第四節(jié)　配合物與超分子[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]　1.能從微觀角度理解配位鍵的形成條件和表示方法，能判斷常見的配合物。2.能利用配合物的性質(zhì)去推測(cè)配合物的組成，從而形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的認(rèn)知模型。3.了解超分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性質(zhì)。一、配合物1．配位鍵(1)概念：由一個(gè)原子單方面提供孤電子對(duì)，而另一個(gè)原子提供空軌道而形成的化學(xué)鍵，即“電子對(duì)給予—接受”鍵。(2)表示方法：配位鍵常用A—B表示，其中A是提供孤電子對(duì)的原子，叫給予體，B是接受孤電子對(duì)的原子，叫接受體。如：H3O＋的結(jié)構(gòu)式為；NH的結(jié)構(gòu)式為。(3)形成條件形成配位鍵的一方(如A)是能夠提供孤電子對(duì)的原子，另一方(如B)是具有能夠接受孤電子對(duì)的空軌道的原子。①孤電子對(duì)：分子或離子中，沒有跟其他原子共用的電子對(duì)就是孤電子對(duì)。如、、分子中中心原子分別有1、2、3對(duì)孤電子對(duì)。含有孤電子對(duì)的微粒：分子如CO、NH3、H2O等，離子如Cl－、CN－、NO等。②含有空軌道的微粒：過渡金屬的原子或離子。一般來說，多數(shù)過渡金屬的原子或離子形成配位鍵的數(shù)目基本上是固定的，如Ag＋形成2個(gè)配位鍵，Cu2＋形成4個(gè)配位鍵等。2．配合物(1)概念通常把金屬離子或原子(稱為中心離子或原子)與某些分子或離子(稱為配體或配位體)以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物，簡(jiǎn)稱配合物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均為配合物。(2)組成配合物[Cu(NH3)4]SO4的組成如下圖所示：①中心原子：提供空軌道接受孤電子對(duì)的原子。中心原子一般都是帶正電荷的陽離子(此時(shí)又叫中心離子)，最常見的有過渡金屬離子：Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。②配體：提供孤電子對(duì)的陰離子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配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中的O原子等。③配位數(shù)：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。(3)常見配合物的形成實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)離子方程式滴加氨水后，試管中首先出現(xiàn)藍(lán)色沉淀，氨水過量后沉淀逐漸溶解，得到深藍(lán)色的透明溶液，滴加乙醇后析出深藍(lán)色晶體Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH、Cu(OH)2＋4NH3=== [Cu(NH3)4]2＋＋2OH－、[Cu(NH3)4]2＋＋SO＋H2O[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓溶液變?yōu)?/span>紅色Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3滴加AgNO3溶液后，試管中出現(xiàn)白色沉淀，再滴加氨水后沉淀溶解，溶液呈無色Ag＋＋Cl－===AgCl↓、AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋Cl－ (4)配合物的形成對(duì)性質(zhì)的影響①對(duì)溶解性的影響一些難溶于水的金屬氫氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含過量的OH－、Cl－、Br－、I－、CN－的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。②顏色的改變當(dāng)簡(jiǎn)單離子形成配離子時(shí)，其性質(zhì)往往有很大差異。顏色發(fā)生變化就是一種常見的現(xiàn)象，根據(jù)顏色的變化就可以判斷是否有配離子生成。如Fe3＋與SCN－形成硫氰化鐵配離子，其溶液顯紅色。③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。當(dāng)作為中心離子的金屬離子相同時(shí)，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。