2020高中化学 专题四 分子空间结构与物质性质 第二单元 配合物的形成和应用讲义+测试（含解析）苏

-1-EvaluationWarning:ThedocumentwascreatedwithSpire.Docfor.NET.第二单元配合物的形成和应用[学习目标]1.知道简单配合物的基本组成和形成条件。2.理解配合物的结构与性质之间的关系。3.认识配合物在生产生活和科学研究方面的广泛应用。自主学习区一、配合物的组成和结构1.配合物的概念、组成和形成条件(1)概念：由□01提供孤电子对的配位体与□02接受孤电子对的中心原子以□03配位键结合形成的化合物。(2)组成(3)形成条件①配位体有孤电子对中性分子：如H2O、NH3、CO等离子：如F－、Cl－、CN－等②中心原子有□09空轨道：如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。(4)电离配合物[Cu(NH3)4]SO4的电离方程式为[Cu(NH3)4]SO4===[Cu(NH3)4]2＋＋SO2－4。2.配合物异构现象(1)产生异构现象的原因①含有□10两种或□11两种以上配位体。②配位体在□12空间的排列方式不同。(2)分类顺式异构体同种配位体处于相邻位置反式异构体同种配位体处于对角位置(3)异构体的性质顺、反异构体在颜色、极性、在水中的溶解性、活性等方面都有差异。顺式、反式Pt(NH3)2Cl2的性质差异如下表：配合物颜色极性在水中的溶解性抗癌活性-2-(100g水中)顺式Pt(NH3)2Cl2□13棕黄色极性0.2577g□14有活性反式Pt(NH3)2Cl2淡黄色□15非极性0.0366g无活性二、配合物的形成实验操作步骤实验现象三支试管中先生成蓝色沉淀之后随浓氨水的滴入，沉淀逐渐溶解，溶液最后变为深蓝色相关反应Cu2＋＋2NH3·H2OCu(OH)2↓＋2NH＋4Cu(OH)2＋4NH3·H2O[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O三、配合物的应用1.在实验研究中，常用形成配合物的方法来□01检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。2.在生产中，配合物被广泛应用于□02染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。3.在许多尖端领域如□03激光材料、超导材料、抗癌药物的研究，催化剂的研制等方面，配合物发挥着越来越大的作用。1.在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的？该化学键如何表示？提示：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提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的，该离子可表示为。2.实验室配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？-3-提示：因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO3溶液中，会形成AgOH白色沉淀，当氨水过量时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配离子，配离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解。3.冶炼金的废水不能任意排放，排放前必须处理。为什么？提取Au的原理为4Au＋8CN－＋2H2O＋O24[Au(CN)2]－＋4OH－，再用Zn还原成单质金：Zn＋2[Au(CN)2]－2Au＋[Zn(CN)4]2－。提示：炼金废水中含有配离子[Au(CN)2]－和[Zn(CN)4]2－，它们可电离出有毒的CN－，当H＋与CN－结合生成HCN，毒性更强，可导致鱼类等水生物死亡，因此不能任意排放。教师点拨区对应学生用书P055一、配合物的组成和结构1.配合物的组成(1)中心原子：提供空轨道接受孤电子对的原子叫中心原子。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，如Cu2＋、Zn2＋等。(2)配位体：提供孤电子对的离子或分子叫配位体，可以是阴离子或中性分子。如Cl－、NH3、H2O等。配位体中直接同中心原子配位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，通常是ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子等。(3)配位数：作为配位体直接与中心原子结合的离子或分子的数目，即形成的配位键的数目称为配位数。如：[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。(4)配离子的电荷数：配离子的电荷数等于中心离子和配位体电荷数的代数和。如[CuCl4]2－带2个单位的负电荷是由于1个Cu2＋带2个单位正电荷、4个Cl－共带4个单位的负电荷的缘故。(5)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阳离子或阴离子称为外界。配合物在水溶液中电离成内界和外界两部分。如：[Cu(NH3)4]SO4[Cu(NH3)4]2＋＋SO2－4，而内界离子电离程度很小，如[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3。以[Cu(NH3)4]SO4和K4[Fe(CN)6]为例，配合物的组成可以表示如下：-4-2.配合物的结构和性质(1)[Ag(NH3)2]＋的形成配离子[Ag(NH3)2]＋是由中心离子Ag＋与配位体NH3通过配位键结合形成的，这种配位键的本质是中心离子(或原子)提供空轨道来接受配位体上的孤电子对而形成配位键。(2)不同配位数的配合物离子的空间构型配位数空间构型结构示意图实例2直线形[Ag(NH3)2]＋4四面体形[Zn(NH3)4]2＋、[CoCl4]2－平面四边形[Ni(CN)4]2－、[Cu(NH3)4]2＋6正八面体[AlF6]3－、[Co(NH3)6]3＋(3)顺铂和反铂的性质差异含有2种或2种以上配位体的配合物，若配位体在空间的排列方式不同，就能形成几种不同构型的配合物，其结构不同，性质也有差异，互为同分异构体。