(共54张PPT)
第3节 离子键、配位键与金属键(基础课)
第2章 微粒间相互作用与物质性质
素养目标 1．结合常见的离子化合物的实例，认识离子键的本质。
2．知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
3．知道金属键的特点与金属某些性质的关系。
旧知
回顾 1．离子键和共价键的比较
离子键 共价键
非极性键 极性键
概念 带相反电荷离子之间的相互作用 原子间通过共用电子形成的化学键
旧知
回顾
离子键 共价键
非极性键 极性键
成键粒子 阴、阳离子 原子
成键实质 阴、阳离子的静电作用 共用电子
形成条件 活泼金属与活泼非金属经电子得失形成离子键 同种元素原子之间成键 不同种元素原子之间成键
旧知
回顾 2．离子键的存在：存在于离子化合物中，如活泼金属氧化物、强碱、盐(铵盐)等。
必备知识 自主预习
一、离子键
1．离子键的形成
(1)形成过程
(2)实质：离子键的实质是________，它包括阴、阳离子之间的静电引力和两原子核及它们的电子之间的斥力。
2．离子键的特征
(1)离子键没有方向性
阴离子或阳离子可以对________的带异性电荷的离子产生吸引作用，因此离子键没有方向性。
静电作用
不同方向
(2)离子键没有饱和性
在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷的离子数目的多少，取决于阴、阳离子的________。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。
相对大小
(3)离子极化
在电场的作用下产生的离子中电子分布发生偏移的现象称为离子极化。离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道发生重叠，使得许多离子键不同程度地显示共价性，甚至出现键型变异。如AgF→AgCl→AgBr→AgI共价性依次增强，且AgI以共价键为主。
想一想 金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键吗？
提示：不一定。金属元素与非金属元素也有可能形成共价键，如Al、Cl两种元素以共价键形成AlCl3。
二、配位键
1．配位键的形成
(1)配位键
概念 成键的两个原子一方提供________，一方提供空轨道而形成的化学键
形成条件及表示方法 一方(如A)是能够提供孤电子对的原子，另一方(如B)具有能够接受孤电子对的空轨道。用符号A→B表示
孤电子对
(2)配位化合物(配合物)
①概念：组成中含有配位键的物质。
②组成
[Cu(NH3)4]2+＋2OH－
[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O
(3)CuCl2固体溶于水显示蓝色，是由于Cu2+与H2O生成了水合铜离子Cu[(H2O)4]2+。
(4)有些配合物显现出特征颜色，从而可用于物质的检验。如用KSCN溶液检验Fe3+的存在：Fe3+＋nSCN－ [Fe(SCN)n]3-n(n＝1～6)。
(5)利用金属离子和与其配位的物质的性质不同，进行溶解、沉淀或萃取操作来达到分离提纯、分析检测等目的。
练一练 指出下列配离子的中心离子和配体。
配离子 中心离子 配体
[CuCl4]2- ________ ________
[FeCl4]－ ________ ________
[Cu(H2O)4]2+ ________ ________
[Fe(H2O)6]3+ ________ ________
[Ag(NH3)2]＋ ________ ________
[Cu(NH3)4]2+ ________ ________
Cu2+
Cl－
Fe3+
Cl－
Cu2+
H2O
Fe3+
H2O
Ag＋
NH3
Cu2+
NH3
三、金属键
1．金属键及其实质
概念 金属中“________”和__________之间的强的相互作用
实质 金属键本质是一种________
特征 (1)金属键无____性和____性
(2)金属键中的电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属
自由电子
金属阳离子
电性作用
方向
饱和
2．金属键与金属性质
(1)金属光泽
当可见光照射到金属表面上时，固态金属中的“________”能够吸收所有频率的光并迅速释放，使得金属不透明并具有金属光泽。
(2)导电性
金属内部“自由电子”的运动不具有方向性，在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”发生____移动而形成电流。
自由电子
定向
(3)导热性
当金属中存在温度差时，不停运动着的“自由电子”通过自身与__________之间的碰撞，将能量由高温处传向低温处。
(4)金属具有良好的延展性
当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，金属晶体中的化学键没有被破坏。
金属阳离子
判一判 (正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金属键具有方向性和饱和性。 ( )
(2)金属键是金属阳离子与“自由电子”间的强的相互作用。 ( )
(3)金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”。 ( )
×
√
×
关键能力 情境探究
[情境探究]
如图是氯化钠的晶体结构模型。
常见化学键的比较
1．所有的化学键均有方向性和饱和性吗？
提示：共价键有方向性和饱和性，离子键和金属键没有方向性和饱和性。
2．由于离子键没有饱和性，在NaCl晶体中Na＋周围的Cl－数目是任意数吗？离Na＋最近的Cl－有几个？
提示：Na＋周围的Cl－数目不是任意的；有6个。
[归纳总结]
常见化学键的比较
化学键 共价键 配位键 离子键 金属键
