2024_2025学年新教材高中化学第3章晶体结构与性质第4节基次时15配合物与超分子学案新人教版选择性必修第二册.docVIP

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协作物与超分子

学习任务

1．能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能推断常见的协作物。

2．能利用协作物的性质去推想协作物的组成，从而形成“结构确定性质”的认知模型。

3．了解超分子概念及其特性。

一、协作物

1．配位键

(1)概念：成键原子一方供应孤电子对，另一方供应空轨道形成的共价键。

微点拨：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供应的，而其他的共价键的共用电子对是由成键双方供应的。

(2)配位键的形成条件

①成键原子一方能供应孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。

②成键原子另一方能供应空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。

(3)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Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。

2．配位化合物

(1)协作物的概念：把金属离子或原子(称为中心离子或原子)与某些分子或离子(称为配体或配位体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称协作物。如[Cu(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH、NH4Cl等均为协作物。

(2)协作物的形成

试验操作

试验现象

有关离子方程式

滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀慢慢溶解，滴加乙醇后析出深蓝色晶体

[Cu(NH3)4]SO4·

H2O

Cu2＋＋2NH3·H2O

===Cu(OH)2↓＋2NHeq\o\al(＋,4)、Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－

溶液变血红色

Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3

白色的AgCl沉淀消逝，得到澄清的无色溶液

AgCl＋2NH3===[Ag(NH3)2]Cl

上述试验现象产生的缘由主要是配离子的形成。以配离子[Cu(NH3)4]2＋为例，NH3分子中氮原子的孤电子对进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋与NH3分子中的氮原子通过共用氮原子供应的孤电子对形成配位键。配离子[Cu(NH3)4]2＋可表示为。

(3)协作物的组成

协作物[Cu(NH3)4]SO4其组成如下图所示：

①中心原子是供应空轨道接受孤电子对的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有Fe3＋、Ag＋、Cu2＋、Zn2＋等。

②配体是供应孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O等。配体中干脆同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必需是含有孤电子对的原子，如NH3中的N原子，H2O中的O原子等。

③配位数是干脆与中心原子形成的配位键的数目。如[Fe(CN)6]4－中配位数为6。

(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤电子对。 (√)

(2)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。 (√)

(4)普鲁士蓝{Fe4[Fe(CN)6]3}中含有离子键和配位键。 (√)

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分子聚集体。

微点拨：超分子定义中的分子是广义的，包括离子。

2．超分子的实例

(1)分别C60和C70

(2)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属离子。

(3)超分子两个的重要特征——分子识别、自组装。

下列有关超分子的说法正确的是()

A．超分子是如蛋白质一样的大分子

B．超分子是由小分子通过聚合得到的高分子

C．超分子是由高分子通过非化学键作用形成的分子聚集体

D．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

D[超分子不同于蛋白质、淀粉等大分子，也不同于高分子，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，故选D。]

相识配位键及配位化合物

水是生命之源，与我们的生活密切相关。在化学试验和科学探讨中，水也是一种常用的试剂。水分子在配位化学中也有着特殊重要的地位。

[问题1]水分子在特定条件下简洁得到一个H＋，形成水合氢离子(H3O＋)。下列对上述过程的描述不合理的有哪些？

①氧原子的杂化类型发生了变更

②粒子的形态发生了变更

③粒子的化学性质发生了变更

④粒子中的键角发生了变更

提示：水中氧原子以sp3杂化形成4个轨道，其中2个轨道是由孤电子对占据的，依据价层电子对互斥模型，孤电子对也参与相互排斥，水的空间构型为V形。在确定条件下水与氢离子结合形成配位键，这样氧原子与3个氢原子间的共用电子对和剩下的一对孤电子对相互排斥形成了三角锥形分子；同时其键角也发生变更，形成的粒子兼有水和氢离子的性质。故只有①不正确。

[问题2]将白色的无水C