4.2 配合物的形成和应用 同步学案(含答案)2024-2025学年高二化学苏教版(2020)选择性必修2

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名称 4.2 配合物的形成和应用 同步学案(含答案)2024-2025学年高二化学苏教版(2020)选择性必修2
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 苏教版(2019)
科目 化学
更新时间 2025-05-07 14:03:25

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文档简介

第二单元 配合物的形成和应用
1. 认识配合物的成键特征,了解简单配合物的基本组成。
2. 学会简单配合物的制备。
3. 能联系配合物的组成和结构解释相关实验现象。
4. 认识配合物在生产、生活和科学研究方面的广泛应用。
1. 学习配合物的制备,观察实验现象
【实验1】向试管中加入2 mL 5%硫酸铜溶液,再逐滴加入浓氨水,振荡,观察并记录实验现象。
【实验2】取5%的氯化铜溶液、5%的硝酸铜溶液各2 mL,分别逐滴加入浓氨水,观察并记录实验现象。
实验现象:_________________________________________________________
______________________________________________________________________
2. 讨论【实验1】溶液呈深蓝色的原因,写出生成物的电离方程式。
3. 结合NH的形成讨论[Cu(NH3)4]2+中Cu2+与NH3之间的作用力是什么?
4. 什么是配合物?形成配合物的条件有哪些?
[Zn(NH3)4]SO4的组成
1. 结合上图[Zn(NH3)4]SO4的组成,讨论什么是配合物的内界、外界、中心原子、配位原子、配位体、配位数等?
2. 内、外界之间的作用力是什么?配合物带电吗?
3. 由内界和外界构成的配合物在水中是完全电离的,如[Zn(NH3)4]SO4===
[Zn(NH3)4]2++SO。讨论配合物[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2是否是相同的物质?
4. 阅读教材中的批判性思维,了解配合物的顺反异构。
Pt(NH3)2Cl2的顺式和反式异构体
结合上图,理解配合物的顺式、反式异构,其性质如表所示:
配合物 颜色 极性 在水中的溶解性(100 g水中) 抗癌活性
A 棕黄色 极性 0.257 7 g 有活性
B 淡黄色 非极性 0.036 6 g 无活性
讨论A、B配合物中,哪个是顺式异构体、哪个是反式异构体?
5. 阅读拓展视野,了解配合物离子的空间结构。
         
讨论后填写下表:
配位数 空间结构 实例
2 [Ag(NH3)2]+
4 ZnCl、[Cu(NH3)4]2+
PtCl、[Ni(CN)4]2-
6 [AlF6]3-、[Fe(SCN)6]3-
1. 在实验研究中,人们常用形成配合物的方法来检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。
(1) 向AgNO3溶液中逐滴加入氨水的现象为___________________________,
产生的配离子是    。形成的溶液为银氨溶液,可用于检验       。
(2) 向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液的现象为           ,产生的配离子是          ,该反应可用于检验    。
(3) 在两支试管中分别加入2 mL 0.01 mol/L硫酸铜和0.01 mol/L硫酸铁的混合溶液,向一支试管中滴加10%的氢氧化钠溶液,向另一支试管中滴加浓氨水。
其中加入氢氧化钠的试管中生成两种颜色的沉淀,溶液变为    ;而滴加浓氨水的试管中最终只有红褐色沉淀,溶液变为    ,产生的配离子是       ,可用于    。
2. 在生产中,配合物被广泛用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。
配位化合物在羊毛染色过程中的作用
