2018-2019版高中化學(xué) 專題4 分子空間結(jié)構(gòu)與物質(zhì)性質(zhì) 第二單元 配合物的形成和應(yīng)用 第1課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第二單元　配合物的形成和應(yīng)用 第1課時(shí)　配合物的形成與空間構(gòu)型 [學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]　1.認(rèn)識(shí)簡(jiǎn)單配合物的概念、基本組成及形成條件。2.能夠根據(jù)配位數(shù)及中心原子軌道雜化類型判斷配離子的空間構(gòu)型。 一、配合物的形成 1．按表中實(shí)驗(yàn)操作步驟完成實(shí)驗(yàn)，并填寫下表： 實(shí)驗(yàn)操 作步驟 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 三支試管中先生成藍(lán)色沉淀，之后隨濃氨水的滴入，沉淀逐漸溶解，最后變?yōu)樯钏{(lán)色溶液。 結(jié)論 生成Cu(OH)2藍(lán)色沉淀且溶于濃氨水 (1)寫出上述反應(yīng)的離子方程式。 答案　Cu2＋＋2NH3H2O===Cu(OH)2↓＋2NH， Cu(OH)2＋4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O (2)[Cu(NH3)4]2＋(配離子)的形成：氨分子中氮原子的孤電子對(duì)進(jìn)入Cu2＋的空軌道，Cu2＋與NH3分子中的氮原子通過共用氮原子提供的孤電子對(duì)形成配位鍵。配離子[Cu(NH3)4]2＋可表示為下圖所示結(jié)構(gòu)。 2．配位化合物：由提供孤電子對(duì)的配位體與接受孤電子對(duì)的中心原子以配位鍵結(jié)合形成的化合物，簡(jiǎn)稱配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均為配合物。 3．配合物[Cu(NH3)4]SO4的組成如下圖所示： (1)中心原子是提供空軌道接受孤電子對(duì)的金屬離子(或原子)。中心原子一般都是帶正電荷的陽離子，過渡金屬離子最常見的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。 (2)配位體是提供孤電子對(duì)的陰離子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配位體中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必須是含有孤電子對(duì)的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子等。 (3)配位數(shù)是直接與中心原子形成的配位鍵的數(shù)目。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位數(shù)為6。 (4)內(nèi)界和外界：配合物分為內(nèi)界和外界，其中配離子稱為內(nèi)界，與內(nèi)界發(fā)生電性匹配的陽離子或陰離子稱為外界。 (1)形成配合物的中心原子(離子)必須存在空軌道，配位體一般都存在著孤電子對(duì)。當(dāng)配位體接近中心原子時(shí)，為了增加成鍵能力，中心原子用能量相近的空軌道雜化，配位體的孤電子對(duì)填到中心原子已雜化的空軌道中形成配離子。配離子的空間構(gòu)型、配位數(shù)及穩(wěn)定性等主要決定于雜化軌道的數(shù)目和類型。 (2)配合物可看作鹽類，若內(nèi)界為陽離子，外界必為陰離子。若內(nèi)界為陰離子，外界必為陽離子。一般情況下，外界和內(nèi)界可完全電離。 例1　0.01mol氯化鉻(CrCl36H2O)在水溶液中用過量AgNO3處理，產(chǎn)生0.02molAgCl沉淀，此氯化鉻最可能為(　　) A．[Cr(H2O)6]Cl3 B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2H2O C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl2H2O D．[Cr(H2O)3Cl3]3H2O 答案　B 解析　根據(jù)題意知，氯化鉻(CrCl36H2O)和氯化銀的物質(zhì)的量之比是1∶2，根據(jù)氯離子守恒知，一個(gè)氯化鉻(CrCl36H2O)中含有2個(gè)氯離子，剩余的1個(gè)氯離子是配位體，所以氯化鉻(CrCl36H2O)的化學(xué)式可能為[Cr(H2O)5Cl]Cl2H2O，故選B。 例2　回答下列問題： (1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心原子是________，配位原子是__________，配位數(shù)是__________，它的電離方程式是_____________________________________________。 (2)向盛有少量NaCl溶液的試管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________。 (3)解釋加入氨水后，現(xiàn)象發(fā)生變化的原因______________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)Ag＋　N　2 [Ag(NH3)2]OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－ (2)產(chǎn)生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解 (3)AgCl存在微弱的溶解平衡：AgCl(s)Ag＋(aq)＋Cl－(aq)，向其中滴加氨水，Ag＋與NH3能發(fā)生如下反應(yīng)：Ag＋＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋，會(huì)使沉淀溶解平衡向右移動(dòng)，最終因生成[Ag(NH3)2]Cl而使沉淀溶解 解析　在配合物[Ag(NH3)2]OH中，中心原子是Ag＋，配位原子是NH3分子中的N原子，配位數(shù)是2。由于配合物的內(nèi)界是以配位鍵形成的，一般不電離，而內(nèi)界和外界之間是通過離子鍵結(jié)合的，可以完全電離。 二、配合物的空間構(gòu)型 1．配離子的空間構(gòu)型主要決定于雜化軌道的數(shù)目和類型。填寫下表： 配離子 配位數(shù) 雜化軌道類型 空間構(gòu)型 [Ag(NH3)2]＋ 2 sp 直線形 [Cu(CN)3]2－ 3 sp2 平面三角形 [Zn(NH3)4]2＋ 4 sp3 四面體型 2.配合物Pt(NH3)2Cl2的中心原子是Pt2＋，配位體是NH3和Cl－。 (1)Pt(NH3)2Cl2為平面正方形構(gòu)型，2個(gè)相同的配位體在Pt原子的同一側(cè)的稱為順式(常稱為“順鉑”)，不在同一側(cè)的稱為反式(常稱為“反鉑”)。分別寫出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式。 答案　 　　　順式　　　　　　　　反式 (2)順式、反式Pt(NH3)2Cl2的性質(zhì)如下表所示： 配合物 顏色 極性 在水中的溶解性 抗癌活性 A 棕黃色 極性 0.2577g/100gH2O 有活性 B 淡黃色 非極性 0.0366g/100gH2O 無活性 則配合物A是順式Pt(NH3)2Cl2，配合物B是反式Pt(NH3)2Cl2(填“反式”或“順式”)。 (3)結(jié)論：含有2種或2種以上配位體的配合物，若配位體在空間的排列方式不同，就能形成幾種不同構(gòu)型的配合物，其結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也有差異，互為同分異構(gòu)體。 (1)在判斷配合物的空間構(gòu)型時(shí)，首先要確定中心原子的軌道雜化類型，結(jié)合典型實(shí)例的結(jié)構(gòu)示意圖再判斷其空間構(gòu)型。 (2)如果給定配合物的空間構(gòu)型，則可推測(cè)中心原子的軌道雜化類型。 例3　已知Zn2＋的4s和4p軌道可以形成sp3型雜化軌道，那么[ZnCl4]2－的空間構(gòu)型為(　　) A．直線形 B．平面正方形 C．正四面體型 D．正八面體型 答案　C 解析　本題考查雜化軌道類型與配合物的空間構(gòu)型的關(guān)系。Zn2＋的4s和4p軌道形成的4個(gè)sp3雜化軌道，與4個(gè)Cl－形成4個(gè)配位鍵，所以[ZnCl4]2－的空間構(gòu)型為正四面體型。 1．下列不屬于配位化合物的是(　　) A．六氟合鋁酸鈉：Na3[AlF6] B．氫氧化二氨合銀：Ag[NH3]2OH C．六氟合鐵酸鉀：K3[FeF6] D．十二水硫酸鋁鉀：KAl(SO4)212H2O 答案　D 2．下列配合物的配位數(shù)是6的是(　　) A．K2[Co(SCN)4] B．Fe(SCN)3 C．Na3[AlF6] D．[Cu(NH3)4]Cl2 答案　C 解析　K2[Co(SCN)4]中Co2＋的配位數(shù)是4；Fe(SCN)3中Fe3＋的配位數(shù)是3；Na3[AlF6]中Al3＋的配位數(shù)是6；[Cu(NH3)4]Cl2中Cu2＋的配位數(shù)是4。 3．向盛有少量NaCl溶液的試管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水。下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的敘述不正確的是(　　) A．先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失 B．生成的沉淀為AgCl，它不溶于水，但溶于氨水，重新電離成Ag＋和Cl－ C．生成的沉淀是AgCl，加入氨水后生成了可溶性的配合物[Ag(NH3)2]Cl D．若向AgNO3溶液中直接滴加氨水，產(chǎn)生的現(xiàn)象也是先出現(xiàn)白色沉淀后沉淀消失 答案　B 4．