概念 原子间通过共用电子对形成的化学键 由一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的化学键 阴、阳离子间通过静电作用形成的化学键 金属阳离子与“自由电子”之间的强的相互作用
化学键 共价键 配位键 离子键 金属键
成键方式 通过形成共用电子对达到稳定结构 通过得失电子达到稳定结构 许多金属阳离子共用许多自由电子
特征 有方向性和饱和性 有方向性和饱和性 无方向性和饱和性 无方向性和饱和性
化学键 共价键 配位键 离子键 金属键
成键微粒 原子 原子、离子、分子 阴、阳离子 金属阳离子、自由电子
形成
条件 一般电负性相差小于1.7的元素原子之间 一方具有空轨道的原子或离子与另一方具有孤电子对的分子或离子 一般电负性相差大于1.7的元素原子之间 金属单质或合金
形成
物质 非金属单质、共价化合物、部分离子化合物 配合物 离子
化合物 金属、合金
[能力达成]
1．下列各组原子序数所对应的元素间可形成离子键的是( )
A．1和17 B．12和9
C．14和6 D．15和8
√
B [A项，对应的两种元素分别为H和Cl，二者可形成共价键，不能形成离子键；B项，对应的两种元素分别为Mg和F，二者可形成离子键；C项，对应的两种元素分别为Si和C，二者可形成共价键，不能形成离子键；D项，对应的两种元素分别为P和O，二者可形成共价键，不能形成离子键。]
2．(双选)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3，一定条件下(H2O)2·BF3可发生如图转化，下列说法中正确的是( )
A．(H2O)2·BF3熔化后得到的物质
属于离子晶体
B．(H2O)2·BF3分子之间存在着配
位键和氢键
C．H3O＋中氧原子为sp3杂化
D．BF3是仅含极性共价键的非极性分子
√
√
3．三氟化氮(NF3)常温下是一种无色无味的气体，它由氨气(NH3)和氟气(F2)在一定条件下直接反应制得：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F。下列说法正确的是( )
A．做配体时，NF3比NH3更容易提供孤电子对
B．NH4F中的化学键类型有离子键、非极性共价键、配位键
C．N、H、F元素的电负性大小为N＞F＞H
D．NH3和NF3的空间结构相同
√
[情境探究]
向AgNO3溶液中逐滴滴入氨水，现象是先生成白色沉淀，随氨水的增加，沉淀逐渐溶解，生成了 [Ag(NH3)2]＋。
1．整个过程中发生了哪些反应？
配合物的组成与性质
2．利用化学平衡移动原理解释配离子是如何形成的？
提示：AgOH水溶液中存在AgOH(s) Ag＋(aq)＋OH－(aq)平衡，继续滴入氨水时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配离子，且配离子很稳定，促使以上平衡右移，AgOH逐渐溶解。
3．[Ag(NH3)2]＋中哪种微粒提供孤电子对，哪种微粒提供空轨道？它们在配离子组成中的名称分别是什么？
提示：氨分子提供孤电子对，银离子提供空轨道；氨分子称为配体，银离子称为中心离子。
[归纳总结]
1．配合物的组成
配合物由中心原子或离子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例表示为
2．配合物的形成对性质的影响
(1)溶解性的影响
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含过量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨的溶液中，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，我们根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是红色的，反应的离子方程式如下：
Fe3+＋nSCN－ [Fe(SCN)n]3-n(n＝1～6)。
(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。当作为中心原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，血红蛋白中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红蛋白中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红蛋白失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
[能力达成]
1．下列关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( )
A．配体为水分子，外界为Br－
B．中心离子的配位数为6
C．中心离子采取sp3杂化
D．中心离子的化合价为＋2价
√
B [Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的配体为H2O、Br－，A不正确；中心离子的配体包括4个H2O和2个Br－，配位数为4＋2＝6，B正确；中心离子的价电子排布式为3d3，采取d2sp3杂化，C不正确；该化合物中共含有3个Br－，则中心离子的化合价为＋3价，D不正确。]
2．(双选)下列说法错误的是( )
A．KAl(SO4)2·12H2O属于配合物
B．配合物中的配体可以是分子也可以是阴离子
C．配位数为4的配合物均为正四面体形结构
D．[Cu(NH3)2]＋中的中心离子的配位数为2
√
√
AC [KAl(SO4)2·12H2O属于一般化合物，不含配位键，所以KAl(SO4)2·12H2O不属于配合物，A项错误；配合物是由中心原子或中心离子和围绕它的称为配体的分子或离子完全或部分由配位键结合形成的化合物，所以配合物中的配体可以是分子也可以是阴离子，B项正确；配位数为4的配合物，一般有平面四边形和四面体形两种不同的空间结构，C项错误；[Cu(NH3)2]＋中Cu＋的配位数为2，D项正确。]
