高中化学鲁科版 (2019)选择性必修2第3节 离子键、配位键与金属键导学案及答案

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2．形成过程
3．实质
阴、阳离子之间的静电作用。当静电作用中同时存在的静电引力和静电斥力达到平衡时，体系的能量最低，形成稳定的离子化合物。
(1)静电引力是指阴、阳离子之间的异性电荷吸引力。
(2)静电斥力包括阴、阳离子的原子核、核外电子之间的斥力。
(3)影响静电作用的因素
根据库仑定律，阴、阳离子间的静电引力(F)与阳离子所带电荷(q＋)和阴离子所带电荷(q－)的乘积成正比，与阴、阳离子的核间距离(r)的平方成反比。
F＝keq \f(q＋q－,r2)(k为比例系数)
4．形成条件
一般认为当成键原子所属元素的电负性差值大于1.7时，原子间才有可能形成离子键。
5．特征
(1)没有方向性：离子键的实质是静电作用，离子的电荷分布通常被看成是球形对称的，因此一种离子对带异性电荷离子的吸引作用与其所处的方向无关。
(2)没有饱和性：在离子化合物中，每个离子周围最邻近的带异性电荷离子数目的多少，取决于阴、阳离子的相对大小。只要空间条件允许，阳离子将吸引尽可能多的阴离子排列在其周围，阴离子也将吸引尽可能多的阳离子排列在其周围，以达到降低体系能量的目的。
1离子键的存在
只存在于离子化合物中：大多数盐、强碱、活泼金属氧化物过氧化物如Na2O2、氢化物如NaH和NH4H等。
2离子键的实质是“静电作用”。这种静电作用不仅是静电引力，而是指阴、阳离子之间静电吸引力与电子与电子之间、原子核与原子核之间的排斥力处于平衡时的总效应。
3离子电荷、离子半径是影响离子键强弱的重要因素。阴、阳离子所带的电荷越多，离子半径越小核间距越小，静电作用越强，离子键越强。
考点2 配位键和配合物
1．配位键的形成
(1)用电子式表示NH3、NHeq \\al(＋,4)的形成
①N原子与H原子以共价键结合成NH3分子：
；
②NH3分子与H＋结合成NHeq \\al(＋,4)：
。
(2)②中共价键的形成与①相比较的不同点：②中形成共价键时，N原子一方提供孤对电子，H＋提供空轨道。
(3)配位键的概念及表示方法
①概念：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成的共价键。
②表示方法：配位键常用A―→B表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对或提供空轨道的原子。
(4)配位化合物的概念：由提供孤对电子的配位体与接受孤对电子的中心原子以配位键结合形成的化合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配位化合物，简称配合物。
2．配合物的制备与应用
(1) 配合物的形成
在盛有2 mL 0.1 ml·L－1的CuSO4溶液中，逐滴加入过量的浓氨水，观察到的现象是先生成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，最后变为蓝色透明溶液。反应的离子方程式是
①Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NHeq \\al(＋,4)；
②Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
(2)制备银氨溶液
往洁净的试管中加入1mL2%硝酸银溶液，然后边振荡边逐滴滴入2%稀氨水，直到最初产生的的沉淀刚好溶解为止。①Ag＋＋NH3·H2O===AgOH＋NHeq \\al(＋,4)
②AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O
(3)[Cu(NH3)4]2＋(配离子)的形成：
氨分子中氮原子的孤对电子进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤对电子形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为(如图所示)。
(4)有些配合物显现出特征颜色，从而可用于物质的检验。Fe3＋与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是血红色的，反应的离子方程式如下：
Fe3＋＋nSCN－===[Fe(SCN)n]3－n
(5)利用金属离子和与其配位的物质的性质不同，进行溶解、沉淀或萃取操作来达到分离提纯，分析检测等目的。
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含过量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。
（6）稳定性增强
配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。
常见提供空轨道的微粒：过渡金属的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋、Al3＋等。
常见提供孤对电子的微粒：H2O、NH3、CO；X－(F－、Cl－、Br－、I－)、OH－、SCN－、CN－等
考点3 金属键
1．金属键的概念及其实质
(1)概念：金属中金属阳离子和自由电子之间存在的强烈相互作用。
(2)成键微粒：金属阳离子和自由电子。
(3)本质：金属阳离子和自由电子之间的电性作用。
2．金属键的特征
(1)金属键没有共价键所具有的饱和性和方向性。
(2)金属键中的电子在整个三维空间运动，属于整块固态金属。
3．用金属键理论解释金属的下列物理性质
(1)金属不透明，具有金属光泽。
答案 当可见光照射到金属表面上时，固态金属中的“自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽。
(2)金属具有良好的延展性。
答案 金属键没有方向性，当金属受到外力作用时，金属原子间发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属具有良好的延展性。
(3)金属具有良好的导电性。
答案 金属内部自由电子的运动不具有方向性，在外加电场的作用下，金属晶体中的“自由电子”发生定向移动而形成电流，使金属表现出导电性。
(4)金属具有良好的导热性。
答案 当金属中有温度差时，通过不停运动着的“自由电子”与金属阳离子间的碰撞，把能量由高温处传向低温处，使整块金属表现出导热性。
例题精析
【例题1】具有下列电子排布的原子中最难形成离子键的是( )
A．1s22s22p2 B．1s22s22p5 C．1s22s22p63s2 D．1s22s22p63s1
