資源簡介

(共38張PPT)
第三章
晶體結構與性質
第四節　配合物與超分子
內容索引
學習目標
活動方案
課堂反饋
學 習 目 標
1. 知道配位鍵的特點，認識簡單的配位化合物的成鍵特征，了解配位化合物的結構。
2. 知道硫酸四氨合銅晶體的制備方法。
3. 了解超分子的存在及應用。
活 動 方 案
1. 認識一種特殊的共價鍵——配位鍵。
(1) 分別寫出氨分子和銨根離子的電子式，說明氨分子與氫離子形成銨根離子的過程。
活動一：認識配合物的概念與成鍵情況
【答案】 　氨分子有一對孤電子，氫離子無電
子但有能接受孤電子對的空軌道，由氨分子單獨提供一對孤電子在氮原
子和氫離子之間進行共用。
(2) 由一方提供孤電子對、一方提供接受孤電子對的空軌道形成的共價鍵稱為配位鍵。配位鍵可用“－”也可用“→”表示，若用“→”表示時，箭頭由提供孤電子對的一方指向接受孤電子對的一方。寫出銨根離子的電子式(寫出兩種，一種含“→”，一種不含“→”)。
(3) 在H3O＋、H2F＋中也存在配位鍵，分別寫出它們的結構式。
【答案】
【答案】
2. 閱讀下列材料，回答問題。
配位化合物(簡稱配合物)是由可以提供孤電子對的一定數
目的離子或分子(稱為配體或配位體)和具有空軌道的離子或原
子 (稱中心離子或原子)按一定的組成所形成的化合物。以[Cu
(NH3)4]SO4為例，配合物內中心原子、配位體以及內界、外
界的關系如右圖所示。
(1) Cu2＋和NH3之間形成的共價鍵是什么類型？它是如何形成的？Cu2＋的配位數是多少？
【答案】 配位鍵。NH3提供孤電子對，Cu2＋有接受孤電子對的空軌道。4。
(2) 內界也稱為配離子，在下面的方框內畫出該配離子的結構簡式。
【答案】 。
3. 在下列物質中，可以作為中心離子的有哪些？可以作為配位體的有哪些？
Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋、H2O、NH3、F－、CN－、CO
【答案】 可以作中心離子的有：Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋，可以作配位體的有：H2O、NH3、F－、CN－、CO。
1. 通過實驗認識溶液中的水合銅離子——[Cu(H2O)4]2＋。
(1) 將下表中的固體溶于足量水中，觀察并記錄現象，回答問題。
活動二：實驗探究簡單配合物的制取
固體 ①CuSO4 ②CuCl2·2H2O ③CuBr2 ④NaCl ⑤K2SO4 ⑥KBr
固體顏色 白色 綠色 深褐色 白色 白色 白色
加足量的水后溶液顏色
藍色
藍色
藍色
無色
無色
無色
實驗中呈藍色的溶液是如何產生的？上述實驗④⑤⑥的目的是什么？
(2) 根據配位鍵形成的條件，分析水合銅離子[Cu(H2O)4]2＋中的配體和中心離子分別是什么，并在方框內畫出它的結構簡式。
【答案】 配體是H2O，中心離子是Cu2＋。
2. 通過Fe3＋的檢驗實驗認識硫氰化鐵配離子——[Fe(SCN)n](n－3)－(血紅色)。
實驗步驟 實驗現象 離子方程式
向FeCl3溶液中 加入KSCN溶液
溶液變為血紅色
Fe3＋＋nSCN－===
[Fe(SCN)n](n－3)－
3. 通過實驗制取銅氨配合物——[Cu(NH3)4]SO4。
(1) 完成下列實驗，回答問題。
說明：[Cu(NH3)4](OH)2可溶于水，溶液呈深藍色。z
實驗步驟 實驗現象 離子方程式
向盛有4 mL 0.1 mol·L－1 CuSO4溶液的試管中逐滴加入1 mol·L－1 氨水至過量，邊滴加邊振蕩
產生藍色沉淀，繼續滴加濃氨水，藍色沉淀溶解，產生深藍色溶液
(2) 向上述所得溶液中加入8 mL 95% 乙醇并用玻璃棒摩擦試管壁，有深藍色[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體析出。請你對這一現象加以解釋。(已知：乙醇是一種極性較小的有機溶劑)
【答案】 溶液中加入乙醇后溶劑的極性減小，配合物[Cu(NH3)4]SO4是離子化合物，在極性較小的溶劑中的溶解度較小，從而析出。用玻璃棒摩擦試管壁是為了產生細小的碎屑，作為晶體結晶的晶核，從而有利于[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體的析出。
