1、第四节 配合物与超分子 目标导航目标导航 1.能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判 断常见的配合物。断常见的配合物。 2.能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结结 构决定性质构决定性质”的认知模型。的认知模型。 3.了解超分子概念及其特性。了解超分子概念及其特性。 一、配合物一、配合物 1配位键配位键 (1)概念：成键原子一方提供概念：成键原子一方提供 ，另一方提供，另一方提供 形成形成 的共价键。的共价键。 孤电子对孤电子对 空轨道空轨道 基础梳理 微点拨：微点拨：配位键是一
2、种特殊的共价键。配位键中的共用电子对配位键是一种特殊的共价键。配位键中的共用电子对 是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方是由成键单方提供的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方 提供的。提供的。 (2)配位键的形成条件配位键的形成条件 成键原子一方能提供孤电子对。如分子有成键原子一方能提供孤电子对。如分子有 NH3、H2O、HF、 CO 等；离子有等；离子有 Cl 、 、OH 、 、CN 、 、SCN 等。 等。 成键原子另一方能提供空轨道。如成键原子另一方能提供空轨道。如 H 、 、Al3 、 、B 及过渡金属及过渡金属 的原子或离子。的原子或离子。 (3)配位键同样
3、具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属配位键同样具有饱和性和方向性。一般来说，多数过渡金属 的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如 Ag 形成 形成 2 个配个配 位键；位键；Cu2 形成 形成 4 个配位键等。个配位键等。 2配位化合物配位化合物 (1)配合物的概念： 把金属离子或原子配合物的概念： 把金属离子或原子(称为中心离子或原子称为中心离子或原子)与某与某 些分子或离子些分子或离子(称为配体或配位体称为配体或配位体)以以 结合形成的化合物称为结合形成的化合物称为 配位化合物， 简称配合物。 如配位化合物， 简称配合物。 如Cu(N
4、H3)4SO4、 Ag(NH3)2OH、 NH4Cl 等均为配合物。等均为配合物。 配位键配位键 (2)配合物的形成配合物的形成 实验操作实验操作 实验现象实验现象 有关离子方程式有关离子方程式 滴加氨水后，试管中首滴加氨水后，试管中首 先出现先出现 ，氨水，氨水 过量后沉淀逐渐过量后沉淀逐渐 ， 滴加乙醇后析出滴加乙醇后析出 色晶体色晶体 Cu(NH3)4SO4 H2O 蓝色沉淀蓝色沉淀 深蓝深蓝 溶解溶解 Cu2 2NH3 H2O=Cu(OH)2 2NH 4、 、Cu(OH)24NH3= Cu(NH3)42 2OH 溶液溶液 白色的白色的 AgCl 沉淀消沉淀消 失，得到澄清的无色溶失，得
5、到澄清的无色溶 液液 变血红色变血红色 Fe3 3SCN =Fe(SCN) 3 A gCl2NH3Ag(NH3) 2Cl 上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子上述实验现象产生的原因主要是配离子的形成。以配离子 Cu(NH3)42 为例， 为例，NH3分子中氮原子的分子中氮原子的 进入进入 Cu2 的 的 ，Cu2 与 与 NH3分子中的氮原子通过分子中的氮原子通过 形成配位键。配离子形成配位键。配离子Cu(NH3)42 可表示为 可表示为 。 空空 孤电子对孤电子对 共用氮原子提供的孤电子对共用氮原子提供的孤电子对 轨道轨道 思考思考 配制银氨溶液时，向配制银氨溶液时，向 AgN
6、O3溶液中滴加氨水，先生成白溶液中滴加氨水，先生成白 色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？ 提示提示 因为氨水呈弱碱性，滴入因为氨水呈弱碱性，滴入 AgNO3溶液中，会形成溶液中，会形成 AgOH 白色沉淀，继续滴加氨水时，白色沉淀，继续滴加氨水时，NH3分子与分子与 Ag 形成 形成Ag(NH3)2 配合离 配合离 子，配合离子很稳定，会使子，配合离子很稳定，会使 AgOH 逐渐溶解，反应过程如下：逐渐溶解，反应过程如下： Ag NH3 H2O=AgOHNH 4， AgOH2NH3 H2O=Ag(NH3)2 OH 2H2O。 (3)配合物的组成配合物的组成 配合物