例如，配合物Pt(NH3)2Cl2的中心离子是Pt2＋，配位体是NH3和C1－，它有顺式和反式两种异构体：Pt(NH3)2Cl2为平面结构，2个相同的配位体在Pt原子的同一侧的称为顺式(常称为“顺-5-铂”)，不在同一侧的称为反式(常称为“反铂”)。[练习与实践]1.具有6个配体的Co3＋的配合物CoClm·nNH3，若1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，则m、n的值是()A.m＝1，n＝5B.m＝3，n＝4C.m＝5，n＝1D.m＝4，n＝5答案B解析此题中与AgNO3作用的Cl－(1mol)不是来自配体，而是与配离子结合的游离Cl－(外界)。因此，根据电荷守恒，中心原子为Co3＋，Cl－应为3mol，其中作为外界的Cl－1mol，作为配体的Cl－为2mol，共6个配体，所以作为配体的NH3为4mol。2.配合物CoCl3·5NH3·H2O有A、B两种形式。试根据下面的实验结果，确定它们的配离子、中心离子和配位体。(1)A和B的水溶液呈微酸性，向其中加入强碱并加热至沸腾，有NH3放出，同时有Co2O3的沉淀。(2)向A和B的溶液中，加入AgNO3后均有AgCl沉淀。(3)沉淀过滤后，再加AgNO3均无变化，但加热至沸腾，B溶液又有AgCl沉淀生成，其沉淀量为原来B溶液的一半。答案A：[Co(NH3)5·H2O]Cl3，配离子为[Co(NH3)5·H2O]3＋，中心离子为Co3＋，配位体为NH3、H2OB：[Co(NH3)5Cl]Cl2·H2O，配离子为[Co(NH3)5Cl]2＋，中心离子为Co3＋，配位体为NH3、Cl－。解析根据实验(1)可知两种物质配离子被破坏，而放出NH3。根据(2)可知：Cl－为外界，加AgNO3后有沉淀析出。由(3)可知：A再滴加AgNO3，加热前后无变化，证明Cl－全是外界，而B再滴加AgNO3加热后，沉淀量为原来的一半，证明有2个Cl－在外界，1个Cl－在内界，所以A为[Co(NH3)5·H2O]Cl3，B为[Co(NH3)5Cl]Cl2·H2O。二、配合物的应用1.工业生产中的应用提取贵金属(湿法冶金)：Au与NaCN在氧化气氛中生成[Au(CN)2]－配离子，将金从难溶的矿石中溶解与其不溶物分离，再用Zn粉作还原剂置换得到单质金：4Au＋8NaCN＋2H2O＋O24Na[Au(CN)2]＋4NaOHZn＋2[Au(CN)2]－[Zn(CN)4]2－＋2Au-6-2.定量分析中的应用(1)检验离子的特效试剂：通常利用鳌合剂与某些金属离子生成有色的配合物，作为检验这些离子的特征反应。如K4[Fe(CN)6]与Fe3＋生成特征的蓝色沉淀或KSCN与Fe3＋生成血红色溶液，鉴定Fe3＋。(2)隐藏剂(掩蔽剂)：多种金属离子共同存在时，要测定其中一种金属离子，由于其他金属离子往往会与试剂发生同类型反应而干扰测定，因此常用配合物来防止杂质离子的干扰。例如Fe3＋的存在会影响比色法测定Co2＋，若在溶液中加入掩蔽剂NaF，使共存的Fe3＋生成稳定的无色[FeF6]3－，从而排除Fe3＋的干扰。3.在合成中的应用(1)配合催化剂活性高，选择性好，在合成工业中用途广泛。(2)在生物固氮中应用配合物。4.在生物体中的应用许多酶的作用与其结构中含有形成配合物的金属离子有关。[练习与实践]3.下列过程与配合物无关的是()A.向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液出现血红色B.用Na2S2O3溶液溶解照相底片上没有感光的AgBrC.向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色加深D.向AgNO3溶液中逐滴加入氨水溶液，先出现沉淀，继而沉淀消失答案C解析A中形成[Fe(SCN)n](3－n)＋，B中形成可溶性的配合物Na3[Ag(S2O3)2]，D中先生成AgOH沉淀，当氨水过量时生成[Ag(NH3)2]＋，C中发生2FeCl2＋Cl22FeCl3，与配合物无关。4.锌和铝都是较活泼金属，其氢氧化物既可溶于强酸又能溶于强碱溶液。但氢氧化铝不溶于氨水，而氢氧化锌能溶于氨水，生成配合物离子[Zn(NH3)4]2＋。回答下列问题：(1)单质铝溶于氢氧化钠溶液后，溶液中铝元素的存在形式为________(用化学式表示)；(2)Zn和氢氧化钠溶液反应的化学方程式为__________________________。(3)下列各组中的两种溶液，用相互滴加的实验方法即可鉴别的是______________。①硫酸铝和氢氧化钠溶液②硫酸铝溶液和氨水③硫酸锌和氢氧化钠溶液④硫酸锌溶液和氨水(4)写出向可溶性锌盐溶液中逐滴加入氨水过程中发生反应的离子方程式____________________________________________________________________________________________________________________________，试解释在实验室不适宜用可溶性锌盐和氨水反应制备氢氧化锌的原因________________________________________________________________________________________________________-7-________________________________________________________。(5)实验室一瓶AlCl3溶液中混有少量Zn2＋，如何提纯？_______________________________________________________________________________________。答案(1)AlO－2(2)Zn＋2NaOHNa2ZnO2＋H2↑(3)①③④(4)Zn2＋＋2NH3·H2OZn(OH)2↓＋2NH＋4，Zn(OH)2＋4NH3·H2O[Zn(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O可溶性锌盐与氨水反应产生的Zn(OH)2沉淀可溶于过量的氨水中生成[Zn(NH3)4]2＋，氨水的量不容易控制(5)在混有少量Zn2＋的AlCl3溶液中加入氨水到生成的沉淀不再减少为止，过滤出沉淀，用蒸馏水洗净，然后再加入适量的盐酸将沉淀溶解解析Al与NaOH反应的化学方程式为2Al＋2NaOH＋2H2O2NaAlO2＋3H2↑，依此类比可写出锌与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为Zn＋2NaOHNa2ZnO2＋H2↑。两两相互滴加时发生的反应现象不同才可以进行鉴别，如将少量硫酸铝溶液滴入氢氧化钠溶液中不产生白色沉淀，而将少量氢氧化钠溶液滴入硫酸铝溶