[教材链接]
[教材 化学与生命]
在血液中，氧气的输送是由血红蛋白来完成的。载氧前，血红蛋白中Fe2+与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质上咪唑环中的氮原子均通过配位键相连。此时，Fe2+没有嵌入卟啉环平面，而是位于其上方约0.08 nm处[图2(a)]。载氧后，氧分子通过配位键与Fe2+连接，使Fe2+滑入卟啉环中[图2(b)]。
图2 载氧前与载氧后血红蛋白中Fe2+的配位情况
(1)根据生活常识分析CO 和氧气与Fe2+结合形成配位键能力的强弱。
(2)配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些？
(3)NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出NH3·BF3的结构式吗？
(4)配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？
[答案] (1)一氧化碳能导致人体因缺氧而中毒，说明一氧化碳能通过配位键与血红蛋白中的Fe2+结合，并且结合能力比氧气与Fe2+的结合能力强得多。
(2) [Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。
(3)N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，NH3·BF3的结构式可
表示为 。
学习效果 随堂评估
1．金属的下列性质中与金属晶体结构无关的是( )
A．导电性 B．化学反应中易失去电子
C．延展性 D．硬度
√
2．(双选)下列说法不正确的是( )
A．全部由非金属元素组成的化合物一定不是离子化合物
B．金属元素与非金属元素之间的化学键可能是离子键，也可能是共价键
C．物质中有阳离子，则必定有阴离子
D．物质中有阴离子，则必定有阳离子
√
√
3．配位键是一种常见的化学键，按要求完成下列问题：
(1)含Ti3+的一种配合物的化学式为[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O，其配离子中含有的化学键类型有______________________________。
(2)氨硼烷(NH3BH3)是最具潜力的储氢材料之一，分子中存在配位键，能体现配位键的结构式为
___________________。
配位键、极性共价键(或共价键)
(3)铁是生活中常用的一种金属，其常见的离子有Fe2+、Fe3+，其中Fe2+可用K3[Fe(CN)6](赤血盐)溶液检验。
①铁单质中化学键为________(填名称)。
②K3[Fe(CN)6]晶体中各种微粒的作用力有______(填字母)。
a．金属键 b．共价键
C．配位键 d．离子键
金属键
bcd
(4)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸气状态下以双聚分子存
在的FeCl3的结构式为___________________________________。
[解析] (1)题给物质的配离子为[Ti(H2O)5Cl]2+，含有配位键与极性共价键(或共价键)。(2)N原子的孤电子对与B原子的空轨道形成配位键。(3)①铁单质中含金属键。②K3[Fe(CN)6]属于配位化合物又属于离子化合物，含配位键、离子键，CN－中含有共价键。
(4)在蒸气状态下FeCl3以双聚分子存在，即分子式为Fe2Cl6；每个Fe原子与3个Cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另一个Cl原子提供的孤电子对形成配位键，结构式可表示为
或 。第3节 离子键、配位键与金属键(基础课)
素养 目标 1．结合常见的离子化合物的实例，认识离子键的本质。 2．知道配位键的特点，认识简单的配位化合物的成键特征，了解配位化合物的存在与应用。能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。 3．知道金属键的特点与金属某些性质的关系。
旧知 回顾 1．离子键和共价键的比较 离子键共价键非极性键极性键概念带相反电荷离子之间的相互作用原子间通过共用电子形成的化学键成键粒子阴、阳离子原子成键实质阴、阳离子的静电作用共用电子形成条件活泼金属与活泼非金属经电子得失形成离子键同种元素原子之间成键不同种元素原子之间成键
2．离子键的存在：存在于离子化合物中，如活泼金属氧化物、强碱、盐(铵盐)等。
一、离子键
1．离子键的形成
(1)形成过程
(2)实质：离子键的实质是静电作用，它包括阴、阳离子之间的静电引力和两原子核及它们的电子之间的斥力。
2．离子键的特征
(1)离子键没有方向性
阴离子或阳离子可以对不同方向的带异性电荷的离子产生吸引作用，因此离子键没有方向性。
(2)离子键没有饱和性
在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷的离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围。
(3)离子极化
在电场的作用下产生的离子中电子分布发生偏移的现象称为离子极化。离子极化可能导致阴、阳离子的外层轨道发生重叠，使得许多离子键不同程度地显示共价性，甚至出现键型变异。如AgF→AgCl→AgBr→AgI共价性依次增强，且AgI以共价键为主。
金属元素与非金属元素化合时一定形成离子键吗？
提示：不一定。金属元素与非金属元素也有可能形成共价键，如Al、Cl两种元素以共价键形成AlCl3。
二、配位键
1．配位键的形成
(1)配位键
概念 成键的两个原子一方提供孤电子对，一方提供空轨道而形成的化学键
