資源簡(jiǎn)介

專(zhuān)題4 分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì)
第二單元 配合物的形和應(yīng)用
4.2.2 配合物的應(yīng)用
核心素養(yǎng)目標(biāo)
宏觀辨識(shí)與微觀探析：
能從宏觀上觀察配合物形成時(shí)顏色、溶解度、酸堿性變化等現(xiàn)象，從微觀層面理解配合物的結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)配位鍵的形成對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，建立宏觀現(xiàn)象與微觀結(jié)構(gòu)的聯(lián)系。
證據(jù)推理與模型認(rèn)知：
通過(guò)分析配合物穩(wěn)定性的相關(guān)實(shí)例，如血紅素與 CO、O?結(jié)合的差異，依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行推理，構(gòu)建配合物穩(wěn)定性與配位體性質(zhì)、配位鍵強(qiáng)弱關(guān)系的認(rèn)知模型
教學(xué)重難點(diǎn)
重點(diǎn)
理解配合物形成對(duì)物質(zhì)顏色、溶解度、酸堿性和穩(wěn)定性的影響；
掌握配合物在檢驗(yàn)金屬離子、分離物質(zhì)、工業(yè)生產(chǎn)等方面的應(yīng)用。
難點(diǎn)
從微觀角度解釋配合物穩(wěn)定性與配位體性質(zhì)、配位鍵強(qiáng)弱的關(guān)系；
運(yùn)用配合物知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，如分析煉金廢水處理原理、理解王水溶解金的原因等 。
同學(xué)們，在我們的生活中，常常會(huì)遇到一些有趣的化學(xué)現(xiàn)象。比如，大家有沒(méi)有注意到，在檢驗(yàn)食物中是否含有鐵元素時(shí)，有一種神奇的試劑能讓含有鐵元素的溶液變成血紅色。其實(shí)，這背后就隱藏著配合物的奧秘。這種試劑就是硫氰化鉀（KSCN），它能與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，生成一種血紅色的配合物。再看這個(gè)例子，醫(yī)院在檢測(cè)糖尿病患者尿液中的葡萄糖含量時(shí)，會(huì)用到一種特殊的試劑 —— 新制氫氧化銅堿性懸濁液，它能與葡萄糖中的醛基反應(yīng)，產(chǎn)生磚紅色沉淀，而這個(gè)過(guò)程也涉及到配合物的知識(shí)。配合物在我們的生活、生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中無(wú)處不在，它們有著獨(dú)特的性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用。今天，就讓我們一起走進(jìn)配合物的奇妙世界
課前導(dǎo)入
配合物的形成對(duì)性質(zhì)的影響
PART 01
【實(shí)驗(yàn)1】在5%的硝酸銀溶液中逐滴加入2 mol·L-1氨水，直至生成的沉淀恰好全部溶解為止，制得銀氨溶液。取銀氨溶液5 mL于試管A中，加入2~3 mL 10%的葡萄糖溶液，將試管放在盛水的燒杯中緩慢加熱，靜置片刻。
實(shí)驗(yàn)探究
化學(xué)方程式：AgCl+ 2NH3 [Ag(NH3)2]Cl
離子方程式：AgCl+ 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl-
Ag
NH3
H3N
+
二氨合銀離子
配體：NH3
中心離子：Ag+
配位數(shù)：2
【實(shí)驗(yàn)2】①向一支試管中加入3 mL 2%的氯化鐵溶液，再滴入2~3滴2%的硫氰化鉀（KSCN）溶液，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)探究
如Fe3+與SCN-在溶液中可生成配位數(shù)為1~6的配離子,這些配離子的顏色是紅色的。
SCN-作為配體與Fe3+配位，顯紅色，用于檢驗(yàn)Fe3+
硫氰化鐵配離子的顏色
Fe3+ + SCN- ?Fe(SCN)2+
?
Fe(SCN)2+ + SCN-?????????(????????????)2 +
?
…………
????????(????????????)52? + SCN- ?????????(????????????)6 3?
?
【實(shí)驗(yàn)3】在兩支試管中分別加入2 mL 0.01 mol·L-1硫酸銅和0.01 mol·L-1硫酸鐵的混合溶液，向一支試管中滴加10%的氫氧化鈉溶液，向另一支試管中滴加濃氨水，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
出現(xiàn)沉淀并得到無(wú)色溶液
開(kāi)始出現(xiàn)沉淀，繼續(xù)滴加沉淀又減少，得紅褐色沉淀和深藍(lán)色溶液
實(shí)驗(yàn)探究
反應(yīng)方程式
Cu2＋＋2OH－=== Cu(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－=== Fe(OH)3↓
Cu2＋＋2NH3·H2O===2????????4+ ＋Cu(OH)2↓
Fe3＋＋3NH3·H2O=== 3????????4++Fe(OH)3↓
Cu(OH)2＋4NH3·H2O=== [Cu(NH3)4]++4H2O+2OH－
?