有組成不同的3種含鉑配合物，分別是H2[PtCl4(OH)2]、(NH4)2[PtCl6]和H2[PtCl2(OH)4]，在液氨中它們之間有如下的轉(zhuǎn)化關(guān)系：2H2[PtCl4(OH)2]＋2NH3===(NH4)2[PtCl6]＋H2[PtCl2(OH)4]。關(guān)于這3種含鉑化合物的說法正確的是(　　) A．H2[PtCl2(OH)4]具有很強(qiáng)的堿性 B．3種含鉑化合物的配位數(shù)均為6 C．3種含鉑化合物都屬于共價(jià)化合物 D．3種含鉑配合物中Pt的化合價(jià)不同 答案　B 5．[Zn(NH3)4]2＋是四面體構(gòu)型，[Zn(NH3)4]SO4中Zn2＋與NH3以__________相結(jié)合，形成配合物的內(nèi)界為__________，__________為配合物的外界。Zn2＋接受4個(gè)NH3分子中氮原子提供的孤電子對(duì)，形成________個(gè)配位鍵；Zn2＋提供4個(gè)空________雜化軌道接受孤電子對(duì)，是__________________；NH3分子中的氮原子提供孤電子對(duì)，是配位原子，NH3分子是__________；[Zn(NH3)4]2＋中Zn2＋的配位數(shù)是__________________________________。 答案　配位鍵　[Zn(NH3)4]2＋　SO　4　sp3　中心原子　配位體　4 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　配合物的形成與判斷 1．向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)添加氨水，難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液。下列對(duì)此現(xiàn)象說法正確的是(　　) A．反應(yīng)后溶液中不存在任何沉淀，所以反應(yīng)前后Cu2＋的濃度不變 B．沉淀溶解后，生成深藍(lán)色的配離子[Cu(NH3)4]2＋ C．向反應(yīng)后的溶液中加入乙醇，溶液沒有發(fā)生變化 D．在[Cu(NH3)4]2＋離子中，Cu2＋提供孤電子對(duì)，NH3提供空軌道 答案　B 解析　硫酸銅溶液中加入氨水先生成藍(lán)色沉淀氫氧化銅，繼續(xù)加入氨水生成[Cu(NH3)4]2＋，銅離子濃度減小；加入乙醇后有深藍(lán)色晶體[Cu(NH3)4]SO4H2O析出；在[Cu(NH3)4]2＋中，NH3分子的氮原子提供孤電子對(duì)，Cu2＋提供空軌道。 2．下列物質(zhì)不是配合物的是(　　) A．K2[Co(SCN)4] B．Fe(SCN)3 C．CuSO45H2O D．NH4Cl 答案　D 解析　A項(xiàng)，鈷離子提供空軌道、硫氰根離子提供孤電子對(duì)而形成配位鍵，所以該物質(zhì)屬于配合物；B項(xiàng)，鐵離子提供空軌道、硫氰根離子提供孤電子對(duì)而形成配位鍵，所以該物質(zhì)為配合物；C項(xiàng)，銅離子提供空軌道、水分子中氧原子提供孤電子對(duì)而形成配位鍵，所以該物質(zhì)屬于配合物；D項(xiàng)，銨根離子中N原子含有孤電子對(duì)，氫離子提供空軌道，形成配位鍵，配合物的中心原子(或離子)提供空軌道，NH不是配離子，所以NH4Cl不是配合物。 題組二　配合物的組成 3．下列組合中，中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)均相同的是(　　) A．K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4 B．[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl C．[Ag(NH3)2]Cl、[Cu(NH3)2]Cl2 D．[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4 答案　D 4．[Co(NH3)5Cl]2＋配離子，中心離子的配位數(shù)是(　　) A．1B．2C．4D．6 答案　D 解析　[Co(NH3)5Cl]2＋中，Co3＋為中心離子提供空軌道，Cl－、NH3為配體提供孤電子對(duì)，有一個(gè)氯離子和五個(gè)氨分子做配體，配位數(shù)為6。 5．關(guān)于下列說法正確的是(　　) A．配合物[Zn(NH3)4]Cl2配位數(shù)為6 B．配合物[Zn(NH3)4]Cl2中，配體為NH3和Cl－，[Zn(NH3)4]2＋為內(nèi)界 C．配合物[Zn(NH3)4]Cl2中Zn2＋和NH3以離子鍵結(jié)合 D．