化学42《配合物的形成》教案苏教版选修3.docx
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化学42《配合物的形成》教案苏教版选修3
配合物的形成
复习:
1.孤电子对:
分子或离子中,就是孤电子对.
2.配位键的概念:
在共价键中,若电子对是由而跟另一个原子共用,这样的共价键叫做配位键。
成键条件:
一方有另一方有。
3.写出下列微粒的结构式
NH4+H3O+
H2SO4HNO3
[Cu(H2O)4]2+的结构简式为:
在四水合铜离子中,铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电子对给予铜离子(铜离子提供空轨道),铜离子接受水分子的孤对电子形成的,这类“电子对给予—接受的键”被称为配位键。
[Cu(NH3)4]2+中Cu2+和NH3•H2O是怎样结合的?
一、配合物:
1、定义
由提供孤电子对的配体与接受孤电子对的中心原子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物简称配合物。
2、形成条件
(1)中心原子(或离子)必须存在空轨道。
(2)配位体具有提供孤电子对的原子。
3、配合物的组成
从溶液中析出配合物时,配离子经常与带有相反电荷的其他离子结合成盐,这类盐称为配盐。
配盐的组成可以划分为内界和外界。
配离子属于内界,配离子以外的其他离子属于外界。
内、外界之间以离子键结合。
A、内界:
一般加[]表示。
(1)中心原子(或离子)——提供空轨道,接受孤电子对的原子(或离子),也称形成体。
常见的有:
①过渡元素阳离子或原子,如Fe3+、Fe2+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Ni、
②少数主族元素阳离子,如Al3+
③一些非金属元素,如Si、I
(2)配位体——指配合物中与中心原子结合的离子或分子。
(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)
常见的有:
阴离子,如X-(卤素离子)、OH-、SCN-、CN-
中性分子,如H2O、NH3、CO、
(3)配位数——直接与中心原子相连的配位原子个数。
一般为2、4、6、8,最常见为4、6
常见金属离子的配位数
1价金属离子2价金属离子3价金属离子
Cu+2,4Ca2+6Al3+4,6
Ag+2Mg2+6Cr3+6
Au+2,4Fe2+6Fe3+6
Co2+4,6Co3+6
Cu2+4,6Au3+4
Zn2+4,6
(2)外界:
除内界以外的部分(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,
Ni(CO)4Fe(CO)5中Ni、Fe为零价
[Cu(NH3)4][PtCl4]
[Cu(NH3)4]2+[AlF6]3-
配合物
内界
外界
中心原子(离子)
配位体
配位数
[Ag(NH3)2]OH
K4[Fe(CN)6]
Na3[AlF6]
Ni(CO)4
[Co(NH3)5Cl]Cl2
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)配合物的内界是配位单元,外界是简单离子,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。
——内界稳定,外界易参加反应
[Cu(NH3)4]SO4=[Cu(NH3)4]2++SO42-
(3)内界通过配位键结合,常存在可逆反应。
(4)一个中心原子(离子)可同时结合多种配位体。
(5)配合物的内界不仅可为阳离子、阴离子,还可以是中性分子。
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)
参考答案:
两者在水中发生电离:
[Co(NH3)6]Cl3=[Co(NH3)6]3++3Cl-
[Co(NH3)5Cl]Cl2=[Co(NH3)5Cl]2++2Cl-
比较可知:
两者电离出的Cl-的量不同,设计实验时可从这一条件入手,加Ag+沉淀Cl-,然后测量所得沉淀量就可以加以区别。
3、某物质的实验式PtCl4·2NH3,其水溶液不导电,加入AgNO3也不产生沉淀,以强碱处理并没有NH3放出,试推测其化学式。
指出其中心原子,配位体及配位数。
答案:
[Pt(NH3)2Cl4];
中心原子:
Pt
配位体:
NH3、Cl-
配位数:
6
4、[FeF6]3-Fe(SCN)3[Fe(CN)6]3-
[Cu(NH3)4]2+[AlF6]3-[Ag(NH3)2]+
[Cu(NH3)4]2+[HgI4]2-[Ni(CO)4][SiF6]2-[Fe(CO)5]
二、配合物的配位键的成键情况(要求较高,可做参考)
1、配位数为2的配合物:
SP杂化(空轨道杂化)
[AgCl2]-、[Cu(NH3)2]+、[CuCl2]-、[Ag(CN)2]-
[Ag(NH3)2]+形成之前和之后,中心原子的d电子排布没有变化。
络合物是直线型
2、配位数为4的配合物
(1)sp3杂化:
四面体构型
例:
28Ni2+3d8
[NiCl4]2-sp3杂化,四面体
[NiCl4]2-形成之前和之后,中心原子的d电子排布没有变化,配位原子的孤对电子填在由外层轨道杂化而得的杂化轨道上。