7、配合物Cu(NH3)4SO4其组成如下图所示：其组成如下图所示： 中心原子是中心原子是 的原子。 中心原子一般的原子。 中心原子一般 都是带正电荷的阳离子都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的，过渡金属离子最常见的 有有 Fe3 、 、Ag 、 、Cu2 、 、Zn2 等。 等。 提供空轨道接受孤电子对提供空轨道接受孤电子对 配体是配体是 的阴离子或分子， 如的阴离子或分子， 如 Cl 、 、 NH3、 H2O 等。等。 配体中配体中 的原子叫做配位原子。 配位原子必须是含的原子叫做配位原子。 配位原子必须是含 有孤电子对的原子，如有孤电子对的原子，如
8、NH3中的中的 N 原子，原子，H2O 中的中的 O 原子等。原子等。 配位数是直接与中心原子形成的配位数是直接与中心原子形成的 的数目。如的数目。如Fe(CN)64 中配位数为 中配位数为 。 直接同中心原子配位直接同中心原子配位 提供孤电子对提供孤电子对 6 配位键配位键 二、超分子二、超分子 1概念：由两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的概念：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。分子聚集体。 微点拨：微点拨：超分子定义中的分子是广义的，包括离子。超分子定义中的分子是广义的，包括离子。 2超分子的实例超分子的实例 (1)分离分离 C60和和 C70 (2)冠
9、醚识别碱金属离子冠醚识别碱金属离子 冠醚是皇冠状的分子， 可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金冠醚是皇冠状的分子， 可有不同大小的空穴适配不同大小的碱金 属离子属离子 (3)超分子两个的重要特征超分子两个的重要特征 、 。 分子识别分子识别 自组装自组装 1 判断正误判断正误(对的在括号内打对的在括号内打“”“”， 错的在括号内打， 错的在括号内打“”“”。 ) (1)形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对( ) (2)配位键是一种特殊的共价键配位键是一种特殊的共价键 ( ) (3)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子配位化合物中
10、的配体可以是分子也可以是阴离子 ( ) (4)超分子一定是由呈电中性的分子组成，不可能含有离子超分子一定是由呈电中性的分子组成，不可能含有离子( ) 效果验收效果验收 2下列不能形成配位键的组合是下列不能形成配位键的组合是( ) AAg 、 、NH3 BH2O、H CCo3 、 、CO DAg 、 、H D 配位键的形成条件必须是一方能提供孤电子对，另一方能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，提供空轨道，A、B、C 三项中，三项中，Ag 、 、H 、 、Co3 能提供空轨道， 能提供空轨道，NH3、 H2O、CO 能提供孤电子对，所以能形成配位键，而能提供孤电子对，
11、所以能形成配位键，而 D 项项 Ag 与 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。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。 3回答下列问题：回答下列问题： (1)配合物配合物Ag(NH3)2OH 的中心离子是的中心离子是_，配位原子是，配位原子是 _，配位数是，配位数是_，它的电离方程式是，它的电离方程式是_。 (2)向盛有少量向盛有少量 NaCl 溶液的试管中滴入少量溶液的试管中滴入少量 AgNO3溶液，再加溶液，再加 入氨水，观察到的现象是入氨水，观察到的现象是_。 解析解析 在配合物在配合物Ag(NH3)2OH 中，中心离子是中，中心离子是 A
12、g ，配位原 ，配位原 子是子是 NH3分子中的分子中的 N 原子，配位数是原子，配位数是 2。 答案答案 (1)Ag N 2 Ag(NH 3)2OH=Ag(NH3)2 OH (2)先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解先产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解 重难点重难点 认识配位键及配位化合物认识配位键及配位化合物 配位键实质是一种特殊的共价键，配位键的共用电子对由成键配位键实质是一种特殊的共价键，配位键的共用电子对由成键 原子单方面提供，普通共价键的共用电子对则由成键原子双方共同原子单方面提供，普通共价键的共用电子对则由成键原子双方共同 提供，但实质是相同的。提供，但实质是相同的。 难
