孤电子对的原子）
[思考]铵根离子是否含有配位键？空间构型？
含有配位键，正四面体形。
[注意]
配位键是一种特殊的共价键，同样具有饱和性和方向性。
（3）配位键与非极性键、极性键的区别与联系
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(电子云重叠)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
2.配位化合物
（1）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。
（2）组成：
[Cu（N H 3）4 ] S O 4
内界（配离子）
配合物
外界
配位体
配位数
配位原子
中心原子
对于配合物，外界在水溶液中易电离，但内界却难电离。
[练一练]：
配合物 内界 外界 中心原子(离子) 配位体 配位数
[Ag(NH3)2]OH
K4[Fe(CN)6]
Na3[AlF6]
Ni(CO)4
[Co(NH3)5Cl]Cl2
[Ag(NH3)2]＋
[Fe(CN)6]4－
[AlF6]3－
Ni(CO)4
[Co(NH3)5Cl]2＋
OH－
K＋
Na＋
无
Cl－
Ag＋
Fe2＋
Al3＋
Ni
Co3＋
NH3
2
CN－
6
6
F－
CO
4
Cl－ NH3
6
不是，含有配位键的化合物不一定是配位化合物。
[思考]NH4Cl是配合物吗？
【小结】
1.中心原子(或离子)
过渡元素阳离子或原子，如Fe3＋、Ni；少数主族元素阳离子，如Al3＋
2.配位体
离子（大多阴离子），如X－、OH－、SCN－、CN－；
中性分子，如H2O、CO、H2NCH2CH2NH2
3.配位数:直接与中心原子相连的配位原子个数(一般为2、4、6、8)。
（3）配合物的命名：
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→类似于盐（酸、碱）的念法
六氰合铁酸钾
氢氧化二氨合银
三氯一氨合铂酸钾
硫酸四氨合铜
[Cu(NH3)4] SO4
K3[Fe(CN)6]
[Ag(NH3)2]OH
K[Pt(NH3)Cl3]
[练一练]：
3.常见的配合物及其制取
实验3-3
视频
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
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
实验证明，无论在得到的深蓝色透明溶液中，还是在析出的深蓝色的晶体中，深蓝色都是由于存在 [Cu(NH3)4]2+，它是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。
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。
[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
视频
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+；
Fe3++nSCN- = [Fe(SCN)n]3-n
n = 1-6，随SCN-的浓度而异
实验3-5
视频
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
4.配合物的性质
配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强对结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
5.配合物的应用
配合物广泛存在于自然界中，跟人类生活有密切关系。
血红素
抗癌药物——顺铂
叶绿素
热水瓶胆镀银 [Ag(NH3)2]+
二、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
2.形成方式
说法很纷繁，有人将其概括为非共价键，有人则将其限于分子间作用力。
广义的，包括离子。
3.分子聚集体的大小
超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的。
4.重要特征及其应用
（1）“杯酚”分离C60和C70：
C60
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。
（2）“冠醚识别碱金属离子：
冠醚是皇冠状的分子，有不同大小的空穴，能与正离子，尤其是碱金属离子络合，并随环的大小不同而与不同的金属离子络合，利用此性质可以识别碱金属离子。
15-冠-5
12-冠-4
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）
超分子组装的过程称为分子自组装，自组装过程是使超分子产生高度有序的过程。
如：细胞和细胞器的双分子膜具有自组装性质
（3）自组装：
超分子的重要特征——分子识别、自组装
1．判断正误
(1)形成配位键的条件是一方有空轨道,另一方有孤电子对。 ( )
(2)配位键是一种特殊的共价键。( )
(3)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。( )
(4)共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。( )
(5)超分子是相对分子质量很大的有机化合物。( )
(6)超分子是相对分子质量很大的有机化合物。( )
(7)超分子内部分子可以通过非共价键结合。( )
[练一练]
2．向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水,首先形成难溶物,继续滴加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液,下列对此现象的说法正确的是( )
A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后Cu2+的物质的量不变
B.沉淀溶解后,生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+
C.向反应后的溶液中加入乙醇,溶液将不会发生变化,因为[Cu(NH3)4]2+不会与乙醇发生反应
D.在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+给出孤电子对,NH3提供空轨道
B
3.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
4.下列关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( )
A.配体为水分子,配位原子为O,外界为Br-
B.中心离子的配位数为6
C.中心离子Cr3+采取sp3杂化
D.中心离子的化合价为+2价
B
5.下列关于配位化合物的叙述中,不正确的是( )
A.配位化合物中必定存在配位键
B.配位化合物中只有配位键
C.[Fe(SCN)6]3-中的Fe3+提供空轨道,SCN-中的硫原子提供孤电子对形成配位键
D.许多过渡元素的离子(如Cu2+、Ag+等)和某些主族元素的离子或分子(如Cl-、NH3等)能形成配合物
B
6.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
配合物与超分子
配合物
超分子
配位键
配位化合物
常见的配合物及其制取
配合物的性质
配合物的应用
分子识别
自组装