配合物的形成和应用教案(学案)

[学习目标]

1．理解配合物的概念、组成；

2．掌握常见配合物的空间构型及其成因；

3．掌握配合物的性质特点及应用。

  [学习重、难点]配合物的空间构型、配合物的应用

  [课时安排]3课时

[学习过程]

 [活动与探究]：

实验1：向试管中加入2mL5%的硫酸铜溶液，再逐滴加入浓氨水，振荡，观察。

  现象：                                                             

  原理：（用离子方程式表示）

                                、                                    

实验2：取5%的氯化铜、铜进行如上实验，观察现象并分析原理。

 [交流讨论]  Cu2+与4 个NH3分子是如何结合生成[Cu(NH3)4]2+的？

⑴ 用结构式表示出NH3与H+ 反应生成NH4+的过程：                      

⑵ 试写出[Cu(NH3)4]2+的结构式：                                      

一、配位键、配合物：

1、配位键：配位键是一种特殊的共价键。成键的两个原子间的共用电子对是由一个原子单独提供的。

2、形成条件：形成配位键的条件是其中一个原子有孤电子对，另一个原子有接受孤电子对的“空轨道”。配位键用A→B表示，A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。

3、配合物：通常把金属离子或原子(称为中心原子)与某些分子或离子(称为配位体)以配位键结合形成的化合物称为配合物。 

4、常见配位键的形成过程

(1) NH4+  、H3O+中配位键的形成

注意：结构式中“→”表示配位键及其共用电子对的提供方式。 

(2)配离子[Ag(NH3)2]+中配位键的形成

在[Ag(NH3)2]+里，NH3分子中的氮原子给出孤电子对，Ag+接受电子对，以配位键形成了[Ag(NH3)2]+：[ H3N→Ag←NH3] +

(3)配离子[Cu(NH3)4]2+的形成

在[Cu(NH3)4]2+里，NH3分子中的氮原子给出孤电子对，Cu2+接受电子对，以配位键形成了

二、配合物的组成

    配合物的组成包含中心原子/离子、配体和配位原子、配位数，内界和外界等。以[Cu(NH3)4]SO4为例说明，如右图所示：

配合物的内界和外界之间多以离子键结合，因而属于离子化合物、强电解质，能完全电离成内界离子和外界离子，内界离子也能电离但程度非常小，可谓“强中有弱”。例如，配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2溶液中加入AgNO3溶液，外界的Cl-能被沉淀，而内界的Cl-不能形成沉淀。

中心原子——配合物的中心。

常见的是过渡金属的原子或离子，如：                          

（也可以是主族元素阳离子，如：      ）

      配位体——指配合物中与中心原子结合的离子或分子。

内界         常见的有：阴离子，如：                                        

          中性分子，如：                                      

      （配位原子——指配合物中直接与中心原子相联结的配位体中的原子，它含有孤电子对）

配位数——配位体的数目

外界：内界以外的其他离子构成外界。有的配合物只有内界，没有外界，如：         。

注：（1）配离子的电荷数=中心离子和配位体总电荷的代数和，配合物整体（包括内界和外界）应显电中性。

（2）配合物的内界和外界通过离子键结合，在水溶液中较易电离；中心原子和配位体通过配位键结合，一般很难电离。

例：1、KAl(SO4)2 和Na3[AlF6]均是复盐吗？两者在电离上有何区别？

试写出它们的电离方程式。

        2、现有两种配合物晶体[Co(NH3)6]Cl3和[Co(NH3)5Cl]Cl2，一种为橙黄色，另一种为紫红色。请设计实验方案将这两种配合物区别开来。（提示：先写出两者的电离方程式进行比较）

三、配合物的空间构型

配合物的空间构型是由中心原子杂化方式决定的，常见配合物的杂化方式、配位数及空间构型

例：1969年美国化学家罗森伯格发现了一种抗癌药物，分子式为Pt(NH3)2Cl2。但在应用中发现同为Pt(NH3)2Cl2，部分药物有抗癌作用，另一部分则没有抗癌作用，为什么？写出它们的结构。（提示：详见书本P78问题解决）

四、配合物的性质

1．配合物形成后，颜色、溶解性都有可能发生改变。

   如： Fe3+   棕黄色                 Fe2+   浅绿色

        [Fe（SCN）6]3-  血红色        [Fe（CN）6]4-   无色

      AgCl、AgBr、AgI可与NH3·H2O反应生成易溶的[Ag（NH3）2]+

2．配合物的稳定性：   配合物中的配位键越强，配合物越稳定。

五、配合物的应用（详见书本P80）

1．在实验研究中，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；

实验1  现象                                               

实验2   现象                                              

实验3   现象                                               

2．在生产中，被广泛应用于制镜、染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域，用配合剂将金属从矿石中浸取出来再还原成金属单质；；

3．在许多尖端领域（激光材料、催化剂的研制等）发挥的作用越来越大。

4．在生命体中的作用

5．在药物中的作用

6．配合物与生物固氮，生物体内的许多变化如能量传递、转换或电荷转移常与金属离子和有机物生成复杂的配合物有关。

例：1、设计方案，检验某溶液中是否含有Fe3+（Fe2+）,写出相关反应方程式。

                                                   （至少用两种方法）

2、已知锌和铝都是活泼金属。其氢氧化物既能溶于强酸，又能溶于强碱，溶于强碱分别生成[Zn(OH)4]2-和[Al(OH)4]-。但是氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成[Zn(NH3)4]2+。