13、点突破 (1)NH 4中的配位键与其他三个 中的配位键与其他三个 NH 键的键参数是否相同？键的键参数是否相同？ 提示：提示：相同。相同。NH 4可看成 可看成 NH3分子结合分子结合 1 个个 H 后形成的，在 后形成的，在 NH3中中心原子氮采取中中心原子氮采取 sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，杂化，孤电子对占据一个轨道，3 个未成个未成 键电子占据另键电子占据另 3 个杂化轨道，分别结合个杂化轨道，分别结合 3 个个 H 原子形成原子形成 3 个个 键，键， 由于孤电子对的排斥，所以空间结构为三角锥形，键角压缩至由于孤电子对的排斥，所以空间结构为三角锥形，键角压缩至 107 。 但当有
14、但当有 H 时， 时，N 原子的孤电子对会进入原子的孤电子对会进入 H 的空轨道，以配位键形 的空轨道，以配位键形 成成 NH 4，这样 ，这样 N 原子就不再存在孤电子对，键角恢复至原子就不再存在孤电子对，键角恢复至 109 28， 故故 NH 4为正四面体形， 为正四面体形， 4 个个 NH 键完全一致， 配位键与普通共价键键完全一致， 配位键与普通共价键 形成过程不同，但性质相同。形成过程不同，但性质相同。 (2)配合物配合物Cu(NH3)4SO4中含有的化学键类型有哪些？中含有的化学键类型有哪些？ 提示：提示：Cu(NH3)4SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位中含有的化学键有离
15、子键、共价键和配位 键。键。 (3)NH3和和 BF3可以通过配位键形成可以通过配位键形成 NH3 BF3，试分析提供孤电，试分析提供孤电 子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出 NH3 BF3的结构式吗？的结构式吗？ 提示：提示：N 原子提供孤电子对，原子提供孤电子对，B 原子提供空轨道，原子提供空轨道，NH3 BF3的结的结 构式可表示为构式可表示为。 1配位键与共价键的关系配位键与共价键的关系 (1)形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位形成过程不同：配位键实质上是一种特殊的共价键，在配位 键中一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子
16、对的空轨道。键中一方提供孤电子对，另一方具有能够接受孤电子对的空轨道。 普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。普通共价键的共用电子对是由成键原子双方共同提供的。 (2)配位键与普通共价键的实质相同。它们都被配位键与普通共价键的实质相同。它们都被成键原子双方共成键原子双方共 用，如在用，如在 NH 4中有三个普通共价键、一个配位键，但四者是完全相 中有三个普通共价键、一个配位键，但四者是完全相 同的。同的。 (3)同普通共价键一样，配位键可以存在于分子中同普通共价键一样，配位键可以存在于分子中如如 Ni(CO)4， 也可以存在于离子中也可以存在于离子中(如如 NH 4)。 。 2配合
17、物的形成对物质性质的影响配合物的形成对物质性质的影响 (1)溶解性的影响：一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化溶解性的影响：一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化 物、氰化物，可以依次溶于含过量物、氰化物，可以依次溶于含过量 Cl 、 、Br 、 、I 、 、CN 和氨的溶液 和氨的溶液 中，形成可溶性的配合物。中，形成可溶性的配合物。 (2)颜色的改变：当简单离子形成配离子时，颜色常发生变化，颜色的改变：当简单离子形成配离子时，颜色常发生变化， 根据颜色的变化可以判断是否根据颜色的变化可以判断是否有配离子生成。 如有配离子生成。 如 Fe3 与 与 SCN 在溶液 在溶液 中可生成配位数为