形成条件及表示方法 一方(如A)是能够提供孤电子对的原子，另一方(如B)具有能够接受孤电子对的空轨道。用符号A→B表示
(2)配位化合物(配合物)
①概念：组成中含有配位键的物质。
②组成
2．配合物的制备与应用
(1)制备[Cu(NH3)4](OH)2
===，
Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2+＋2OH－。
(2)制备银氨溶液
===，
AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。
(3)CuCl2固体溶于水显示蓝色，是由于Cu2+与H2O生成了水合铜离子Cu[(H2O)4]2+。
(4)有些配合物显现出特征颜色，从而可用于物质的检验。如用KSCN溶液检验Fe3+的存在：Fe3+＋nSCN－ [Fe(SCN)n]3-n(n＝1～6)。
(5)利用金属离子和与其配位的物质的性质不同，进行溶解、沉淀或萃取操作来达到分离提纯、分析检测等目的。
指出下列配离子的中心离子和配体。
配离子 中心离子 配体
[CuCl4]2- ________ ________
[FeCl4]－ ________ ________
[Cu(H2O)4]2+ ________ ________
[Fe(H2O)6]3+ ________ ________
[Ag(NH3)2]＋ ________ ________
[Cu(NH3)4]2+ ________ ________
[答案] Cu2+ Cl－ Fe3+ Cl－ Cu2+ H2O Fe3+ H2O Ag＋ NH3 Cu2+ NH3
三、金属键
1．金属键及其实质
概念 金属中“自由电子”和金属阳离子之间的强的相互作用
实质 金属键本质是一种电性作用
特征 (1)金属键无方向性和饱和性 (2)金属键中的电子在整个三维空间里运动，属于整块固态金属
2．金属键与金属性质
(1)金属光泽
当可见光照射到金属表面上时，固态金属中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并迅速释放，使得金属不透明并具有金属光泽。
(2)导电性
金属内部“自由电子”的运动不具有方向性，在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”发生定向移动而形成电流。
(3)导热性
当金属中存在温度差时，不停运动着的“自由电子”通过自身与金属阳离子之间的碰撞，将能量由高温处传向低温处。
(4)金属具有良好的延展性
当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但排列方式不变，金属晶体中的化学键没有被破坏。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)金属键具有方向性和饱和性。 ( )
(2)金属键是金属阳离子与“自由电子”间的强的相互作用。 ( )
(3)金属导电是因为在外加电场作用下产生“自由电子”。 ( )
[答案] (1)× (2)√ (3)×
常见化学键的比较
如图是氯化钠的晶体结构模型。
1．所有的化学键均有方向性和饱和性吗？
提示：共价键有方向性和饱和性，离子键和金属键没有方向性和饱和性。
2．由于离子键没有饱和性，在NaCl晶体中Na＋周围的Cl－数目是任意数吗？离Na＋最近的Cl－有几个？
提示：Na＋周围的Cl－数目不是任意的；有6个。
常见化学键的比较
化学键 共价键 配位键 离子键 金属键
概念 原子间通过共用电子对形成的化学键 由一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的化学键 阴、阳离子间通过静电作用形成的化学键 金属阳离子与“自由电子”之间的强的相互作用
成键方式 通过形成共用电子对达到稳定结构 通过得失电子达到稳定结构 许多金属阳离子共用许多自由电子
特征 有方向性和饱和性 有方向性和饱和性 无方向性和饱和性 无方向性和饱和性
成键微粒 原子 原子、离子、分子 阴、阳离子 金属阳离子、自由电子
形成 条件 一般电负性相差小于1.7的元素原子之间 一方具有空轨道的原子或离子与另一方具有孤电子对的分子或离子 一般电负性相差大于1.7的元素原子之间 金属单质或合金
形成 物质 非金属单质、共价化合物、部分离子化合物 配合物 离子 化合物 金属、 合金
1．下列各组原子序数所对应的元素间可形成离子键的是( )
A．1和17 B．12和9
C．14和6 D．15和8
B [A项，对应的两种元素分别为H和Cl，二者可形成共价键，不能形成离子键；B项，对应的两种元素分别为Mg和F，二者可形成离子键；C项，对应的两种元素分别为Si和C，二者可形成共价键，不能形成离子键；D项，对应的两种元素分别为P和O，二者可形成共价键，不能形成离子键。]
2．(双选)BF3与一定量的水形成(H2O)2·BF3，一定条件下(H2O)2·BF3可发生如图转化，下列说法中正确的是( )
A．(H2O)2·BF3熔化后得到的物质属于离子晶体
B．(H2O)2·BF3分子之间存在着配位键和氢键
C．H3O＋中氧原子为sp3杂化
D．BF3是仅含极性共价键的非极性分子
CD [从题干给定的转化可以看出，(H2O)2·BF3熔化后得到的物质为，该物质虽然由阴、阳离子构成，但其为液体，故其不属于离子晶体，故A错误；(H2O)2·BF3分子之间的H2O与H2O之间形成氢键，分子中O原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，O与B原子之间存在配位键，但分子间不存在配位键，故B错误； H3O＋中氧原子价电子对数＝3＋＝4，则O原子采取sp3杂化，故C正确；BF3中B原子价电子对数＝3＋＝3，则B原子采取sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形，结构对称，是仅含极性共价键的非极性分子，故D正确。]