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)配位鍵實(shí)質(zhì)上是一種特殊的共價(jià)鍵(　　)(2)提供孤電子對(duì)的微粒既可以是分子，也可以是離子(　　)(3)有配位鍵的化合物就是配位化合物(　　)(4)配位化合物都很穩(wěn)定(　　)(5)在配合物[Co(NH3)5Cl]Cl2中的Cl－均可與AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀(　　)(6)Ni(CO)4是配合物，它是由中心原子與配體構(gòu)成的(　　)答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√1．化合物NH3與BF3可以通過配位鍵形成NH3·BF3。(1)配位鍵的形成條件是________________________________________________。(2)在NH3·BF3中，________原子提供孤電子對(duì)，________原子接受電子。答案　(1)形成配位鍵的一方能夠提供孤電子對(duì)，另一方具有能夠接受電子對(duì)的空軌道　(2)氮　硼解析　(1)微粒間形成配位鍵的條件是：一方是能夠提供孤電子對(duì)的原子或離子，另一方是具有能夠接受孤電子對(duì)的空軌道的原子或離子。(2)在NH3·BF3中，B原子是提供空軌道的原子、N原子提供孤對(duì)電子，B、N原子之間形成配位鍵。2．下列不能形成配位鍵的組合是(　　)A．Ag＋、NH3   B．H2O、H＋C．Co3＋、CO   D．Ag＋、H＋答案　D解析　配位鍵的形成條件必須是一方能提供孤電子對(duì)，另一方能提供空軌道，A、B、C三項(xiàng)中，Ag＋、H＋、Co3＋能提供空軌道，NH3、H2O、CO能提供孤電子對(duì)，所以能形成配位鍵，而D項(xiàng)Ag＋與H＋都只能提供空軌道，而無法提供孤電子對(duì)，所以不能形成配位鍵。3．若X、Y兩種粒子之間可形成配位鍵，則下列說法正確的是(　　)A．X、Y只能是分子B．X、Y只能是離子C．若X提供空軌道，則Y至少要提供一對(duì)孤電子對(duì)D．一定是X提供空軌道，Y提供孤電子對(duì)答案　C解析　形成配位鍵的兩種微?？梢跃欠肿踊蛘呔请x子，還可以一種是分子、一種是離子，但必須是一種微粒提供空軌道、另一種微粒提供孤電子對(duì)，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。4．下列化合物屬于配合物的是(　　)A．Cu2(OH)2SO4   B．NH4ClC．[Zn(NH3)4]SO4   D．KAl(SO4)2答案　C解析　硫酸四氨合鋅([Zn(NH3)4]SO4)中二價(jià)鋅離子是中心離子，四個(gè)氨分子在鋅離子的四周，是配體，中心離子和配體以配位鍵結(jié)合形成內(nèi)界，也叫配離子，硫酸根離子處于外界，也叫外界離子，內(nèi)界和外界構(gòu)成配合物。5．0.01 mol氯化鉻(CrCl3·6H2O)在水溶液中用過量的AgNO3處理，產(chǎn)生0.01 mol AgCl沉淀，此氯化鉻最可能是(　　)A．[Cr(H2O)6]Cl3B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OC．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2OD．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O答案　C解析　0.01 mol氯化鉻(CrCl3·6H2O)在水溶液中用過量的AgNO3處理，產(chǎn)生0.01 mol AgCl沉淀，說明1 mol氯化鉻(CrCl3·6H2O)中有1 mol氯離子在外界，其余在內(nèi)界，而正三價(jià)鉻為六配位，則此氯化鉻最可能是[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O，C正確。 確定配合物化學(xué)式的基本步驟二、超分子1．定義：超分子是由兩種或兩種以上的分子通過分子間相互作用形成的分子聚集體。特別提醒　(1)超分子定義中的分子是廣義的，包括離子。(2)超分子有的是有限的，有的是無限伸展的。2．超分子的兩個(gè)重要特征是分子識(shí)別和自組裝。 1．冠醚與堿金屬離子之間的配位鍵屬于離子鍵、共價(jià)鍵、氫鍵還是分子間作用力？提示　共價(jià)鍵。2．冠醚與堿金屬離子形成配合物得到的晶體里還有什么粒子，這類晶體是離子晶體、共價(jià)晶體還是分子晶體？提示　陰離子，離子晶體。1．下列關(guān)于配位化合物的敘述中，不正確的是(　　)A．配位化合物中一定存在配位鍵B．配位化合物中只有配位鍵C．[Cu(H2O)6]2＋中的Cu2＋提供空軌道，H2O中的氧原子提供孤電子對(duì)形成配位鍵D．