(2)dsp2杂化:
平面正方形构型
[Ni(CN)4]2-dsp2杂化,平面正方形
[Ni(CN)4]2-形成之前和之后,中心原子的d电子排布发生了变化,原来由单电子占据、后来腾空了的(n-1)d轨道参与了杂化
3、配位数为6的配合物
(1)d2sp3杂化:
八面体构型
例:
26Fe3+3d5
[Fe(CN)6]3-
(2)sp3d2杂化:
八面体构型
[FeF6]3-
价键理论的要点
1在配合物形成时,由配体提供的孤对电子进入中心离子(原子)空的价电子轨道,形成配位键。
2为了形成结构均匀的配合物,中心离子(原子)采取杂化轨道与配体成键。
3杂化轨道的类型决定了配合物的几何构型
中心原子杂化方式
配位数
形状
实例
sp
sp2
*[HgI3]-
sp3
四面体型
*dsp2
平面四边型
*d2sp3(或d2sp3)
三、配合物的立体结构和异构现象
配合物的异构现象:
配合物化学组成相同,但原子间连接方式或空间排列方式不同而引起配合物结构性质不同的现象。
配合物的立体结构和异构现象
1、几何异构
在配位化合物中,配体可以占据中心原子周围的不同位置。
所研究的配体如果处于相邻的位置,称之为顺式结构。
如果处于相对的位置,称之为反式结构。
由于配体所处的顺反位置不同所产生的异构现象称为顺反异构。
显然配位数为2的配体只有相对的位置,所以没有顺反异构。
显然配位数为3的配体都是相邻的位置,所以没有顺反异构。
然而在平行四边形的和正八面体的结构中就很常见。
(1)平行四边形
MA2B2型
顺-二氯·二氨合铂(极性)反-二氯·二氨合铂(非极性)
(2)八面体
MA4B2
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)3]3-血红色[Fe(CN)4]2-无色
AgCl、AgBr、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。
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。
如CO与血红素中的Fe2+形成的配位键比O2与Fe2+形成的强。
五、配合物的命名
(1)配合物内界命名。
一般按如下顺序:
配体个数(用一、二、三……表示)一配体名称(不同配体名称之间以中圆点“·”隔开)一“合”字一中心原子名称一中心原子的化合价(在括号中用罗马数注明)。
如:
[PtCl4]四氯合铂(Ⅱ)
(2)自右向左阴离子名称在前,阳离子名称在后。
若阴离子部分是简单离子则称“某化某”,若阴离子为复杂离子则称“某酸某”。
如:
六、配合物的应用
配合物的应用极为广泛
(1)湿法冶金:
用配合剂将金属从矿石中浸取出来再还原成金属单质;
(2)分离提纯;
(3)利用形成配合物的方法检验离子,如Fe3+的检测;
(4)配合催化;
(5)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。
[练习]
1.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
2.下列各组物质中,两者互为同分异构的是()
A.NH4CNO与CO(NH2)2B.CuSO4·3H2O与CuSO4·5H2O
C.[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O与[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2OD.H2O与D2O(重水)
3.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+
4.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]SO4B.[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
5.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6B.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
6.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
7.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
8、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?
家庭作业1:
1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是(B)
A.CO2与SO2B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3D.C2H2与C2H4
2、下列分子或离子中都存在着配位键的是B
A.NH3、H2OB.NH4+、H3O+C.N2、HClOD.[Cu(NH3)4]2+、PCl3
3、对SO2与CO2说法正确的是(d)
A.都是直线形结构B.中心原子
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