3．三氟化氮(NF3)常温下是一种无色无味的气体，它由氨气(NH3)和氟气(F2)在一定条件下直接反应制得：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F。下列说法正确的是( )
A．做配体时，NF3比NH3更容易提供孤电子对
B．NH4F中的化学键类型有离子键、非极性共价键、配位键
C．N、H、F元素的电负性大小为N＞F＞H
D．NH3和NF3的空间结构相同
D [F原子比H原子吸引电子的能力强，所以做配体时，NF3比NH3提供孤电子对能力弱，A错误；氟离子和铵根离子之间存在离子键，铵根离子中N原子和H原子之间存在极性键和配位键，而不存在非极性键，B错误；元素的非金属性越强，其电负性越大，电负性大小顺序是F＞N＞H，C错误；NH3中N原子价电子对数为3＋＝4，且含有1个孤电子对，NF3中N原子价电子对数为3＋＝4，且含有1个孤电子对，故二者空间结构都是三角锥形，D正确。]
配合物的组成与性质
向AgNO3溶液中逐滴滴入氨水，现象是先生成白色沉淀，随氨水的增加，沉淀逐渐溶解，生成了 [Ag(NH3)2]＋。
1．整个过程中发生了哪些反应？
提示：===，AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。
2．利用化学平衡移动原理解释配离子是如何形成的？
提示：AgOH水溶液中存在AgOH(s) Ag＋(aq)＋OH－(aq)平衡，继续滴入氨水时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配离子，且配离子很稳定，促使以上平衡右移，AgOH逐渐溶解。
3．[Ag(NH3)2]＋中哪种微粒提供孤电子对，哪种微粒提供空轨道？它们在配离子组成中的名称分别是什么？
提示：氨分子提供孤电子对，银离子提供空轨道；氨分子称为配体，银离子称为中心离子。
1．配合物的组成
配合物由中心原子或离子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例表示为
(1)配体
配体可以是阴离子，如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－(羧酸根离子)、等；也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。配体中直接同中心离子或中心原子配合的原子叫作配位原子。配位原子必须是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子，配位原子常是ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族的元素。
(2)配位数
直接同中心离子(或原子)配位的原子数目叫中心离子(或原子)的配位数。要注意只含有一个配位原子的配体称为单基配体，中心离子(或原子)同单基配位体结合的数目就是该中心离子(或原子)的配位数，如中Fe2+的配位数为6。含有两个以上配位原子的配体叫多基配体，中心离子(或原子)同多基配体配合时，配位数等于同中心离子(或原子)配位的原子数。例如，乙二胺分子中含有两个配位N原子，故在[Pt(en)2]Cl2(en代表乙二胺分子)中Pt2+的配位数为2×2＝4，而配体只有两个，依次类推。
2．配合物的形成对性质的影响
(1)溶解性的影响
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含过量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨的溶液中，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，我们根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是红色的，反应的离子方程式如下：
Fe3+＋nSCN－ [Fe(SCN)n]3-n(n＝1～6)。
(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。当作为中心原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，血红蛋白中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红蛋白中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红蛋白失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
1．下列关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( )
A．配体为水分子，外界为Br－
B．中心离子的配位数为6
C．中心离子采取sp3杂化
D．中心离子的化合价为＋2价
B [Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的配体为H2O、Br－，A不正确；中心离子的配体包括4个H2O和2个Br－，配位数为4＋2＝6，B正确；中心离子的价电子排布式为3d3，采取d2sp3杂化，C不正确；该化合物中共含有3个Br－，则中心离子的化合价为＋3价，D不正确。]
2．(双选)下列说法错误的是( )
A．KAl(SO4)2·12H2O属于配合物
B．配合物中的配体可以是分子也可以是阴离子
C．配位数为4的配合物均为正四面体形结构
D．[Cu(NH3)2]＋中的中心离子的配位数为2
AC [KAl(SO4)2·12H2O属于一般化合物，不含配位键，所以KAl(SO4)2·12H2O不属于配合物，A项错误；配合物是由中心原子或中心离子和围绕它的称为配体的分子或离子完全或部分由配位键结合形成的化合物，所以配合物中的配体可以是分子也可以是阴离子，B项正确；配位数为4的配合物，一般有平面四边形和四面体形两种不同的空间结构，C项错误；[Cu(NH3)2]＋中Cu＋的配位数为2，D项正确。]