配合物的形成對(duì)性質(zhì)的影響
1．顏色的改變
當(dāng)簡(jiǎn)單離子形成配離子時(shí)其性質(zhì)往往有很大的差異。顏色發(fā)生變化就是一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，據(jù)此可以判斷配離子是否生成。如Fe3＋與SCN－在溶液中可生成配位數(shù)為1～6的鐵的硫氰酸根配離子(血紅色)，反應(yīng)的離子方程式為
Fe3＋＋nSCN－===[Fe(SCN)n](3－n)＋
2．溶解度的改變
一些難溶于水的金屬氯化物、溴化物、碘化物、氰化物可以依次溶解于過(guò)量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨中，形成可溶性的配合物。
如難溶的AgCl可溶于過(guò)量的濃鹽酸和氨水中，形成配合物，反應(yīng)的離子方程式分別為
AgCl＋HCl(濃)===[AgCl2]－＋H＋；
AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－＋2H2O
配合物的形成對(duì)性質(zhì)的影響
配合物的形成對(duì)性質(zhì)的影響
3．溶液的酸堿性強(qiáng)弱的改變
氫氟酸是一種弱酸，若通入BF3或SiF4氣體，由于生成了HBF4、H2SiF6而使溶液成為強(qiáng)酸溶液。配位體與中心原子配合后，可以使其酸性或堿性增強(qiáng)，如Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O堿性增強(qiáng)。
4．穩(wěn)定性增強(qiáng)
配合物具有一定的穩(wěn)定性，配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。例如，血紅素中的Fe2＋與CO分子形成的配位鍵比Fe2＋與O2分子形成的配位鍵強(qiáng)，因此血紅素中的Fe2＋與CO分子結(jié)合后，就很難再與O2分子結(jié)合，血紅素失去輸送氧氣的功能，從而導(dǎo)致人體CO中毒。
(1)配合物的穩(wěn)定性
配合物具有一定的穩(wěn)定性。配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心原子的金屬原子(或離子)相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配位體的性質(zhì)有關(guān)。
(2)配位鍵的穩(wěn)定性
①電子對(duì)給予體形成配位鍵的能力：NH3＞H2O。
②接受體形成配位鍵的能力：H＋＞過(guò)渡金屬＞主族金屬。
③配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。如Cu2＋—OH－＜Cu2＋—NH3＜H＋—NH3。
配合物的穩(wěn)定性
配合物的應(yīng)用
PART 02
配合物的應(yīng)用
配合物在許多方面有著廣泛的應(yīng)用。在化學(xué)分析中，人們常用形成配合物的方法來(lái)檢驗(yàn)金屬離子、分離物質(zhì)、定量測(cè)定物質(zhì)的組成。在生產(chǎn)中，配合物被廣泛應(yīng)用于染色、電鍍、硬水軟化、金屬冶煉領(lǐng)域。例如，夾心配位化合物二茂鐵具有高度的熱穩(wěn)定性，常被用作燃料的催化劑和抗爆劑，它的節(jié)能消煙效果也非常好。
二茂鐵
配位化合物在羊毛染色過(guò)程中的作用
為了使羊毛呈現(xiàn)不同的色彩，同時(shí)在洗滌和光照的條件下不易褪色，我們可以在染色過(guò)程中使用金屬鹽（如鉻、鋁、鐵、銅鹽等）對(duì)其進(jìn)行處理。因羊毛和染料中都含有可與金屬離子配位的基團(tuán)（—NH2、—COOH），染色時(shí)，金屬離子和染料及羊毛之間發(fā)生反應(yīng)，生成體積較大、溶解度小的配合物，使染料堅(jiān)固地附著在纖維上，從而改變羊毛的顏色。
在生命科學(xué)、抗癌藥物、催化劑研制、激光材料、超導(dǎo)材料等許多尖端研究領(lǐng)域中，配合物發(fā)揮的作用也越來(lái)越大。
配合物在生命體中有著非常重要的作用。
許多酶的作用與其結(jié)構(gòu)中含有形成配位鍵的金屬離子有關(guān)。
生物體中能量的轉(zhuǎn)換、傳遞或電荷轉(zhuǎn)移，化學(xué)鍵的形成或斷裂以及伴隨這些過(guò)程出現(xiàn)的能量變化和分配等，常與金屬離子和有機(jī)體生成的復(fù)雜配合物所起的作用有關(guān)。
能輸送O2的血紅素是Fe2+的卟啉配合物，鐵在血紅蛋白、肌紅蛋白和細(xì)胞色素分子中都以Fe2+與原卟啉環(huán)形成配合物的形式存在。生物體內(nèi)的許多酶都包含鋅的配合物，已報(bào)道的含鋅酶有80多種，如羧肽酶A和碳酸酶等。當(dāng)人體缺鋅時(shí)，許多酶的活性降低，引起相關(guān)代謝紊亂，可使人體發(fā)育和生長(zhǎng)受阻。
