实验活动 简单配合物的形成
一、实验目的
1.加深对配合物的认识。
2.了解配合物的形成。
二、实验用品
1.仪器:试管、胶头滴管。
2.药品:硫酸铜溶液、氨水、硝酸银溶液、氯化钠溶液、氯化铁溶液、硫氰化钾溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、蒸馏水、乙醇。
三、实验原理
配合物是由中心原子或离子与一定数目的中性分子或阴离子以配位键结合而形成的一类化合物。中心离子形成配合物后性质不同于原来的金属离子,具有新的化学特性。
四、实验步骤
1.简单配合物的形成
实验步骤 实验装置 实验现象 解释(或离 子方程式)
向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水 滴加氨水后,试管中首先出现蓝色沉淀 Cu2++2NH3·H2OCu(OH)2↓+2N
继续加入氨水 氨水过量后沉淀逐渐溶解 Cu(OH)2+4NH3[Cu(NH3)4]2++2OH-
再加入乙醇 滴加乙醇后析出深蓝色晶体 乙醇的极性较小,配合物的溶解度变小而从溶液中析出
向盛有氯化钠溶液的试管里滴加几滴硝酸银溶液 滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀 Ag++Cl-AgCl↓
再滴入氨水 白色沉淀消失,得到澄清的无色溶液 AgCl+2NH3[Ag(NH3)2]++Cl-
2.简单离子与配离子的区别
实验 步骤 实验装置 实验现象 解释(或离子方程式)
向盛有少量蒸馏水的试管里滴加2滴氯化铁溶液,然后滴加2滴硫氰化钾溶液 溶液 变红 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
向盛有少量蒸馏水的试管里滴加2滴铁氰化钾溶液,然后滴加2滴硫氰化钾溶液 溶液 不变色 因为CN-的配位能力强于SCN-,所以配体交换不能发生
五、问题和讨论
1.写出[Cu(NH3)4]2+的空间结构名称并画出[Cu(NH3)4]2+的结构式。
【答案】 平面正四边形;。
2.写出K3[Fe(CN)6]在水中的电离方程式,并指出所电离出配离子的中心离子、配体和配
位数。
【答案】 K3[Fe(CN)6]3K++[Fe(CN)6]3-;[Fe(CN)6]3-的中心离子为Fe3+,配体为CN-,配位数为6。
3.向AgNO3溶液中滴入氨水,现象为生成白色沉淀,随氨水的增加,沉淀逐渐溶解。利用化学平衡移动原理解释配离子是如何形成的。
【答案】 AgOH水溶液中存在AgOH(s)Ag+(aq)+OH-(aq)平衡,继续滴入氨水时,NH3与Ag+形成[Ag(NH3)2]+配离子,且配离子很稳定,使平衡右移,AgOH逐渐溶解。
实验专练
1.许多过渡金属离子对多种配体有很强结合力,能形成种类繁多的配合物,下列说法正确的是( )
[A]1 mol配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O不能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀
[B]1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键
[C]配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3和S
[D]配合物[Ag(NH3)2]OH的配位数为6
【答案】 B
【解析】 A.加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应形成AgCl沉淀,内界配位离子Cl-与Ag+不能反应,错误;B.一个CO中有一个σ键,配合物Ni(CO)4中有四个配位键,则
1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键,正确;C.配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3,错误;D.配合物[Ag(NH3)2]OH的配体为NH3,配位数为2,错误。