[教材 化学与生命]
在血液中，氧气的输送是由血红蛋白来完成的。载氧前，血红蛋白中Fe2+与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质上咪唑环中的氮原子均通过配位键相连。此时，Fe2+没有嵌入卟啉环平面，而是位于其上方约0.08 nm处[图2(a)]。载氧后，氧分子通过配位键与Fe2+连接，使Fe2+滑入卟啉环中[图2(b)]。
图2 载氧前与载氧后血红蛋白中Fe2+的配位情况
(1)根据生活常识分析CO 和氧气与Fe2+结合形成配位键能力的强弱。
(2)配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些？
(3)NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出NH3·BF3的结构式吗？
(4)配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？
[答案] (1)一氧化碳能导致人体因缺氧而中毒，说明一氧化碳能通过配位键与血红蛋白中的Fe2+结合，并且结合能力比氧气与Fe2+的结合能力强得多。
(2) [Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。
(3)N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，NH3·BF3的结构式可表示为。
(4)因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO3溶液中，会形成AgOH白色沉淀，继续滴加氨水时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配离子，配离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解，反应过程如下：===，AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。
1．金属的下列性质中与金属晶体结构无关的是( )
A．导电性 B．化学反应中易失去电子
C．延展性 D．硬度
[答案] B
2．(双选)下列说法不正确的是( )
A．全部由非金属元素组成的化合物一定不是离子化合物
B．金属元素与非金属元素之间的化学键可能是离子键，也可能是共价键
C．物质中有阳离子，则必定有阴离子
D．物质中有阴离子，则必定有阳离子
AC [离子化合物由阴离子和阳离子组成，而阳离子并不一定都是金属离子，如铵盐中的，A项错误；金属元素与非金属元素之间既可以形成阴、阳离子以离子键结合，也可以以共价键结合，B项正确；在金属固体中只有阳离子和自由电子，无阴离子，但物质中有阴离子时必定有带正电荷的阳离子，因为物质呈电中性，所以C项错误，D项正确。]
3．配位键是一种常见的化学键，按要求完成下列问题：
(1)含Ti3+的一种配合物的化学式为[Ti(H2O)5Cl]Cl2·H2O，其配离子中含有的化学键类型有__________________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(2)氨硼烷(NH3BH3)是最具潜力的储氢材料之一，分子中存在配位键，能体现配位键的结构式为_______________________________________________________
_____________________________________________________________________。
(3)铁是生活中常用的一种金属，其常见的离子有Fe2+、Fe3+，其中Fe2+可用K3[Fe(CN)6](赤血盐)溶液检验。
①铁单质中化学键为________(填名称)。
②K3[Fe(CN)6]晶体中各种微粒的作用力有______(填字母)。
a．金属键 b．共价键
C．配位键 d．离子键
(4)FeCl3中的化学键具有明显的共价性，蒸气状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为__________________。
[解析] (1)题给物质的配离子为[Ti(H2O)5Cl]2+，含有配位键与极性共价键(或共价键)。(2)N原子的孤电子对与B原子的空轨道形成配位键。(3)①铁单质中含金属键。②K3[Fe(CN)6]属于配位化合物又属于离子化合物，含配位键、离子键，CN－中含有共价键。(4)在蒸气状态下FeCl3以双聚分子存在，即分子式为Fe2Cl6；每个Fe原子与3个Cl原子形成共价键，还可以提供空轨道与另一个Cl原子提供的孤电子对形成配位键，结构式可表示为或。
[答案] (1)配位键、极性共价键(或共价键)
(2) (3)①金属键 ②bcd
(4)
课时分层作业(十三) 离子键、配位键与金属键
(选择题只有一个选项符合题目要求)
1．“珍珠项链靠线穿，芝麻成球靠糖粘；微观粒子聚一起，全靠一种超魔力”，这种超魔力实际就是化学键。下列关于化学键的说法错误的是( )
A．CO和O2生成具有极性共价键的CO2
B．既含极性键，又含非极性键
C．只含H、N、O三种元素的化合物，可能形成含有共价键的离子化合物，也可能形成共价化合物
D．含有离子键的物质不可能是单质
B [CO2中C与O形成极性共价键；中只含有极性键；H、N、O可以组成NH4NO3，为离子化合物，也可以组成HNO3，为共价化合物；离子键的形成必须有阴、阳离子。]
2．下列各组元素的原子间反应容易形成离子键的是( )
原子 a b c d e f g
M层电子数 1 2 3 4 5 6 7
A．a和c B．a和f
C．d和g D．c和g
B [由原子a～g的M层电子数可知，M层即为原子的最外层，元素a～g均为第3周期元素。a、b均为活泼的金属元素，f、g均为活泼的非金属元素，所以a与f形成的化学键为离子键，c与g形成的化学键为共价键。]