18、中可生成配位数为 16 的配离子，这种配离子的颜色是血红色的，的配离子，这种配离子的颜色是血红色的， 反应的离子方程式如下：反应的离子方程式如下： Fe3 nSCN =Fe(SCN) n 3 n(n 16)。 (3)稳定性增强：配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键稳定性增强：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。如血红素中的的稳定性与配体的性质有关。如血红素中的 Fe2 与 与 CO 分子形成的分子形成的 配位键比配位键比 Fe2 与 与 O2
19、分子形成的配位键强，因此血红素中的分子形成的配位键强，因此血红素中的 Fe2 与 与 CO 分子结合后，就很难再与分子结合后，就很难再与 O2分子结合，使血红蛋白失去输送分子结合，使血红蛋白失去输送 O2 的功能，从而的功能，从而导致人体导致人体 CO 中毒。中毒。 3配合物内界中共价键数目的判断配合物内界中共价键数目的判断 若配体为单核离子如若配体为单核离子如 Cl 等，可以不予计入，若为分子，需要用 等，可以不予计入，若为分子，需要用 配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原配体分子内的共价键数乘以该配体的个数，此外，还要加上中心原 子与配体形成的配位键，这也是子与配体形
20、成的配位键，这也是 键。例如：配合物键。例如：配合物Co(NH3)4Cl2Cl 的共价键数为的共价键数为 344218。 1下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( ) A配位化合物中必定存在配位键配位化合物中必定存在配位键 B配位化合物中只有配位键配位化合物中只有配位键 CCu(H2O)42 中的 中的 Cu2 提供空轨道， 提供空轨道，H2O 中的氧原子提供孤中的氧原子提供孤 电子对形成配位键电子对形成配位键 D配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材 料化学等领域都有着广泛的应用料化学等
21、领域都有着广泛的应用 对点训练对点训练 B 含有配位键的化合物就是配位化合物，但配位化合物还会含有配位键的化合物就是配位化合物，但配位化合物还会 含有共价键、离子键等，含有共价键、离子键等，B 错误。错误。 2 (1)Zn 的氯化物与氨水反应可形成配合物的氯化物与氨水反应可形成配合物Zn(NH3)4Cl2， 1 mol 该配合物中含有该配合物中含有 键的数目为键的数目为_。 (2)关于配合物关于配合物Zn(NH3)4Cl2的说法正确的是的说法正确的是_。 A配位数为配位数为 6 B配体为配体为 NH3和和 Cl CZn(NH3)42 为内界 为内界 DZn2 和 和 NH3以以离子键结合离子键
22、结合 解析解析 (1)Zn(NH3)4Cl2中中Zn(NH3)42 与 与 Cl 形成离子键，而 形成离子键，而 1 个个 Zn(NH3)42 中含有 中含有 4 个个 NZn 键键(配位键配位键)和和 12 个个 NH 键，共键，共 16 个个 键，键， 故故 1 mol 该配合物中含有该配合物中含有 16 mol 键，即键，即 16NA。 (2)Zn2 的配位原子个数是 的配位原子个数是 4，所以其配位数是，所以其配位数是 4，故，故 A 错误；该配合物错误；该配合物 中氮原子提供孤电子对，所以中氮原子提供孤电子对，所以 NH3是配体，故是配体，故 B 错误；错误；Zn(NH3)4Cl2中
23、外中外 界是界是 Cl ， 内界是 ， 内界是Zn(NH3)42 ， 故 ， 故 C 正确； 该配合物中， 锌离子提供空轨道，正确； 该配合物中， 锌离子提供空轨道， 氮原子提供孤电子对，所以氮原子提供孤电子对，所以 Zn2 和 和 NH3以配位键结合，属于特殊共价键，以配位键结合，属于特殊共价键， 不属于离子键，故不属于离子键，故 D 错误。错误。 答案答案 (1)16NA (2)C 1若若 X、Y 两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是 ( ) AX、Y 只能是分子只能是分子 BX、Y 只能是离子只能是离子 C若若 X 提供空轨道，则提供空