2.(2024·浙江杭州高级中学月考)已知某紫色配合物的组成为CoCl3·5NH3·H2O,其水溶液显弱酸性,加入强碱并加热至沸腾有NH3放出,同时产生Co2O3沉淀;向一定量该配合物溶液中加过量AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成,待沉淀完全后过滤,再加过量AgNO3溶液于滤液中,无明显变化,但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成,且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一,则该配合物的化学式最可能为( )
[A][CoCl2(NH3)4]Cl·NH3·H2O
[B][Co(NH3)5(H2O)]Cl3
[C][CoCl2(NH3)3(H2O)]Cl·2NH3
[D][CoCl(NH3)5]Cl2·H2O
【答案】 D
【解析】 CoCl3·5NH3·H2O的水溶液中加过量AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成,说明外界离子有氯离子,过滤后再加过量AgNO3溶液于滤液中,无明显变化,但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成,说明配体中含有氯离子,且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一,说明外界离子中的氯离子与配体中的氯离子的个数比为2∶1,则该配合物的化学式最可能为[CoCl(NH3)5]Cl2·H2O。
3.Zn(OH)2溶于氨水可生成可溶性配合物[Zn(NH3)4](OH)2。下列说法正确的是( )
[A]根据上述信息可推断出氢氧化锌为两性氢氧化物
[B]该配合物中只有离子键和配位键
[C]形成该配合物的离子方程式为Zn(OH)2+4NH3[Zn(NH3)4]2++2OH-
[D]该配离子中由NH3提供空轨道,Zn2+提供电子对
【答案】 C
【解析】 A.氢氧化锌虽然溶于氨水,但仅是一个特例,无法确定其为两性氢氧化物,错误;
B.NH3与Zn2+之间形成配位键,OH-与[Zn(NH3)4]2+之间为离子键,NH3中有共价键,错误;
C.NH3与Zn2+形成配位键,离子方程式为Zn(OH)2+4NH3[Zn(NH3)4]2++2OH-,正确;
D.NH3中N无空轨道,提供空轨道的是Zn2+,错误。
4.(2024·浙江大学附属中学月考)已知Cu2+在溶液中与H2O或Cl-等可形成配位数为4的配离子。某同学通过实验研究铜盐溶液颜色的变化。下列说法不正确的是( )
[A]溶液②中形成了[Cu(H2O)4]2+,1 mol[Cu(H2O)4]2+中有12 mol σ键
[B]由④可知,Cu2+与Cl-可能会结合产生黄色物质
[C]由②、③、④推测,溶液中存在:[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O
[D]若取少量④中溶液进行稀释,溶液依然为绿色
【答案】 D
【解析】 A.由实验①、②可知,无水CuSO4是白色的,加入水后CuSO4溶液呈蓝色,这说明②中溶液呈蓝色是Cu2+与水分子作用的结果,1 mol[Cu(H2O)4]2+中含有4 mol配位键和水中的8 mol σ键,共12 mol σ键,正确;B.向③中溶液加入NaCl固体后,底部的NaCl固体表面变为黄色,说明Cu2+与Cl-可能会结合产生黄色物质,正确;C.③中蓝色溶液加入足量NaCl固体后固体表面为黄色,振荡后溶液呈绿色可能是黄色和蓝色混合导致的,说明CuCl2水溶液中存在平衡[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O,[CuCl4]2-可能为黄色,正确;D.③中溶液为蓝色,④中溶液为绿色,说明Cl-的浓度对铜盐溶液的颜色产生影响,CuCl2的稀溶液为蓝色,浓溶液为绿色,错误。
5.Fe3+的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成使溶液呈浅紫色的[Fe(H2O)6]3+、红色的[Fe(SCN)6]3-、无色的[FeF6]3-配离子。某同学按如下步骤完成实验:
已知:向Co2+的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的[Co(SCN)4]2-配离子;Co2+不能与F-形成配离子。下列说法不正确的是( )
[A]Fe第四电离能(I4)大于其第三电离能(I3)
[B]1 mol [Fe(H2O)6]3+中有18 mol σ键
[C]可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2+
[D][Fe(H2O)6]3+中H—O—H的键角与H2O分子中H—O—H的键角相等
【答案】 D
【解析】 A.Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d轨道处于半满状态,电子的能量低,失电子困难,所以Fe的第四电离能(I4)大于其第三电离能(I3),正确;B.1 mol [Fe(H2O)6]3+中含有
6 mol 配位键和水中的12 mol σ键,共18 mol σ键,正确;C.先往溶液中加入足量的NaF溶液,再加入KSCN溶液,若溶液呈蓝色,则表明含有Co2+,否则不含Co2+,正确;D.[Fe(H2O)6]3+中H2O分子内氧原子最外层只存在一个孤电子对,对H—O—H中O—H的排斥作用减小,所以键角比H2O分子中H—O—H的键角大,不正确。
6.(2025·河南高考适应性考试)配合物间的结构转变是一种有趣的现象。配合物1经过加热可转变为配合物2,如图所示。
下列说法错误的是( )
[A]配合物1中含有2种配体
[B]配合物2中氮原子采取sp2杂化
[C]转变过程中涉及配位键的断裂和形成
[D]转变前后,Co的化合价由+2变为0
【答案】 D
【解析】 配合物1中,H2O中氧原子提供孤电子对,Co2+提供空轨道形成配位键,配合物1右侧N、O分别提供1个孤电子对,与Co2+形成配位键,则配合物1中含有2种配体,A正确;由配合物2的结构简式可知,N形成2个σ键和1个配位键,没有孤电子对,故采取sp2杂化,B正确;转变过程中,配合物1中断裂2个H2O与Co2+形成的配位键,配合物2中,S中的O与Co2+形成2个配位键,涉及配位键的断裂和形成,C正确;配合物1、2中Co都为+2价,Co的化合价没有发生变化,D错误。
7.(2025·安徽江淮十校联考)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种配合物,其组成也可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O。往硫酸铜溶液中逐滴加入氨水,溶液由蓝色转变为深蓝色。这是因为四水合铜(Ⅱ)离子经过反应,最后生成铜氨配离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液呈深蓝色。
(1)铜元素位于元素周期表的 区,Cu2+的价层电子排布式为 。
(2)胆矾晶体中含有的化学键有 。
(3)[Cu(NH3)4]SO4中非金属元素电负性由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
(4)H2O的中心原子轨道杂化类型为 杂化;S的VSEPR构型是 。
(5)判断[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中的配位键哪一个更强,并解释原因:
。
【答案】 (1)ds 3d9
(2)离子键、共价键(或离子键、共价键、配位键)
(3)O>N>S>H
(4)sp3 正四面体形
(5)[Cu(NH3)4]2+中的配位键更强,因为N的电负性小于O,给电子能力更强,形成的配位键
更强
【解析】 (1)铜在元素周期表第四周期第ⅠB族,位于ds区,基态铜原子电子排布式为[Ar]3d104s1,优先失去最外层电子,故Cu2+的价电子排布式为3d9。
(2)[Cu(H2O)4]SO4·H2O中,H2O、S中存在共价键,Cu2+与H2O之间存在配位键(共价键),
[Cu(H2O)4]2+与S之间存在离子键。
(3)非金属性越强,电负性越大,则电负性O>N>S>H。