⑴按要求写出下列反应的离子方程式： 

①Al(OH)3溶于强碱溶液                                       

②Zn(OH)2溶于氨水                                            

（2）说明在实验室不适宜用可溶性锌盐与氨水或NaOH反应制备氢氧化锌的原因

（3）实验室一瓶AlCl3溶液中混有少量Zn2+，如何提纯？

3、根据所学共价键知识思考，氰气分子式为(CN)2，结构式为N≡C—C≡N。

(1)根据共用电子对的数目，N≡C键是    键，C—C键是    键。

(2)根据共用电子对的偏移程度，N≡C键是     键，C—C键是         键。

(3)根据原子轨道的重叠方式，C—C键是   键，(CN)2分子有   个σ键，   个π键。

《配合物的形成和应用练习》

1．由配位键形成的离子[Pt(NH3)6]2＋和[PtCl4]2—中，两个中心离子铂的化合价是（     ）

A．都是＋8    B．都是＋6    C．都是＋4    D．都是＋2

2． 0.01 mol氯化铬（CrCl3·6H2O）在水溶液中用过量银溶液处理，产生0.02 mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是                                         （      ）

A．[Cr(H2O)6]Cl3                         B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2

C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O                 D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O

3．下列大气污染物中，能与人体中血红蛋白中Fe2+以配位键结合而引起中毒的气体是

A．SO2              B．CO2            C．NO             D．CO

4．已知[Co(NH3)6]3＋呈正八面体结构：各NH3分子的间距相等，Co3＋位于正八面的中心。若其中二个NH3分子被Cl－取代，所形成的[Co(NH3)4Cl2]＋的同分异构体的种数有

                                                            （      ）

A．2种              B．3种            C．4种             D．5种

5．下列各组物质中，两者互为同分异构的是                          （     ）

A．NH4CNO与CO(NH2)2                  B．CuSO4·3H2O与CuSO4·5H2O     

C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O与[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O  D． H2O与D2O（重水）

6．下列离子中与氨水反应不能形成配合物的是                       （      ）

A．Ag＋           B．Fe2＋            C．Zn2＋                D．Cu2＋

7．下列组合中,中心离子的电荷数和配位数均相同的是                  （      ）

A．K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4     B．[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4 

C．[Ag(NH3)2]Cl、K[Ag(CN)2]         D．[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl

8．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液反应也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是     （      ）

A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6 

B．该配合物可能是平面正方型构型

C．Cl— 和NH3分子均与Pt4+配位 

D．配合物中Cl— 与Pt4+配位，而NH3分子不配位

9． +3价Co的八面体配合物CoClm·nNH3，中心原子的配位数为6，若1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，则m和n的值是                        （     ）

A．m = 1、n = 5                B．m = 3、n =4 

C．m = 5、n = 1                D．m = 4、n = 5 

10．下列常见化合物的溶液中，滴入足量氨水最后仍为澄清溶液的是     （     ）

A．硫酸镁     B．氯化铁     C．氯化锌     D．氯化铜

11．已知Zn2＋的4s和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的空间构型为(　　)

A．直线形          B．平面正方形    C．正四面体型      D．正八面体型  

12．能区别[Co(NH3)4Cl2]Cl和[Co(NH3)4Cl2]NO3两种溶液的试剂是    (　   　)        

A．AgNO3溶液      B．NaOH溶液    C．CCl4          D．浓氨水

13．已知[Ni(NH3)2Cl2]可以形成A、B两种固体，A在水中溶解度较大；B在CCl4中溶解度较大。试画出A、B分子的几何构型。

14．把CoCl2溶解于水后加氨水直到先生成的Co(OH)2沉淀又溶解后，再加氨水，使生成[Co(NH3)6]2+。此时向溶液中通入空气，得到的产物中有一种其组成可用CoCl3·5NH3表示。把分离出的CoCl3·5NH3溶于水后立即加银溶液，则析出AgCl沉淀。经测定，每1 mol CoCl3·5NH3只生成2 mol AgCl。请写出表示此配合物结构的化学式（钴的配位数为6）___________，此配合物中的Co化合价为__  ____。

15．回答下列问题：

(1) AgNO3溶液中加入氨水，先沉淀然后又变澄清，化学方程式为

配合物[Ag(NH3)2]OH的中心原子是________，配位原子是__________，配位数是________，它的电离方程式是_________________________________________。

(2)向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是________________。

(3)解释加入氨水后，现象发生变化的原因____________。

16．在照相底片定影时，硫代硫酸钠（Na2S2O3）溶液能溶解掉未反应的溴化银，这是因为银离子与硫代硫酸根离子生成配离子。银离子的配位数为2，若硫代硫酸钠与溴化银刚好完全反应，则所得溶液中的溶质为                                         

17．某化合物的化学式可表示为Co(NH3)xCly(x,y  均为正整数)。为确定x和y的值，取两份质量均为0.2140克的该化合物进行如下两个实验。将一份试样溶于水,在存在的条件下用AgNO3溶液滴定(生成AgCl沉淀)，共消耗24.0毫升0.100mol·L-1的AgNO3溶液。在另一份试样中加入过量NaOH溶液并加热，用足量盐酸吸收逸出的NH3。吸收NH3共消耗24.0毫升0.200 mol·L-1HCl溶液。试通过计算确定该化合物的化学式。(本题可能用到的原子量:H 1.0 N 14.0 Cl 35.5 Co  58.9)

18．完成下列空格