化学第四节 配合物与超分子优质课课件ppt

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1. 了解配位键的含义与形成条件，并能应用于说明配合物的形成。2. 了解配合物的组成，了解配合物存在的广泛性及其意义。3. 了解超分子的结构特征、特殊性质及应用。
一、配位键 1.配位键（1）配位键的定义：由成键原子一方提供孤电子对，另一方具有接受孤电子对的空轨道而形成的特殊的共价键叫配位键。（2）配位键的表示方法：配位键常用符号A→B表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。例如，NH4+的结构式（表示出配位键）为 。在NH4+中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。N原子杂化类型为sp3杂化，NH4+的空间结构为正四面体形。（3）配位键的形成条件①成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl-、OH-、CN-、SCN-等。②成键原子另一方能提供空轨道。如H+、Al3+、B及过渡元素的原子或离子。
例 1　下列不能形成配位键的组合是（　　）Ag+、NH3B. H2O、H+C. C3+、COD. Ag+、H+
解析：配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能提供空轨道，A、B、C三项中，Ag+、H+、C3+能提供空轨道，NH3、H2O、CO中的N、O、O原子能提供孤电子对，所以能形成配位键，而D项中的Ag+与H+都只能提供空轨道，而无法提供孤电子对，所以不能形成配位键。
2.配合物（1）配合物的定义通常把金属离子（或原子）与含有孤电子对的分子或离子以配位键相结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等是配合物。（2）配合物的组成配合物一般由内界和外界两部分组成。配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如YOU右图所示：①中心原子或离子：提供空轨道，常见的是过渡元素的原子或离子，如Fe、Ni、Fe2+、Fe3+、Ag+、Cu2+、Zn2+等。②配体：提供孤电子对的阴离子或分子，如H2O、NH3、CO；X-（F-、Cl-、Br-、I-）、OH-、SCN-、CN-等。配体中提供孤电子对的原子，如H2O、NH3中的O、N为配位原子。③配位数：直接与中心原子配位的原子或离子数目。如[Fe(CN)6]4-中Fe2+的配位数为6。④内界和外界：配合物分为内界和外界，其中配离子称为内界，与内界发生电性匹配的离子称为外界，外界和内界以离子键相结合。
例 2　向盛有硫酸铜溶液的试管中滴加浓氨水，先生成难溶物，继续滴加浓氨水，难溶物溶解，得到深蓝色透明溶液。下列对此现象的说法正确的是（　　）A.反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2+的浓度不变B.沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+C.配位化合物中只有配位键D.在配离子[Cu(NH3)4]2+中，Cu2+给出孤电子对，NH3提供空轨道
解析：Cu2+转化为[Cu(NH3)4]2+，c（Cu2+）减小；NH3与Cu2+形成配位键，Cu2+提供空轨道，NH3提供孤电子对。
例 3　某化合物与Cu+结合形成如图所示的离子，则下列说法错误的是（　　）A. Cu+的电子排布式为[Ar]3d9B.该离子中含有极性键、非极性键和配位键C.该离子中碳原子的杂化方式有sp2、sp3两种D.该离子中无不对称碳原子
解析：A错，Cu的基态原子的电子排布式为[Ar]3d104s1，则Cu+的核外电子排布式为[Ar]3d10。B对，由所给出的结构简式可看出，该离子中存在碳碳间的非极性键，存在碳氮、碳氢、氮氢间的极性键，也存在氮铜间的配位键。C对，环状结构上的碳原子形成3个σ键，无孤电子对，采取sp2杂化，甲基（—CH3）、亚甲基（—CH2—）碳原子形成4个σ键，采取sp3杂化。D对，由题图知，该离子内无不对称碳原子。
二、溶度积及其应用1.溶度积和离子积以AmBn（s） mAn+（aq）+nBm-（aq）为例：