【答案】A
【例题2】下列物质中的离子键最强的是( )
A．KCl B．CaCl2 C．MgO D．Na2O
【答案】C
【例题3】下列不能形成配位键的组合是( )
A．Ag＋、NH3 B．H2O、H＋ C．C3＋、CO D．Ag＋、H＋
【答案】D
【例题4】(1)配合物[Ag(NH3)2]OH的中心离子是__________，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___________________________________。
【答案】(1)Ag＋ N 2 [Ag(NH3)2]OH===[Ag(NH3)2]＋＋OH－
(2)产生白色沉淀，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＋与NH3能发生如下反应：Ag＋＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋，会使沉淀溶解平衡向右移动，最终因生成[Ag(NH3)2]Cl而溶解
【例题5】下列关于金属键的叙述中，不正确的是( )
A．金属键是金属阳离子和自由电子这两种带异性电荷的微粒间的强烈相互作用，其实质与离子键类似，也是一种电性作用
B．金属键可以看作是许多原子共用许多电子所形成的强烈的相互作用，所以与共价键类似，也有方向性和饱和性
C．金属键是带异性电荷的金属阳离子和自由电子间的相互作用，故金属键无饱和性和方向性
D．构成金属键的自由电子在整个金属内部的三维空间中做自由运动
【答案】B
【例题6】金属键的强弱与金属的价电子数多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有关，金属阳离子半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是( )
A．Li、Na、K B．Na、Mg、Al C．Li、Be、Mg D．Li、Na、Mg
【答案】B
课堂运用
【基础】
1．下列说法中正确的是( )
A．共价化合物中不可能含有离子键
B．含有金属阳离子的物质都是离子化合物
C．仅由非金属元素组成的化合物中不可能含有离子键
D．由金属元素和非金属元素组成的化合物一定是离子化合物
2．NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据，判断这三种化合物熔点的高低顺序是( )
A.①>②>③ B．③>①>② C．③>②>① D．②>①>③
3．下列各种说法中错误的是( )
A．配位键是一种特殊的共价键
B．NH4NO3、H2SO4都含有配位键
C．共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子
D．形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤对电子
4.以下微粒中不含配位键的是( )
①N ②CH4 ③OH- ④NH3 ⑤N2 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O+ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A.①②④⑦⑧B.①④⑥⑦⑧ C.③④⑤⑥⑦D.②③④
5.(双选)下列关于金属及金属键的说法正确的是( )
A.金属键跟共价键不同,它不具有方向性和饱和性
B.金属键是金属阳离子与“自由电子”间的相互作用
C.金属导电是因为在外加电场作用下金属内部产生了“自由电子”
D.金属具有光泽是因为金属阳离子吸收并放出可见光
【巩固】
1.(双选)已知短周期元素X的原子序数小于元素Y的原子序数,X、Y间形成的常见化合物可表示为Y2X、Y2X2,则对形成的化合物Y2X2的说法正确的是( )
A.只存在离子键B.只存在共价键
C.有离子键,也有共价键D.与Y2X一样都有离子键
2．物质结构理论推出：金属键越强，其金属的硬度越大，熔点越高。且研究表明，一般来说，金属阳离子半径越小，所带电荷数越多，则金属键越强，由此判断下列说法错误的是( )
A．硬度：Mg＞Al B．熔点：Mg＞Ca
C．硬度：Mg＞K D．熔点：Ca＞K
3.下列物质中存在离子键、共价键和配位键的是( )
A.Na2O2 B.H3O+ C.NH4Cl D.NaOH
4．[C(NH3)5Cl]Cl2是一种紫红色的晶体，下列说法中正确的是( )
A．配体是Cl－和NH3，配位数是8
B．中心离子是C2＋，配离子是Cl－
C．内界和外界中Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－一定被完全沉淀
5．已知C(Ⅲ)的八面体配合物的化学式为CClm·nNH3，若1 ml配合物与AgNO3溶液反应生成1 ml AgCl沉淀，则m、n的值是 ( )
A．m＝1，n＝5 B．m＝3，n＝4
C．m＝5，n＝1 D．m＝4，n＝5
【拔高】
1.Cu2＋能与NH3、H2O、OH－、Cl－等形成配位数为4的配合物。
(1)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成Na2[Cu(OH)4]。
①画出[Cu(OH)4]2－中的配位键：__________________________________________。
②Na2[Cu(OH)4]中除了配位键外，还存在的化学键类型有________(填字母)。
A．离子键 B．金属键
C．极性共价键 D．非极性共价键
(2)金属铜单独与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生如下反应：
Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是________________________________。
(3)Cu2＋可以与乙二胺(H2N—CH2CH2—NH2)形成配离子，如下图：
①H、O、N三种元素的电负性从大到小的顺序为__________________。
②乙二胺分子中N原子成键时采取的杂化类型是______。
答案：
【基础】
1．【答案】A 2．【答案】B 3．【答案】C 4.【答案】D。 5.【答案】AB。
【巩固】
1.【答案】CD。 2．【答案】A 3.【答案】C。 4．【答案】C 5．【答案】B
【拔高】
1.【答案】(1)① ②AC (2)过氧化氢可氧化Cu生成Cu2＋，氨分子与Cu2＋形成配位键 (3)①O＞N＞H ②sp3
物质
①NaF
②NaI
③MgO
离子所带电荷数
1
1
2
键长(10－10 m)
2.31
3.18
2.10