为了使羊毛呈现不同的色彩,同时在洗涤和光照的条件下不易褪色,我们可以在染色过程中,使用金属盐(如铬、铝、铁、铜盐等)对其进行处理。因羊毛和染料中都含有可与金属离子配位的基团(—NH2、—COOH),染色时,金属离子和染料及羊毛之间发生反应,生成体积较大、溶解度小的配合物,使染料坚固地附着在纤维上,从而改变羊毛的颜色。
3. 生命体中的许多金属元素都以配合物形式存在。
叶绿素的结构示意图  血红素的结构示意图
4. 配合物在医疗方面应用也很广泛。
5. 模拟生物固氮也与配合物有关。
1. [2025江苏阶段练习]CuCl2溶液中存在平衡:[Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O,向溶液中加入氨水后,溶液由绿色变为深蓝色。下列说法正确的是(  )
A. 1 mol [Cu(NH3)4]2+中含4 mol σ键
B. 基态Cu2+的价层电子排布式为3d9
C. NH3的电子式为
D. 键角:NH2. 下列关于配位化合物的叙述不正确的是(  )
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. [Cu(H2O)4]2+中的Cu2+提供空轨道,H2O中的O原子提供孤电子对,两者结合形成配位键
D. 配位化合物在半导体等尖端技术、医药科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
3. CuCl的盐酸溶液能吸收CO形成配合物Cu(CO)Cl·H2O,结构如图所示。下列有关说法正确的是(  )
A. CH3CH2OH和CH3CHO中碳原子杂化类型均为sp3
B. Cu2+与NH3形成[Cu(NH3)4]2+,Cu2+提供孤电子对
C. 1 mol Cu(CO)Cl·H2O中含有σ键的物质的量为7 mol
D. CH3CH2OH、SO2、Cu(NO3)2三者晶体的类型相同
4. [2025无锡期中]下列关于化学式为[Co(NH3)4Cl2]Cl的配合物的说法正确的是(  )
A. 配体是NH3,配位数是4
B. 配合物[Co(NH3)4Cl2]Cl中Co元素的化合价是+2
C. 配合物中的NH3的H—N—H键角大于游离NH3的键角
D. 在1 mol该配合物中加入足量AgNO3溶液,可以得到3 mol AgCl沉淀
5. [2025盐城阶段练习]已知反应:RC≡CAg+2CN-+H2O―→RC≡CH+[Ag(CN)2]-+OH-,该反应可用于提纯炔烃。下列说法错误的是(  )
A. CN-的电子式为
B. 基态O原子的价电子排布图为
C. H2O的空间结构为直线形
D. [Ag(CN)2]-中σ键与π键的个数比为1∶1
6. 反应:NH4Cl+NaNO2===NaCl+N2↑+2H2O放热且产生气体,可用于冬天石油开采。下列说法正确的是(  )
A. Na+和Cl-的核外电子层结构相同 B. NH4Cl中含有配位键
C. NaCl的电子式为 D. H2O是非极性分子
7. 下列不能形成配位键的组合是(  )
A. Ag+、NH3 B. BF3、NH3  C. Co3+、CO D. Ag+、H+
8. [2025南通阶段练习]日常生活用品和生命体中,有许多含有铁元素的物质,家用铁锅中含有铁和碳;补血剂中含有FeCO3,血红蛋白的活性物质血红素(结构简式如图)中含有铁元素。下列关于铁及其化合物的说法正确的是(  )
A. 家用铁锅的熔点高于铁单质的熔点
B. 向Na2CO3溶液中滴加FeSO4溶液可制得纯净的FeCO3
C. Fe3O4是由FeO与Fe2O3混合组成的
D. 血红素分子中由N原子提供孤电子对形成4个配位键
9. 下列配合物的配位数是6的是(  )
A. K2[Co(SCN)4] B. Fe(SCN)3
C. Na3[AlF6] D. [Cu(NH3)4]Cl2
10. 顺铂又名顺式二氯二氨合铂,是第一代铂类抗癌药物,化学式为[Pt(NH3)2Cl2],其同分异构体反铂则不具有抗癌作用。碳铂是1,1-环丁二羧酸二氨合铂的简称,为第二代铂类抗癌药。奥沙利铂为第三代抗癌药。这三种药物的结构分别如图所示(设NA为阿伏加德罗常数的值)。
顺铂 碳铂 奥沙利铂
下列说法错误的是(  )
A. 该三种物质均为配合物,且中心离子为Pt2+,Pt2+的配位数均为4
B. 顺铂与AgNO3溶液混合后不能产生白色沉淀
C. 1 mol碳铂中σ键的数目为26NA
D. 奥沙利铂中所有碳原子和氮原子均为sp3杂化