配位化合物在半導(dǎo)體等尖端技術(shù)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用答案　B解析　配位化合物中一定含有配位鍵，但也可能含有其他化學(xué)鍵，A正確，B錯(cuò)誤；Cu2＋有空軌道，H2O中氧原子有孤電子對(duì)，可以形成配位鍵，C正確；配位化合物應(yīng)用領(lǐng)域特別廣泛，D選項(xiàng)中提到的幾個(gè)領(lǐng)域都在其中。2．下列物質(zhì)：①H3O＋　②[B(OH)4]－　③CH3COO－　④NH3　⑤CH4中存在配位鍵的是(　　)A．①②  B．①③  C．④⑤  D．②④答案　A解析　H2O分子中各原子已達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，H3O＋是H＋和H2O中的O形成配位鍵；[B(OH)4]－是3個(gè)OH－與B原子形成3個(gè)共價(jià)鍵，還有1個(gè)OH－的O與B形成配位鍵，而其他物質(zhì)中均不存在配位鍵，故選A。3．向盛有硫酸銅溶液的試管中滴加濃氨水，先生成難溶物，繼續(xù)滴加濃氨水，難溶物溶解，得到深藍(lán)色透明溶液。下列對(duì)此現(xiàn)象的說法正確的是(　　)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．反應(yīng)后的溶液中Cu2＋的濃度增加了D．在配離子[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供孤電子對(duì)，NH3提供空軌道答案　B解析　發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH，Cu(OH)2＋4NH3=== [Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，Cu2＋轉(zhuǎn)化為配離子，濃度減小，A錯(cuò)誤；[Cu(NH3)4]2＋是深藍(lán)色的，B正確；Cu2＋具有空軌道，而NH3具有孤電子對(duì)，所以Cu2＋提供空軌道，NH3提供孤電子對(duì)，D錯(cuò)誤。4．用過量的AgNO3溶液處理含0.01 mol氯化鉻(CrCl3·6H2O)的水溶液，生成0.02 mol的AgCl沉淀，此氯化鉻最可能是(　　)A．[Cr(H2O)6]Cl3B．[CrCl(H2O)5]Cl2·H2OC．[CrCl2(H2O)4]Cl·2H2OD．[CrCl3(H2O)3]·3H2O答案　B解析　與Ag＋反應(yīng)生成AgCl沉淀的Cl－是由配合物在水溶液中電離出來的，因此在該配合物中1個(gè)Cl－在內(nèi)界，2個(gè)Cl－在外界。5．某物質(zhì)的結(jié)構(gòu)如圖所示：下列有關(guān)該物質(zhì)的分析中正確的是(　　)A．該物質(zhì)分子中不存在σ鍵B．該物質(zhì)的分子內(nèi)只存在共價(jià)鍵和配位鍵兩種作用力C．該物質(zhì)是一種配合物，其中Ni原子為中心原子D．該物質(zhì)的分子中C、N、O原子均存在孤電子對(duì)答案　C解析　選項(xiàng)A，該物質(zhì)中碳原子之間、碳?xì)湓娱g、碳氮原子間等，均存在σ鍵；選項(xiàng)B，該物質(zhì)中H、O原子間存在氫鍵，C與其他原子間存在共價(jià)鍵，Ni、N之間存在配位鍵，所以該物質(zhì)的分子內(nèi)存在氫鍵、共價(jià)鍵、配位鍵三種作用力；選項(xiàng)C，Ni原子具有空軌道，接受孤電子對(duì)，是配合物的中心原子；選項(xiàng)D，C原子最外層的4個(gè)電子全部參與成鍵，沒有孤電子對(duì)。6．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畫出配離子[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)生反應(yīng)：Cu＋H2O2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。其原因是____________________________________。答案　(1)①　②AC(2)過氧化氫為氧化劑，將Cu氧化為Cu2＋，氨分子與Cu2＋形成配位鍵解析　(1)①Cu2＋含有空軌道，OH－含有孤電子對(duì)，可形成配位鍵，配離子[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為極性共價(jià)鍵，故選AC。(2)過氧化氫可氧化Cu生成Cu2＋，Cu2＋與氨分子形成配位鍵。

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第四節(jié) 配合物與超分子

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