(4)H2O的中心原子O的价层电子对数为4,为sp3杂化;S的中心原子S的价层电子对数为4,故VSEPR模型为正四面体形。
(5)[Cu(NH3)4]2+中的配位键更强,因为N的电负性小于O,给电子能力更强,形成的配位键
更强。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共25张PPT)
实验活动 简单配合物的形成
一、实验目的
1.加深对配合物的认识。
2.了解配合物的形成。
二、实验用品
1.仪器:试管、胶头滴管。
2.药品:硫酸铜溶液、氨水、硝酸银溶液、氯化钠溶液、氯化铁溶液、硫氰化钾溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、蒸馏水、乙醇。
三、实验原理
配合物是由中心原子或离子与一定数目的中性分子或阴离子以配位键结合而形成的一类化合物。中心离子形成配合物后性质不同于原来的金属离子,具有新的化学特性。
四、实验步骤
1.简单配合物的形成
实验步骤 实验装置 实验现象 解释(或离子方程式)
向盛有硫酸铜溶液的试管里加入氨水 滴加氨水后,试管中首先出现
继续加入氨水 氨水过量后沉淀逐渐
再加入乙醇 滴加乙醇后析出
色晶体 乙醇的极性较小,配合物的溶解度变小而从溶液中析出
蓝色沉淀
溶解
深蓝
向盛有氯化钠溶液的试管里滴加几滴硝酸银溶液 滴加硝酸银溶液,产生白色沉淀
再滴入氨水 白色沉淀消失,得到澄清的无色溶液
2.简单离子与配离子的区别
实验步骤 实验装置 实验现象 解释(或离子方程式)
向盛有少量蒸馏水的试管里滴加2滴氯化铁溶液,然后滴加2滴硫氰化钾溶液 溶液
向盛有少量蒸馏水的试管里滴加2滴铁氰化钾溶液,然后滴加2滴硫氰化钾溶液 溶液不变色 因为CN-的配位能力强于SCN-,所以配体交换不能发生
变红
五、问题和讨论
1.写出[Cu(NH3)4]2+的空间结构名称并画出[Cu(NH3)4]2+的结构式。
2.写出K3[Fe(CN)6]在水中的电离方程式,并指出所电离出配离子的中心离子、配体和配位数。
3.向AgNO3溶液中滴入氨水,现象为生成白色沉淀,随氨水的增加,沉淀逐渐溶解。利用化学平衡移动原理解释配离子是如何形成的。
1.许多过渡金属离子对多种配体有很强结合力,能形成种类繁多的配合物,下列说法正确的是( )
[A]1 mol配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O不能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀
[B]1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键
[D]配合物[Ag(NH3)2]OH的配位数为6
B
实验专练
【解析】 A.加入足量的AgNO3溶液,外界Cl-与Ag+反应形成AgCl沉淀,内界配位离子Cl-与Ag+不能反应,错误;B.一个CO中有一个σ键,配合物Ni(CO)4中有四个配位键,则1 mol配合物Ni(CO)4中共有8 mol σ键,正确;C.配合物[Cu(NH3)4]SO4·H2O的配体为NH3,错误;D.配合物[Ag(NH3)2]OH的配体为NH3,配位数为2,错误。
2.(2024·浙江杭州高级中学月考)已知某紫色配合物的组成为CoCl3·5NH3·
H2O,其水溶液显弱酸性,加入强碱并加热至沸腾有NH3放出,同时产生Co2O3沉淀;向一定量该配合物溶液中加过量AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成,待沉淀完全后过滤,再加过量AgNO3溶液于滤液中,无明显变化,但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成,且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一,则该配合物的化学式最可能为( )
[A][CoCl2(NH3)4]Cl·NH3·H2O
[B][Co(NH3)5(H2O)]Cl3
[C][CoCl2(NH3)3(H2O)]Cl·2NH3
[D][CoCl(NH3)5]Cl2·H2O
D