葉綠素的結(jié)構(gòu)示意圖 血紅素的結(jié)構(gòu)示意圖
藥物中的配合物
有些具有治療作用的金屬離子因其毒性大、刺激性強(qiáng)、難吸收等缺點(diǎn)而不能直接應(yīng)用于臨床實(shí)踐，但若把它們變成配合物就能降低毒性和刺激性，利于吸收。例如，順鉑（順式二氯二氨合鉑）是美國(guó)化學(xué)家羅森伯格等人于1969年發(fā)現(xiàn)的第一種具有抗癌活性的金屬配合物。臨床研究表明，它是一種有效的廣譜抗癌藥物，對(duì)人體的泌尿系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)的惡性腫瘤以及甲狀腺癌、食道癌、喉癌、頭頸部癌等均有顯著的治療效果，但它對(duì)腎臟產(chǎn)生的明顯傷害以及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明的致畸作用使它難以推廣。20世紀(jì)80年代出現(xiàn)毒副作用小的第二代鉑類(lèi)抗癌藥物，如碳鉑等已用于臨床。
碳鉑的結(jié)構(gòu)模型
藥物中的配合物
將大氣中游離態(tài)氮轉(zhuǎn)化為化合態(tài)氮的過(guò)程叫氮的固定。常溫、常壓下的固氮問(wèn)題是對(duì)人類(lèi)智慧的一次挑戰(zhàn)。早在1888年，科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)豆科植物的根瘤菌能將大氣中游離的N2轉(zhuǎn)化為NH3，這一直吸引著世界范圍內(nèi)一大批杰出科學(xué)家的高度關(guān)注。模擬生物固氮首先要了解固氮酶的組成。化學(xué)家實(shí)現(xiàn)常溫常壓固氮的努力沿兩條不同的途徑進(jìn)行。一條途徑是設(shè)法通過(guò)模型化合物的研究，合成生物固氮酶。1992年，金和里斯成功地分離出固氮酶并給出X射線分析的結(jié)構(gòu)。另一條途徑是通過(guò)過(guò)渡金屬的N2分子配合物活化N≡N鍵。我們相信，通過(guò)科學(xué)家堅(jiān)持不懈的努力，人工常溫常壓固氮一定能實(shí)現(xiàn)。
?
固氮酶中Fe-Mo中心結(jié)構(gòu)示意圖
藥物中的配合物
當(dāng)具有空軌道的過(guò)渡金屬原子或離子遇到可提供孤電子對(duì)的分子或離子時(shí)，它們之間就會(huì)以配位鍵結(jié)合形成配位化合物。配合物的中心原子、配位體的種類(lèi)和數(shù)目不同，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表現(xiàn)出多樣性和復(fù)雜性。
通過(guò)研究配位化合物的結(jié)構(gòu)和組成特征，人們可以發(fā)現(xiàn)和制備出更多具有特殊功能的配合物，以滿足生產(chǎn)、生活的多樣化需求。基于微觀結(jié)構(gòu)探討物質(zhì)的性質(zhì)和用途，這是化學(xué)學(xué)習(xí)和研究過(guò)程中重要的科學(xué)思想。
課堂小結(jié)
PART 03
配合物的應(yīng)用
化學(xué)分析
生產(chǎn)
尖端研究領(lǐng)域
生命體
配合物與生物固氮
許多酶的作用與其結(jié)構(gòu)中形成配位鍵的金屬離子有關(guān)
染色
電鍍
硬水軟化
金屬冶煉
課堂練習(xí)
PART 04
1．某物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)式為PtCl4·2NH3，其水溶液不導(dǎo)電，加入AgNO3溶液也不產(chǎn)生沉淀，以強(qiáng)堿處理并沒(méi)有NH3放出，則關(guān)于此化合物的說(shuō)法中正確的是
(　　)
A．配合物中中心原子的電荷數(shù)和配位數(shù)均為6
B．該配合物可能是平面正方形結(jié)構(gòu)
C．Cl－和NH3分子均與Pt4＋配位
D．配合物中Cl－與Pt4＋配位，而NH3分子與Pt4＋不配位
C
2．下列過(guò)程與配合物的形成無(wú)關(guān)的是(　　)
A．除去Fe粉中的SiO2可用強(qiáng)堿溶液
B．向一定量的AgNO3溶液中加濃氨水至沉淀消失
C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液
D．向一定量的CuSO4溶液中加濃氨水至沉淀消失
A
C
4．已知NH3分子可與Cu2＋形成配合物離子[Cu(NH3)4]2＋，則除去硫酸銅溶液中的少量硫酸可選用的試劑是(　　)
A．NaOH ? B．NH3
C．BaCl2?? D．Cu(OH)2
D
Thanks
好好學(xué)習(xí)天天向上

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