11. [2024扬州阶段练习]Cu2O广泛应用于太阳能电池领域。以CuSO4、NaOH和抗坏血酸为原料,可制备Cu2O。
(1) 基态Cu核外电子排布式为           。
(2) SO的空间结构为    ;Cu2+与OH-反应能生成[Cu(OH)4]2-,[Cu(OH)4]2-中的配位原子为    。
(3) 抗坏血酸的分子的结构为 ,分子中碳原子的轨道杂化类型为    ;推测抗坏血酸在水中的溶解性:    (填“难溶于水”或“易溶于水”)。
12. 铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途。
Ⅰ. 金属铜用来制造电线电缆,超细铜粉可应用于导电材料、催化剂等领域中;CuCl和CuCl2都是重要的化工原料,常用作催化剂、颜料、防腐剂和消毒剂等。
(1) 超细铜粉的某制备方法如下。[Cu(NH3)4]SO4中的配体是    。
(2) 氯化亚铜(CuCl)的制备过程:向CuCl2溶液中通入一定量SO2,微热,反应一段时间后即生成CuCl白色沉淀,反应的离子方程式为____________________
             。
Ⅱ. 波尔多液是一种杀菌剂,广泛应用于树木和花卉上,蓝色的胆矾是配制波尔多液的主要原料。
(1) 与铜同周期的所有元素的基态原子中最外层电子数与铜原子相同的元素有     (填元素符号)。
(2) 向CuSO4浓溶液中加入过量较浓的NH3·H2O,直到生成的沉淀恰好溶解为止,得到深蓝色溶液。小心加入约和溶液等体积的C2H5OH并使之分成两层。经过一段时间后可观察到在两层“交界处”下部析出深蓝色晶体,该晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O。实验中所加C2H5OH的作用是__________________________
________________________________________。
(3) [Cu(NH3)4]SO4·H2O晶体中呈正四面体的粒子是    ,杂化轨道类型是sp3的原子是      。
第二单元 配合物的形成和应用
【活动方案】
活动一:
1. 两个实验均会看到类似的现象,先生成蓝色沉淀,最终沉淀溶解,形成深蓝色的溶液。
2. 生成深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4,电离方程式为[Cu(NH3)4]SO4===[Cu(NH3)4]2++SO。
3. NH3分子中氮原子的孤电子对进入Cu2+的空轨道,Cu2+与NH3分子中的N原子通过共用N原子提供的孤电子对形成配位键。
4. 由提供孤电子对的分子或离子(称为配位体)与接受孤电子对的原子或离子(称为中心原子)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物,简称配合物。形成配合物的条件有:①一个原子有孤电子对,②另一个原子有接受孤电子对的空轨道。
活动二:
1. 配离子属于内界,配离子以外的其他离子属于外界。中心原子是提供空轨道的原子,通常是过渡金属元素(离子和原子),少数是非金属元素等,如[Zn(NH3)4]2+的中心原子是Zn2+;配位体是含孤电子对的分子和离子,如: F-、Cl-、Br-、I-、OH-、 CN-、H2O、NH3、CO等,[Zn(NH3)4]2+中配位体是NH3;配位原子是配位体中具有孤电子对的原子,如:C、N、O、F、Cl、S等,[Zn(NH3)4]2+中配位原子为N原子;配位数是向中心原子提供孤电子对的原子数目,如[Zn(NH3)4]2+中配位数为4。
2. 内界和外界之间以离子键结合,外界离子所带电荷总数等于配离子的电荷数,所以配合物不带电。
3. 不是同一种物质,它们的结构不同,内界、配离子不同,溶液的颜色也不相同。
4. 根据A有极性,在水中的溶解性相对较大,可得出A为顺式异构体,则B为反式异构体。
5. 直线形 四面体形 平面四边形 八面体形
活动三:
1. (1) 先生成沉淀,然后沉淀再溶解
[Ag(NH3)2]+ 葡萄糖
(2) 溶液变红 [Fe(SCN)n](3-n)+(n≤6) Fe3+
(3) 无色 深蓝色 [Cu(NH3)4]2+ 离子分离
【课堂反馈】
1. B [Cu(NH3)4]2+中的配位键属于σ键,NH3分子中的氮氢键也属于σ键,1 mol [Cu(NH3)4]2+中含16 mol σ键,A错误;Cu为29号元素,基态Cu的电子排布式为[Ar]3d104s1,基态Cu2+的价层电子排布式为3d9,B正确;NH3的电子式为,C错误;NH3中有1个孤电子对,NH无孤电子对,孤电子对对成键电子对排斥力大,故键角NH>NH3,D错误。