24、轨道，则 Y 至少要提供一对孤电子对至少要提供一对孤电子对 D若若 X 提供空轨道，则配位键表示为提供空轨道，则配位键表示为 XY 随堂检测 C 形成配位键的两种粒子可以均是分子或者均是离子，还可形成配位键的两种粒子可以均是分子或者均是离子，还可 以一种是分子、一种是离子，但必须是一种粒子提供空轨道、另一以一种是分子、一种是离子，但必须是一种粒子提供空轨道、另一 种粒子提供孤电子对，种粒子提供孤电子对，A、B 项错误，项错误，C 项正确；配位键中箭头应该项正确；配位键中箭头应该 指向提供空轨道的指向提供空轨道的 X，D 项错误。项错误。 2下列粒子中含配位键的是下列粒子中含配位键的是( ) N
25、2H 5 CH4 OH NH 4 Fe(CO)3 Fe(SCN)3 H3O Ag(NH3)2OH A B C D全部全部 C 形成配位键的条件是一个原子形成配位键的条件是一个原子(或离子或离子)有孤电子对， 另一个有孤电子对， 另一个 原子原子(或离子或离子)有空轨道。在有空轨道。在CH4、OH 中，中心原子碳和氧的价 中，中心原子碳和氧的价 电子已完全成键，没有孤电子对。电子已完全成键，没有孤电子对。 3向向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物， 继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象继续添加氨水，难溶物溶解得
26、到深蓝色的透明溶液。下列对此现象 的说法正确的是的说法正确的是( ) A沉淀溶解后，生成深蓝色的配合离子沉淀溶解后，生成深蓝色的配合离子Cu(NH3)42 BCu(H2O)42 比 比Cu(NH3)42 中的配位键稳定 中的配位键稳定 C用硝酸铜溶液代替硫酸铜溶液进行实验，不能观察到同样的用硝酸铜溶液代替硫酸铜溶液进行实验，不能观察到同样的 现象现象 D在在Cu(NH3)42 中， 中，Cu2 给出孤电子对， 给出孤电子对，NH3提供空轨道提供空轨道 A 从实验现象分析可知，从实验现象分析可知， Cu2 与 与 NH3 H2O 反应生成反应生成 Cu(OH)2 沉淀。继续添加氨水，由于沉淀。继
27、续添加氨水，由于 Cu2 更易与 更易与 NH3结合，生成更稳定的结合，生成更稳定的 Cu(NH3)42 。上述现象是。上述现象是 Cu2 的性质，与的性质，与 SO 2 4 无关，故换用无关，故换用 Cu(NO3)2溶液仍可观察到同样的现象，溶液仍可观察到同样的现象，C 项错误；在项错误；在Cu(NH3)42 中，中，Cu2 提供空轨道， 提供空轨道，NH3给出孤电子对，属于配位体，给出孤电子对，属于配位体，D 项错误。项错误。 4下列有关超分子的说法错误的是下列有关超分子的说法错误的是( ) A超分子是由两种或多种分子形成的聚集体超分子是由两种或多种分子形成的聚集体 B分子形成超分子的作用
28、可能是分子间作用力分子形成超分子的作用可能是分子间作用力 C超分子具有分子识别的特性超分子具有分子识别的特性 D分子以共价键聚合形成超分子分子以共价键聚合形成超分子 D 分子以非共价键或仅以分子间作用力形成超分分子以非共价键或仅以分子间作用力形成超分子。子。 5(1)在在Ni(NH3)62 中中 Ni2 与与 NH3之间形成的化学键称为之间形成的化学键称为 _，提供孤电子对的成键原子是，提供孤电子对的成键原子是_。 (2)CaF2难溶于水， 但可溶于含难溶于水， 但可溶于含 Al3 的溶液中， 原因是 的溶液中， 原因是_。 (用离子方程式表示，已知用离子方程式表示，已知 AlF3 6 在溶液
29、中可稳定存在在溶液中可稳定存在)。 (3)配合物配合物Cr(H2O)63 中， 与 中， 与 Cr3 形成配位键的原子是 形成配位键的原子是_(填填 元素符号元素符号)。 解析解析 (1)Ni2 与 与 NH3之间形成共价键时之间形成共价键时 Ni2 提供空轨道， 提供空轨道，N 提供孤电子对，形成配位键。提供孤电子对，形成配位键。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：中存在沉淀溶解平衡： CaF2(s)Ca2 (aq) 2F (aq)，溶液中的 ，溶液中的 F 与 与 Al3 形成配位离子 形成配位离子 AlF3 6 ，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解。，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解。(3)H2O 分子中分子中 的的 O 原子有孤电子对，能与原子有孤电子对，能与 Cr3 形成配位键。 形成配位键。 答案答案 (1)配位键配位键 N (2)3CaF2Al3 =3Ca2 AlF 3 6 (3)O