(3) 該實驗說明，H2O和NH3哪個的配位能力更強？試從結構角度進行解釋。
【答案】 NH3的配位能力更強，因為N的電負性比O的小，則其提供孤電子對的能力比O強
1. 配合物[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2的配位數都是6，為了鑒別它們，取1 mol晶體溶于水后，立即加入過量硝酸酸化的硝酸銀溶液，析出2 mol AgCl沉淀。則這種晶體是什么？該實驗說明，配合物溶于水后，配體離子和外界離子中哪個易電離？
【答案】 [Co(NH3)5Cl]Cl2。外界離子易電離。
活動三：解釋下列實驗現象
2. 完成下列實驗并回答問題。
實驗步驟 實驗現象 離子方程式
向盛有少量0.1 mol·L－1 NaCl溶液的試管里滴幾滴0.1 mol·L－1 AgNO3溶液；再滴入1 mol·L－1的氨水，振蕩；最后滴入少量稀硝酸
說明：加入氨水后產生的陽離子是[Ag(NH3)2]＋。
加入NaCl有白色沉淀生成，加入氨水后白色沉淀溶解，再加入硝酸又生成白色沉淀
超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。超分子中的分子是廣義的，包括離子。超分子這種分子聚集體，有的是有限的，有的是無限伸展的。
活動四：了解超分子及其重要特征
1. 利用“杯酚”分離C60和C70的示意圖如下，請你用恰當的文字進行描述。
【答案】 將C60和C70的混合物加入一種空腔大小適配C60的“杯酚”中，“杯酚”像個碗似的把C60裝起來而不能裝下C70；加入甲苯溶劑，甲苯將未裝入碗里的C70溶解了，過濾后分離C70；再向不溶物中加入氯仿，氯仿溶解“杯酚”而將不溶解的C60釋放出來并沉淀。
2. 幾種冠醚的結構及空腔直徑(pm)如下表所示。
代號 A B C D
冠醚 12－冠－4 15－冠－5 18－冠－6 21－冠－7
結構
空腔直徑 120～150 170～220 260～320 340～430
堿金屬離子的直徑(pm)如下表所示。
上述幾種冠醚能分別識別的堿金屬離子各是什么？(用代號回答)
【答案】 A－a　B－b　C－cd　D－e
代號 a b c d e
堿金屬離子 Li＋ Na＋ K＋ Rb＋ Cs＋
直徑 152 204 276 304 334
課 堂 反 饋
2
4
5
1
3
7
6
2
4
5
1
3
7
6
【答案】 C
2
4
5
1
3
7
6
2. 如圖表示一種配離子，該配離子可能是( 　　)
A. [Cu(H2O)4]2＋
B. [Cu(NH3)4]2＋
C. [Fe(SCN)4]－
D. [Zn(OH)4]2－
【答案】 B
2
4
5
3
7
6
3. 鋅和鋁的氫氧化物都能溶于NaOH溶液，分別生成[Zn(OH)4]2－和[Al(OH)4]－。氫氧化鋁不溶于氨水，而氫氧化鋅能溶于氨水，生成[Zn(NH3)4]2＋。請填寫下表。
1
配離子 中心離子 配體 配合物
[Zn(OH)4]2－
[Al(OH)4]－
[Zn(NH3)4]2＋
Zn2＋
OH－
Na2[Zn(OH)4]
Al3＋
OH－
Na[Al(OH)4]
Zn2＋
NH3
[Zn(NH3)4](OH)2
2
4
5
3
7
6
4. CrCl3能與NH3和H2O形成六配位的配合物，且兩種配體的物質的量之比為2∶1，三個氯離子位于外界。該配合物的化學式為______________________,1 mol該配合物中含有σ鍵的數目為_________________________。
1
【解析】 Cl－位于外界，配體只有NH3和H2O，根據“六配位”“2∶1”及Cr的化合價，可確定配離子為[Cr(NH3)4(H2O)2]3＋，配合物的化學式為[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3。σ鍵只存在于配離子內，一個[Cr(NH3)4(H2O)2]3＋中，每個NH3有3個σ鍵，每個H2O有2個σ鍵，6個配位鍵都是σ鍵，則每個配合物中σ鍵的數目＝3×4＋2×2＋6＝22。