3．在下列变化中，既有离子键被破坏又有共价键被破坏的是( )
A．将NH3通入水中 B．氢氧化钠熔化
C．将HBr通入水中 D．硫酸氢钾溶于水
D [NH3通入水中生成NH3·H2O，只破坏了共价键，A不符合题意；NaOH熔化后电离生成Na＋、OH－，只破坏了离子键，B不符合题意；HBr通入水中发生电离，只破坏了共价键，C不符合题意；溶于水电离出K＋、H＋和，既破坏了离子键又破坏了共价键，D符合题意。]
4．配合物Na3可用于离子检验，下列说法不正确的是( )
A．此配合物中存在离子键、配位键、极性键、非极性键
B．配体为CN－，与N2、CO互为等电子体
C．1 mol配合物中σ键数目为12NA(NA为阿伏加德罗常数的值)
D．该配合物为离子化合物，易电离，1 mol该配合物电离得到阴、阳离子的数目共4NA
A [此配合物中存在离子键、配位键、极性键，没有非极性键，A错误；原子个数相等且价电子数也相等的分子或离子即为等电子体，CN－、N2、CO都是两个原子，且价电子数都是10，互为等电子体，B正确；CN－中碳原子与氮原子之间存在1个σ键，CN－与Fe3+之间的配位键属于σ键，则1 mol配合物 Na3[Fe(CN)6]中σ键数为12NA，C正确；1 mol该配合物电离得到3 mol钠离子和1 mol [Fe(CN)6]3-，阴、阳离子的数目共4NA，D正确。]
5．一定条件下，氨与氟气发生反应：4NH3＋3F2===NF3＋3NH4F，其中NF3的空间结构与NH3相似。下列有关说法错误的是( )
A．除F2单质外，反应物和生成物均为共价化合物
B．NF3中各原子均满足8电子稳定结构
C．NF3中只含极性共价键
D．NH4F中既含有离子键又含有共价键
A [NF3为共价化合物，NH4F为离子化合物。]
6．固体A的化学式为NH5，它的所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外层电子结构。则下列有关说法不正确的是( )
A．NH5中既有离子键又有共价键
B．NH5的熔、沸点高于NH3的
C．1 mol NH5中含有5 mol N—H键
D．NH5固体投入少量水中，可产生两种气体
C [NH5中所有原子的最外层都符合相应稀有气体原子的最外层电子结构，则NH5为NH4H，为离子化合物，既含有离子键又含有共价键，A正确；常温下NH5为固体而NH3为气体，显然NH5的熔、沸点高于NH3的，B正确；1 mol NH4H中含有 4 mol N—H键，C错误；NH4H与水反应能产生氢气和氨，D正确。]
7．将灼热的铜丝伸入盛氯气的集气瓶中，剧烈燃烧产生棕黄色的烟，向集气瓶中加入少量水，观察到溶液呈黄绿色，主要原因是CuCl2溶液中存在黄绿色的[CuCl4]2-。现向蓝色的硫酸铜溶液中，加入少量稀氨水，得到蓝色絮状沉淀，继续加入氨水后，蓝色沉淀溶解，得到深蓝色溶液，再向其中加入少量浓盐酸，得到绿色溶液，则该绿色溶液中主要存在的离子是( )
A．Cu2+、[Cu(H2O)4]2+、
B．[CuCl4]2-、[Cu(H2O)4]2+、、
C．[CuCl4]2-、、
D．[Cu(NH3)4]2+、[Cu(H2O)4]2+、
B [由题中信息可推知，含[CuCl4]2-的溶液为黄绿色，含[Cu(H2O)4]2+的溶液为蓝色，故绿色溶液中含[CuCl4]2-和[Cu(H2O)4]2+；在整个反应过程中未参与反应，NH3与H＋结合生成了，B项符合题意。]
8．某化合物的化学式为CoCl3·4NH3，1 mol此化合物中加入足量的AgNO3溶液，能生成1 mol的白色沉淀，以强碱处理并加热没有NH3放出，则此化合物的说法正确的是( )
A．该化合物的配位数为4
B．Co3+只与NH3分子形成配位键
C．该化合物可以写成[Co(NH3)4Cl2]Cl
D．该化合物可能呈平面正方形结构
C [化学式为CoCl3·4NH3的物质，1 mol此化合物中加入足量的AgNO3溶液，能生成1 mol白色沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，说明不存在游离的氨分子，则该物质的化学式可以写为 [Co(NH3)4Cl2]Cl。配位数为6，A错误；Cl－与NH3分子均与Co3+形成配位键，B错误；此配合物可写成[Co(NH3)4Cl2]Cl，C正确；该配合物应是八面体结构，Co与6个配体成键，D错误。]
9．已知A元素的原子K、L层上的电子数之和比它的L、M层上的电子数之和多1，B元素的原子L层上的电子数比A原子L层上的电子数少2个电子。
(1)写出这两种元素的符号。
A：________，B：________。
(2)写出A、B的单质反应生成A2B的化学方程式：________________________
_____________________________________________________________________。
(3)下列有关A、B形成的化合物的叙述中，正确的是________(填字母)。
A．A、B只能形成共价化合物
B．A、B只能形成离子化合物
C．A、B形成的化合物中可能含有极性共价键
D．A、B形成的化合物中可能只有离子键，也可能既有离子键又有非极性共价键
[解析] 由题中信息可知A元素原子结构示意图为，即A为钠元素；B元素的原子L层上只有6个电子，即B为氧元素，A、B反应可以生成Na2O，也可以生成Na2O2，Na2O中只含有离子键，Na2O2中含有离子键和非极性共价键。
[答案] (1)Na O (2)4Na＋O2===2Na2O (3)BD
(选择题有一个或两个选项符合题目要求)
10．下列关于配合物(NH4)2[PtCl6]、
[Cd(NH3)4](OH)2的说法正确的是( )
A．两种配合物均含有两种配体
B．两种配合物中的中心离子的配位数均为6
C．1 mol [Cd(NH3)4]2+含有4 mol配位键