在NH和Fe(CO)5中都存在配位鍵 答案　D 解析　A項(xiàng)，配合物[Zn(NH3)4]Cl2內(nèi)界有4個(gè)氨分子做配體，所以配位數(shù)為4，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，配合物[Zn(NH3)4]Cl2中，配體為NH3，[Zn(NH3)4]2＋為內(nèi)界，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，配合物[Zn(NH3)4]Cl2中Zn2＋和NH3以配位鍵結(jié)合，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，在NH中，氮原子提供孤電子對(duì)，氫離子有空軌道，它們之間形成配位鍵，F(xiàn)e(CO)5中鐵提供空軌道，CO提供孤電子對(duì)，它們也形成配位鍵，故D正確。 6．由配位鍵形成的[Pt(NH3)6]2＋和[PtCl4]2－中，其中心離子的化合價(jià)分別為(　　) A．＋2、－2 B．＋6、＋2 C．＋4、＋2 D．＋2、＋2 答案　D 解析　配體NH3是中性分子、不帶電，故[Pt(NH3)6]2＋中Pt為＋2價(jià)；而Cl－作為配體，帶1個(gè)單位負(fù)電荷，故[PtCl4]2－中Pt為＋2價(jià)。 7．關(guān)于化學(xué)式為[TiCl(H2O)5]Cl2H2O的配合物的下列說法中正確的是(　　) A．配位體是Cl－和H2O，配位數(shù)是9 B．中心離子是Ti4＋，配離子是[TiCl(H2O)5]2＋ C．內(nèi)界和外界中的Cl－的數(shù)目比是1∶2 D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀 答案　C 8．向含有1mol配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2的溶液中加入足量的AgNO3溶液，生成氯化銀沉淀的物質(zhì)的量是(　　) A．0mol B．1mol C．2mol D．3mol 答案　C 解析　在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中，有一個(gè)氯離子在內(nèi)界，有兩個(gè)氯離子在外界，溶液中能與銀離子反應(yīng)生成沉淀的是在外界的氯離子，由此可推斷1 mol配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2的溶液中加入足量的AgNO3溶液，生成氯化銀沉淀的物質(zhì)的量是2 mol。 題組三　配合物的空間構(gòu)型 9．在[Ag(NH3)2]＋中，Ag＋與配位體形成配位鍵時(shí)，其雜化軌道類型是(　　) A．spB．sp2C．sp3D．dsp2 答案　A 解析　Ag＋是以空的5s、5p軌道形成sp雜化軌道，接受NH3提供的孤電子對(duì)。 10．鉑的兩種化合物a和b，其中a為，b為。實(shí)驗(yàn)測(cè)得a和b具有不同的特性：a具有抗癌作用，而b沒有。則下列關(guān)于a、b的敘述正確的是(　　) ①a和b屬于同一種物質(zhì) ②a和b互為同分異構(gòu)體 ③a和b的空間構(gòu)型是平面四邊形 ④a和b的空間構(gòu)型是四面體 A．①③B．①④C．②③D．②④ 答案　C 解析　本題考查配合物的異構(gòu)體的相關(guān)知識(shí)。因?yàn)閍和b具有不同的特性，所以a和b一定不是同一種物質(zhì)；性質(zhì)不同說明結(jié)構(gòu)不同，而a和b的分子式相同，故二者互為同分異構(gòu)體；a和b若為四面體，則沒有這兩種異構(gòu)體，因此a和b只能是平面四邊形。 11．下列說法中錯(cuò)誤的是(　　) A．當(dāng)中心原子的配位數(shù)為6時(shí)，物質(zhì)常呈八面體空間結(jié)構(gòu) B．[Ag(NH3)2]＋中Ag＋提供空軌道 C．配位數(shù)為4的配合物均為正四面體結(jié)構(gòu) D．已知[Cu(NH3)2]2＋的中心原子采用sp雜化，則它們的空間構(gòu)型為直線形 答案　C 12．已知[Co(NH3)6]3＋的空間結(jié)構(gòu)如圖，其中數(shù)字處的小圓圈表示NH3分子，且相鄰的NH3分子間的距離相等，Co3＋離子位于八面體的中心，若其中兩個(gè)NH3被Cl－取代，所形成的[Co(NH3)4Cl2]－有(　　) A．2種B．3種C．4種D．5種 答案　A 解析　該配離子的空間結(jié)構(gòu)是正八面體，正八面體六個(gè)頂點(diǎn)的位置是對(duì)稱等同的，選取其中一個(gè)取代，剩余位置有兩種，所以二元取代產(chǎn)物也就是兩種。 [綜合強(qiáng)化] 13．回答下列問題： (1)[Cu(NH3)4]2＋中存在的化學(xué)鍵類型有____(填字母)。 A．配位鍵 B．極性共價(jià)鍵 C．非極性共價(jià)鍵 D．離子鍵 (2)[Cu(NH3)4]2＋具有對(duì)稱的空間構(gòu)型，[Cu(NH3)4]2＋中的兩個(gè)NH3被兩個(gè)Cl－取代，能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物，則[Cu(NH3)4]2＋的空間構(gòu)型為________。 (3)某種含Cu2＋的化合物可催化丙烯醇制備丙醛：HOCH2CH===CH2CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中發(fā)生某種方式雜化的碳原子數(shù)是丙醛分子中發(fā)生同樣方式雜化的碳原子數(shù)的2倍，則這類碳原子的雜化方式為____________。 答案　(1)AB　(2)平面正方形　(3)sp2 解析　(1)[Cu(NH3)4]2＋中銅離子與氨分子之間的化學(xué)鍵是配位鍵，氨分子內(nèi)部的化學(xué)鍵是極性共價(jià)鍵。(3)HOCH2CH===CH2中的C原子，有一個(gè)采取sp3雜化，兩個(gè)采取sp2雜化；CH3CH2CHO中的C原子有兩個(gè)采取sp3雜化，一個(gè)采取sp2雜化。 14．(1)水分子在特定條件下容易得到一個(gè)H＋，形成水合氫離子(H3O＋)。下列對(duì)上述過程的描述不合理的是________(填字母)。 a．氧原子的雜化類型發(fā)生了改變 b．微粒的空間構(gòu)型發(fā)生了改變 c．微粒的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變 d．微粒中H—O—H的鍵角發(fā)生了改變 (2)配離子[Cu(NH3)2(H2O)2]2＋的中心離子是________________________________， 配位體是________，配位數(shù)為________。 (3)過渡元素鈷有兩種化學(xué)式均為Co(NH3)5BrSO4的配合物，且配位數(shù)均為6，它們分別溶解于水時(shí)電離出的陽離子的化學(xué)式可能為________________和________________。鑒別兩者的實(shí)驗(yàn)方法是分別取樣并滴加________________(填化學(xué)式)溶液。 答案　(1)a　 (2)Cu2＋　NH3、H2O　4(3)　[Co(NH3)5Br]2＋　[Co(NH3)5SO4]＋　BaCl2(或AgNO3) 解析　(1)H2O分子中氧原子采取sp3雜化形成4個(gè)雜化軌道，孤電子對(duì)占據(jù)2個(gè)sp3雜化軌道，由于孤電子對(duì)的排斥作用使水分子為V形；H3O＋中氧原子采取sp3雜化形成4個(gè)雜化軌道，孤電子對(duì)占據(jù)1個(gè)sp3雜化軌道，由于孤電子對(duì)的排斥作用，使H3O＋為三角錐型。因此H2O與H3O＋的鍵角不同，微粒的空間構(gòu)型不同。H2O和H3O＋結(jié)構(gòu)不同，化學(xué)性質(zhì)不同。 (2)由書寫形式可以看出其中心離子是Cu2＋，配位體是H2O、NH3，配位數(shù)為4。 (3)由配合物配位數(shù)均為6可知溶于水電離出的陽離子可能是[Co(NH3)5Br]2＋和[Co(NH3)5SO4]＋，可根據(jù)外界離子進(jìn)行鑒別。 15．Cu2＋能與NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位數(shù)為4的配合物。 (1)向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。 ①畫出[Cu(OH)4]2－中的配位鍵：___________________________________________。 ②Na2[Cu(OH)4]中除了配位鍵外，還存在的化學(xué)鍵類型有________(填字母)。 A．離子鍵 B．金屬鍵 C．極性共價(jià)鍵 D．非極性共價(jià)鍵 (2)金屬銅單獨(dú)與氨水或過氧化氫都不能反應(yīng)，但可與氨水和過氧化氫的混合溶液發(fā)生如下反應(yīng)： Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是____________________________ ________________________________________________________________________。 (3)Cu2＋可以與乙二胺(H2N—CH2CH2—NH2)形成配離子，如下圖： ①H、O、N三種元素的電負(fù)性從大到小的順序?yàn)開_________________。 ②乙二胺分子中N原子成鍵時(shí)采取的雜化類型是_____________________________________ ___________________________________。 答案　(1)①?、贏C　(2)過氧化氫可氧化Cu生成Cu2＋，氨分子與Cu2＋形成配位鍵　(3)①O＞N＞H?、趕p3 解析　(1)①Cu2＋含有空軌道，OH－含有孤電子對(duì)，可形成配位鍵，[Cu(OH)4]2－中1個(gè)Cu2＋與4個(gè)OH－形成配位鍵，可表示為；②Na2[Cu(OH)4]為離子化合物，含有離子鍵，并且O—H鍵為極性共價(jià)鍵。(2)過氧化氫可氧化Cu生成Cu2＋，Cu2＋與氨分子能形成配位鍵。(3)①同周期，從左到右，元素的電負(fù)性逐漸增大，則電負(fù)性O(shè)＞N，三種元素中H的電負(fù)性最弱，則電負(fù)性O(shè)＞N＞H；②乙二胺分子中N原子采取sp3雜化。