[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3
22 NA(或22×6.02×1023)
2
4
5
3
7
6
5. 向盛有少量0.1 mol·L－1 NaCl溶液的試管里滴入幾滴0.1 mol·L－1 AgNO3溶液，產生了白色沉淀X；然后滴入1 mol·L－1氨水，振蕩，沉淀消失，得到澄清的無色溶液；再滴入0.1 mol·L－1稀硝酸，振蕩，又產生了白色沉淀X。
(1) X溶解于氨水的化學方程式為_____________________________。
(2) 加入硝酸又產生X的化學方程式為__________________________
____________________。
(3) 該實驗說明，NH3與__________(填“Ag＋”或“H＋”)形成的配位鍵更強。
1
AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]Cl
[Ag(NH3)2]Cl＋2HNO3===
AgCl↓＋2NH4NO3
H＋
2
4
5
3
7
6
1
2
4
5
3
7
6
6. 取1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2晶體溶解于水，加入足量AgNO3溶液，經過濾、洗滌、干燥后，最終只得到 2 mol AgCl固體。1 mol [Co(NH3)5Cl]Cl2中，作為配體的Cl－的數目是_________________，作為外界離子的Cl－的數目是______________________。[Co(NH3)5Cl]Cl2在水溶液中的電離方程式為_______________________________________。
1
NA(或6.02×1023)
2NA(或2×6.02×1023)
[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－
2
4
5
3
7
6
1
2
4
5
3
7
6
7. [Zn(CN)4]2－在酸性水溶液中與HCHO發生如下反應：
(1) 兩種配離子的中心離子都是Zn2＋，Zn2＋基態核外電子排布式為______________________________。
(2) [Zn(H2O)4]2＋中，提供空軌道接受孤對電子的是________，提供孤電子對的原子是______，該原子的軌道雜化類型是__________；1 mol [Zn(H2O)4]2＋中含有σ鍵的數目為_________________________。
1
1s22s22p63s23p63d10或[Ar]3d10
Zn2＋
O
sp3
12NA(或12×6.02×1023)
2
4
5
3
7
6
(3) [Zn(CN)4]2－中的配體獨立存在時的電子式是______________；Zn2＋與配體中的C原子形成配位鍵，C原子的軌道雜化類型是________；不考慮空間結構，[Zn(CN)4]2－的結構可用示意圖表示為
____________________________。
1
sp
2
4
5
3
7
6
1
【解析】 (1) 基態Zn原子的電子排布為[Ar]3d104s2，變為Zn2＋時失去了4s軌道的2個電子。(2) [Zn(H2O)4]2＋中，Zn2＋提供空軌道，H2O中的O提供孤電子對，O形成了3個σ鍵，有1對孤電子，軌道雜化類型為sp3。一個[Zn(H2O)4]2＋中，每個H2O有 2個σ鍵，4個配位鍵都是σ鍵，σ鍵的數目＝2×4＋4＝12。(3) [Zn(CN)4]2－中的配體為CN－，參照N2的電子式，將一個“N”換成“C－”就是CN－的電子式。C與N形成配位鍵后，C形成了1個單鍵和1個三鍵，軌道雜化類型為sp。畫[Zn(CN)4]2－的結構示意圖時，需考慮CN－的配位原子是C，配離子的電荷數為－2，無需考慮空間結構。
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