D．向(NH4)2[PtCl6]的水溶液中加入大量硝酸银稀溶液，不能生成大量白色沉淀
CD [(NH4)2[PtCl6]的配体是Cl－，[Cd(NH3)4](OH)2的配体是NH3，可见两种配合物均只有一种配体，A错误；(NH4)2[PtCl6]的中心离子Pt4+的配位数是6，而[Cd(NH3)4](OH)2的中心离子Cd2+的配位数是4，B错误；在[Cd(NH3)4]2+中，中心离子Cd2+与4个NH3的N原子形成4个配位键，则1 mol [Cd(NH3)4]2+含有4 mol配位键，C正确；(NH4)2[PtCl6]的外界离子中没有Cl－，因此向其水溶液中加入大量硝酸银稀溶液，不会生成大量白色沉淀，D正确。]
11．LiAlH4是有机合成中常用的还原剂。下列说法错误的是( )
A．Li＋的半径大于H－的半径
B．的空间结构是正四面体形
C．LiAlH4中存在离子键、配位键
D．Al2Cl6为AlCl3的双聚分子，部分氯原子提供给铝原子孤电子对
A [Li＋和H－具有相同的电子层结构，核电荷数：Li>H，则离子半径：H－>Li＋，A错误；中Al原子价电子对数为4＋＝4，不含孤电子对，空间结构是正四面体形，B正确；中Li＋和[AlH4]－之间为离子键，[AlH4]－中Al和H之间存在配位键，C正确；Al2Cl6为AlCl3的双聚分子，其中Cl存在未成键的孤电子对，Al存在空轨道，部分氯原子提供给铝原子孤电子对形成配位键，D正确。]
12．已知[Co(H2O)6]2+呈粉红色，[CoCl4]2-呈蓝色，[ZnCl4]2-为无色。现将CoCl2溶于水，加入浓盐酸后，溶液由粉红色变为蓝色，存在平衡：
[Co(H2O)6]2+＋4Cl－ [CoCl4]2-＋6H2O ΔH，用该溶液做实验，溶液的颜色变化如图：
以下结论和解释正确的是( )
A．由实验①可推知ΔH<0
B．等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ键数之比为9∶2
C．实验②是由于c(H2O)增大，导致平衡逆向移动
D．由实验③可知配离子的稳定性：[ZnCl4]2->[CoCl4]2-
BD [①置于冰水浴中由蓝色溶液变为粉红色溶液，说明[Co(H2O)6]2+＋4Cl－ [CoCl4]2-＋6H2O的平衡向逆反应方向移动，即降温，平衡逆向移动，说明逆反应为放热反应，则[Co(H2O)6]2+＋4Cl－ [CoCl4]2-＋6H2O的反应为吸热反应，所以ΔH＞0，故A错误；1 mol H2O中有2 mol σ键，1 mol [Co(H2O)6]2+中σ键为(2×6＋6) mol＝18 mol；1 mol [CoCl4]2-中σ键为4 mol，所以等物质的量的[Co(H2O)6]2+和[CoCl4]2-中σ键数之比为18∶4＝9∶2，故B正确；c(H2O)是常数，不会改变；平衡逆向移动应是离子浓度减小引起的，故C错误；加入ZnCl2后，生成难电离的稳定的粉红色的[Co(H2O)6]2+；Zn2+浓度增大，与Co2+结合的Cl－更易与Zn2+形成配位键，生成[ZnCl4]2-，说明配离子：[ZnCl4]2-的稳定性强于[CoCl4]2-的稳定性，故D正确。]
13．回答下列问题：
(1)若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物提供孤电子对的原子是________________。
(2)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，________(填元素符号)提供孤电子对，________(填元素符号)提供空轨道。写出NH3·BF3的结构式，并用“→”表示出配位键：________。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，则N2H6SO4的晶体内存在________(填字母)。
a．离子键 b．配位键
c．共价键 d．σ键
(4)向CuSO4溶液中加入过量NaOH 溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。不考虑空间结构，[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为_________________________________，
Na2[Cu(OH)4]中除配位键外，还存在的化学键类型是________(填字母)。
a．离子键 b．金属键
c．极性键 d．非极性键
(5)向氯化铜溶液中加入过量浓氨水，然后加入适量乙醇，溶液中析出深蓝色的[Cu(NH3)4]Cl2晶体，上述深蓝色晶体中含有的化学键除普通共价键外，还有________和________。
[解析] (1)BCl3中B原子采取sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道。B原子未杂化的1个2p轨道为空轨道，所以与X形成配位键时，X应提供孤电子对。
(2)NH3中N原子为sp3杂化，N原子上有一对孤电子对，BF3中B原子为sp2杂化，杂化轨道与F原子形成3个共价键，故有一个2p空轨道，与NH3形成配位键。
(3)N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相同，可见它是离子晶体，晶体内存在离子键、共价键、配位键、σ键。
(4)Cu2+中存在空轨道，而OH－中O原子上有孤电子对，故O与Cu之间以配位键结合。Na2[Cu(OH)4]为离子化合物，Na＋与[Cu(OH)4]2-之间以离子键结合，O—H键为极性键。
(5)Cu2+提供空轨道，N原子提供孤电子对，Cu2+与NH3分子之间形成配位键，NH3分子中N、H原子之间以共价键结合，内界离子[Cu(NH3)4]2+与外界离子Cl－以离子键结合。
[答案] (1)X
(2)N B
(3)abcd
(4) ac
(5)离子键 配位键
21世纪教育网(www.21cnjy.com)