例4　［2020·山东烟台高二期末］向硫酸铜溶液中逐滴加入浓氨水，先出现现象a，继续滴加浓氨水，现象a逐渐消失，得到一种含二价阳离子的深蓝色透明溶液，继续加入乙醇，析出深蓝色的晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O。这种二价阳离子的空间结构如图所示。请回答以下问题：（1）基态Cu原子的价电子轨道表示式为　　　　　　。（2）向硫酸铜溶液中滴加浓氨水，出现的现象a是　　　　　　　　　；写出生成深蓝色透明溶液的离子方程式：　　　　。（3）NH3与Cu2+可形成配离子[Cu(NH3)4]2+。已知NF3与NH3具有相同的空间结构，但NF3不易与Cu2+形成配离子，其原因是　　　　。（4）请根据二价阳离子的空间结构，在图中用“→”表示出其中的配位键　　　　。（5）已知高温下CuO Cu2O+O2，从铜原子价层电子结构变化角度来看，能生成Cu2O的原因是　　　　。
解析：（1）Cu为29号元素，位于周期表第四周期ⅠB族，其价电子轨道表示式为。（2）向CuSO4溶液中滴加氨水，发生反应：Cu2++2NH3·H2O Cu(OH)2↓+2NH4+、Cu(OH)2+4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O、NH4++OH- NH3·H2O，合并得总反应：Cu2++4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++4H2O。（3）注意配位键的形成条件以及NF3与NH3在分子组成与性质方面的不同的应用。（4）注意配位键的形成条件的应用。（5）CuO和Cu2O在组成上的差别是Cu2+和Cu+的不同。答案：（1） 　（2）溶液中出现蓝色絮状沉淀　Cu2++4NH3·H2O [Cu(NH3)4]2++4H2O　（3）N、F、H三种元素的电负性：F>N>H，在NF3中，共用电子对偏向F原子，偏离N原子，使得氮原子上的孤电子对难与Cu2+形成配位键（4） 　 （5）CuO中Cu2+的价电子排布式为3d9，Cu2O中Cu+的价电子排布式为3d10，后者处于全充满的稳定状态
二、超分子 1.超分子的含义超分子是由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的分子聚集体。也可以说，若两个或多个分子相互“组合”在一起形成具有特定结构和功能的聚集体，能表现出不同于单个分子的性质，可以把这种聚集体看成分子层次之上的分子，称为超分子。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。2.超分子内分子间的作用力分子以什么样的作用形成超分子？说法很纷繁，有人将其概括为非共价键，有人则将其限于分子间作用力。3.超分子的大小超分子这种分子聚集体，有的是有限的，有的是无限伸展的。4.超分子的两个重要特征（1）分子识别；（2）自组装。
例5　冠醚是由多个二元醇分子之间失水形成的环状化合物。X、Y、Z是常见的三种冠醚，其结构如图所示。它们能与碱金属离子作用，并且随着环的大小不同而与不同金属离子作用。　 　 　 （1）Li+的体积与X的空腔大小相近，恰好能进入X的环内，且Li+与O原子的一对孤电子对作用形成稳定结构W（如图所示）。 ①基态锂离子核外能量最高的电子所处能层符号为　　　　。②W中Li+与孤电子对之间的作用属于　　　　（填字母）。A.离子键　B.共价键　C.配位键　D.氢键　E.以上都不是 （2）冠醚Y能与K+形成稳定结构，但不能与Li+形成稳定结构。理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　。（3）烯烃难溶于水，被KMnO4水溶液氧化的效果较差。若烯烃中溶入冠醚Z，氧化效果明显提升。①水分子中H—O键的键角　　　　（填“>”“<”或“=”）109°28′。②已知：冠醚Z与KMnO4可以发生如图所示的变化。加入冠醚Z后，烯烃的氧化效果明显提升的原因是　　　　。
解析：（1）①基态锂离子核外只有1s能级上有电子，为K层上的电子，所以其能层符号为K。②Li+提供空轨道、O原子提供孤电子对，二者形成配位键。（2）冠醚Y的空腔较大，Li+的半径较小，导致该离子不易与O原子的孤电子对形成配位键，所以得不到稳定结构。 （3）①水分子中氧原子的价层电子对数是4，根据价层电子对互斥模型判断水分子的空间结构为四面体。由于水分子中O原子含有2对孤电子对，孤电子对之间的排斥力作用较强，导致水分子中键角小于109°28′。②根据相似相溶规律知，冠醚可溶于烯烃，加入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果。答案：（1） ①K　②C　（2）Li+的半径比Y的空腔小很多，不易与空腔内O原子的孤电子对作用形成稳定结构　（3）①<　②冠醚可溶于烯烃，加入冠醚中的K+因静电作用将MnO4-带入烯烃中，增大反应物的接触面积，提高了氧化效果