【解析】 CoCl3·5NH3·H2O的水溶液中加过量AgNO3溶液,有AgCl沉淀生成,说明外界离子有氯离子,过滤后再加过量AgNO3溶液于滤液中,无明显变化,但加热至沸腾又有AgCl沉淀生成,说明配体中含有氯离子,且第二次沉淀量为第一次沉淀量的二分之一,说明外界离子中的氯离子与配体中的氯离子的个数比为2∶1,则该配合物的化学式最可能为[CoCl(NH3)5]Cl2·H2O。
3.Zn(OH)2溶于氨水可生成可溶性配合物[Zn(NH3)4](OH)2。下列说法正确的是( )
[A]根据上述信息可推断出氢氧化锌为两性氢氧化物
[B]该配合物中只有离子键和配位键
C
[D]该配离子中由NH3提供空轨道,Zn2+提供电子对
4.(2024·浙江大学附属中学月考)已知Cu2+在溶液中与H2O或Cl-等可形成配位数为4的配离子。某同学通过实验研究铜盐溶液颜色的变化。下列说法不正确的是( )
[A]溶液②中形成了[Cu(H2O)4]2+,1 mol[Cu(H2O)4]2+中有12 mol σ键
[B]由④可知,Cu2+与Cl-可能会结合产生黄色物质
[D]若取少量④中溶液进行稀释,溶液依然为绿色
D
5.Fe3+的配位化合物较稳定且应用广泛。Fe3+可与H2O、SCN-、F-等配体形成使溶液呈浅紫色的[Fe(H2O)6]3+、红色的[Fe(SCN)6]3-、无色的[FeF6]3-配离子。某同学按如下步骤完成实验:
已知:向Co2+的溶液中加入KSCN溶液生成蓝色的[Co(SCN)4]2-配离子;Co2+不能与F-形成配离子。下列说法不正确的是( )
[A]Fe第四电离能(I4)大于其第三电离能(I3)
[B]1 mol [Fe(H2O)6]3+中有18 mol σ键
[C]可用NaF和KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否含有Co2+
[D][Fe(H2O)6]3+中H—O—H的键角与H2O分子中H—O—H的键角相等
D
【解析】 A.Fe3+的价层电子排布式为3d5,3d轨道处于半满状态,电子的能量低,失电子困难,所以Fe的第四电离能(I4)大于其第三电离能(I3),正确;
B.1 mol [Fe(H2O)6]3+中含有 6 mol 配位键和水中的12 mol σ键,共18 mol σ
键,正确;C.先往溶液中加入足量的NaF溶液,再加入KSCN溶液,若溶液呈蓝色,则表明含有Co2+,否则不含Co2+,正确;D.[Fe(H2O)6]3+中H2O分子内氧原子最外层只存在一个孤电子对,对H—O—H中O—H的排斥作用减小,所以键角比H2O分子中H—O—H的键角大,不正确。
6.(2025·河南高考适应性考试)配合物间的结构转变是一种有趣的现象。配合物1经过加热可转变为配合物2,如图所示。
下列说法错误的是( )
[A]配合物1中含有2种配体
[B]配合物2中氮原子采取sp2杂化
[C]转变过程中涉及配位键的断裂和形成
[D]转变前后,Co的化合价由+2变为0
D
7.(2025·安徽江淮十校联考)胆矾(CuSO4·5H2O)是一种配合物,其组成也可写为[Cu(H2O)4]SO4·H2O。往硫酸铜溶液中逐滴加入氨水,溶液由蓝色转变为深蓝色。这是因为四水合铜(Ⅱ)离子经过反应,最后生成铜氨配离子[Cu(NH3)4]2+而使溶液呈深蓝色。
(1)铜元素位于元素周期表的 区,Cu2+的价层电子排布式为 。
ds
【解析】 (1)铜在元素周期表第四周期第ⅠB族,位于ds区,基态铜原子电子排布式为[Ar]3d104s1,优先失去最外层电子,故Cu2+的价电子排布式为3d9。
3d9
(2)胆矾晶体中含有的化学键有 。
离子键、共价键(或离子键、共价键、配位键)
(3)[Cu(NH3)4]SO4中非金属元素电负性由大到小的顺序是 (用元素符号表示)。
O>N>S>H
【解析】 (3)非金属性越强,电负性越大,则电负性O>N>S>H。
sp3
正四面体形
(5)判断[Cu(H2O)4]2+和[Cu(NH3)4]2+中的配位键哪一个更强,并解释原因:
。
[Cu(NH3)4]2+中的配位键更强,因为N的电负性小于O,给电子能力更强,形成的配位键更强
【解析】 (5)[Cu(NH3)4]2+中的配位键更强,因为N的电负性小于O,给电子能力更强,形成的配位键更强。