2. B 配位化合物中除含有配位键外,还可能含有离子键等,B错误。
3. C CH3CHO中的醛基碳原子采用sp2杂化,A错误;Cu2+与NH3形成[Cu(NH3)4]2+,Cu2+提供空轨道,NH3中的N原子提供孤电子对,B错误;由结构图可知,Cu2+与CO和H2O、Cl-之间形成配位键,配位键属于σ键,1分子H2O中含2个σ键,1分子CO中含1个σ键,1 mol Cu(CO)Cl·H2O中含有σ键的物质的量为7 mol,C正确;CH3CH2OH、SO2为分子晶体,Cu(NO3)2为离子晶体,D错误。
4. C [Co(NH3)4Cl2]Cl中,配体是4个NH3分子和2个Cl-,配位数是6,A错误;配合物中NH3呈电中性,Cl为-1价,则Co元素的化合价为+3,B错误;配合物中的NH3上的孤电子对形成了配位键,氮原子上不存在孤电子对,故配合物中的NH3的H—N—H键角大于游离NH3的键角,C正确;加入足量AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应,内界Cl-不与Ag+反应,只能生成1 mol AgCl沉淀,D错误。
5. C CN-与N2互为等电子体,C与N共有3对电子,故其电子式为,A正确;O是8号元素,其基态原子核外电子排布式为1s22s22p4,则基态O原子的价电子排布图为,B正确;H2O中O原子的价电子对数=2+×(6-2×1)=4,为sp3杂化,有2个孤电子对,故其空间结构为V形,C错误;[Ag(CN)2]-中含有Ag+和CN-之间的配位键,CN-中含有碳氮三键,故该络合离子中σ键与π键的个数比=4∶4=1∶1,D正确。
6. B Na+的核外电子为两层,Cl-的核外电子为三层,结构不同,A错误;NH4Cl的NH中,N与3个H为普通的极性共价键,与另外一个H形成配位键,N提供孤电子对,H提供空轨道形成配位键,B正确;NaCl为离子化合物,需将阴、阳离子写成离子形式,电子式为,C错误;H2O的空间结构为V形,正、负电荷重心不重合,是极性分子,D错误。
7. D Ag+有空轨道,NH3中的氮原子上有孤电子对,可以形成配位键,A错误;BF3中B原子有空轨道,NH3中的氮原子上有孤电子对,可以形成配位键,B错误;Co3+有空轨道,CO中的氧原子上有孤电子对,可以形成配位键,C错误;Ag+、H+两种离子都没有孤电子对,不能形成配位键,D正确。
8. D 一般情况下,合金的熔点低于各组分的熔点,故家用铁锅的熔点低于铁单质的熔点,A错误;向Na2CO3溶液(呈碱性)中滴加FeSO4溶液,可能生成Fe(OH)2,导致制得的FeCO3中混有Fe(OH)2杂质,B错误;Fe3O4是纯净物,C错误;由图可知,血红素中具有空轨道的中心原子铁与具有孤电子对的氮原子形成4个配位键,D正确。
9. C K2[Co(SCN)4]中Co2+的配位数是4,A不符合题意;Fe(SCN)3中Fe3+的配位数是3,B不符合题意;Na3[AlF6]中Al3+的配位数是6,C符合题意;[Cu(NH3)4]Cl2中Cu2+的配位数是4,D不符合题意。
10. D 该三种物质均为配合物,顺铂中的Pt2+提供空轨道,Cl-、NH3中N提供孤电子对形成配位键,Pt2+的配位数为4;碳铂中的Pt2+提供空轨道,NH3中N、—COO-中O提供孤电子对形成配位键,Pt2+的配位数为4;奥沙利铂中的Pt2+提供空轨道,N、O提供孤电子对形成配位键,Pt2+的配位数为4,A正确。顺铂中的Cl-是配体,不能电离,顺铂与AgNO3溶液混合后不可产生白色沉淀AgCl,B正确。共价单键全是σ键,共价双键中含1个σ键,配位键也属于σ键,故1 mol碳铂中σ键数目为26NA,C正确。奥沙利铂中饱和碳原子和氮原子均为sp3杂化,形成碳氧双键的碳原子为sp2杂化,D错误。
11. (1) 1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1
(2) 正四面体形 O
(3) sp3、sp2 易溶于水
12. Ⅰ. (1) NH3
(2) 2Cu2++2Cl-+SO2+2H2O2CuCl↓+4H++SO
Ⅱ. (1) K、Cr
(2) 减小溶剂的极性,降低溶质溶解度
(3) SO N、S、O