1、1第二单元 配合物的形成和应用第 1课时 配合物的形成与空间构型学习目标定位 1.认识简单配合物的概念、基本组成及形成条件。2.能够根据配位数及中心原子轨道杂化类型判断配离子的空间构型。一、配合物的形成1按表中实验操作步骤完成实验，并填写下表：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，最后变为深蓝色溶液。结论 生成 Cu(OH)2蓝色沉淀且溶于浓氨水(1)写出上述反应的离子方程式。答案 Cu 2 2NH 3H2O=Cu(OH)22NH ，4Cu(OH)24NH 3H2O=Cu(NH3)42 2OH 4H 2O(2)Cu(NH3)42 (配离子)的形成：氨分
2、子中氮原子的孤电子对进入 Cu2 的空轨道，Cu 2与 NH3分子中的氮原子通过共用氮原子提供的孤电子对形成配位键。配离子Cu(NH 3)42 可表示为下图所示结构。2配位化合物：由提供孤电子对的配位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，简称配合物。如Cu(NH 3)4SO4、Ag(NH 3)2OH等均为配合物。3配合物Cu(NH 3)4SO4的组成如下图所示：2(1)中心原子是提供空轨道接受孤电子对的金属离子(或原子)。中心原子一般都是带正电荷的阳离子，过渡金属离子最常见的有 Fe3 、Ag 、Cu 2 、Zn 2 等。(2)配位体是提供孤电子对的阴离子或分子，如 Cl 、NH
3、 3、H 2O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，如 NH3中的 N原子，H2O分子中的 O原子等。(3)配位数是直接与中心原子形成的配位键的数目。如Fe(CN) 64 中 Fe2 的配位数为 6。(4)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。1形成配合物的中心原子 离子 必须存在空轨道，配位体一般都存在着孤电子对。当配位体接近中心原子时，为了增加成键能力，中心原子用能量相近的空轨道杂化，配位体的孤电子对填到中心原子已杂化的空轨道中形成配离子。配离子的空间构型、配位数及稳定性等主要决定于杂
4、化轨道的数目和类型。2配合物可看作盐类，若内界为阳离子，外界必为阴离子。若内界为阴离子，外界必为阳离子。一般情况下，外界和内界可完全电离。例 1 0.01mol 氯化铬(CrCl 36H2O)在水溶液中用过量 AgNO3处理，产生 0.02molAgCl沉淀，此氯化铬最可能为( )ACr(H 2O)6Cl3BCr(H 2O)5ClCl2H2OCCr(H 2O)4Cl2Cl2H2ODCr(H 2O)3Cl33H2O答案 B解析 根据题意知，氯化铬(CrCl 36H2O)和氯化银的物质的量之比是 12，根据氯离子守恒知，一个氯化铬(CrCl 36H2O)中含有 2个氯离子，剩余的 1个氯离子是配位
5、体，所以氯化铬(CrCl 36H2O)的化学式可能为Cr(H 2O)5ClCl2H2O，故选 B。例 2 回答下列问题：(1)配合物Ag(NH 3)2OH的中心原子是_，配位原子是_，配位数是_，它的电离方程式是_。(2)向盛有少量 NaCl溶液的试管中滴入少量 AgNO3溶液，再加入氨水，观察到的现象是_。(3)解释加入氨水后，现象发生变化的原因_。答案 (1)Ag N 23Ag(NH3)2OH=Ag(NH3)2 OH (2)产生白色沉淀，加入氨水后，白色沉淀溶解(3)AgCl存在微弱的溶解平衡：AgCl(s) Ag (aq)Cl (aq)，向其中滴加氨水，Ag 与NH3能发生如下反应：Ag
6、 2NH 3=Ag(NH3)2 ，会使沉淀溶解平衡向右移动，最终因生成Ag(NH 3)2Cl而使沉淀溶解解析 在配合物Ag(NH 3)2OH中，中心原子是 Ag ，配位原子是 NH3分子中的 N原子，配位数是 2。由于配合物的内界是以配位键形成的，一般不电离，而内界和外界之间是通过离子键结合的，可以完全电离。二、配合物的空间构型1配离子的空间构型主要决定于杂化轨道的数目和类型。填写下表：配离子 配位数 杂化轨道类型 空间构型Ag(NH3)2 2 sp 直线形Cu(CN)32 3 sp2 平面三角形Zn(NH3)42 4 sp3 四面体型2.配合物 Pt(NH3)2Cl2的中心原子是 Pt2 ，
7、配位体是 NH3和 Cl 。(1)Pt(NH3)2Cl2为平面正方形构型，2 个相同的配位体在 Pt原子的同一侧的称为顺式(常称为“顺铂”)，不在同一侧的称为反式(常称为“反铂”)。分别写出其结构简式。答案 顺式 反式(2)顺式、反式 Pt(NH3)2Cl2的性质如下表所示：配合物 颜色 极性 在水中的溶解性 抗癌活性A 棕黄色 极性 0.2577g/100gH2O 有活性B 淡黄色 非极性 0.0366g/100gH2O 无活性则配合物 A是顺式 Pt(NH3)2Cl2，配合物 B是反式 Pt(NH3)2Cl2(填“反式”或“顺式”)。(3)结论：含有 2种或 2种以上配位体的配合物，若配位
8、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。(1)在判断配合物的空间构型时，首先要确定中心原子的轨道杂化类型，结合典型实例的结构示意图再判断其空间构型。(2)如果给定配合物的空间构型，则可推测中心原子的轨道杂化类型。4例 3 已知 Zn2 的 4s和 4p轨道可以形成 sp3型杂化轨道，那么ZnCl 42 的空间构型为( )A直线形 B平面正方形C正四面体型 D正八面体型答案 C解析 本题考查杂化轨道类型与配合物的空间构型的关系。Zn 2 的 4s和 4p轨道形成的 4个 sp3杂化轨道，与 4个 Cl 形成 4个配位键，所以ZnCl 42
9、的空间构型为正四面体型。1下列不属于配位化合物的是( )A六氟合铝酸钠：Na 3AlF6B氢氧化二氨合银：AgNH 32OHC六氟合铁酸钾：K 3FeF6D十二水硫酸铝钾：KAl(SO 4)212H2O答案 D2下列配合物的配位数是 6的是( )AK 2Co(SCN)4 BFe(SCN) 3CNa 3AlF6 DCu(NH 3)4Cl2答案 C解析 K 2Co(SCN)4中 Co2 的配位数是 4；Fe(SCN) 3中 Fe3 的配位数是 3；Na 3AlF6中Al3 的配位数是 6；Cu(NH 3)4Cl2中 Cu2 的配位数是 4。3向盛有少量 NaCl溶液的试管中滴入少量 AgNO3溶液
10、，再加入氨水。下列关于实验现象的叙述不正确的是( )A先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失B生成的沉淀为 AgCl，它不溶于水，但溶于氨水，重新电离成 Ag 和 ClC生成的沉淀是 AgCl，加入氨水后生成了可溶性的配合物Ag(NH 3)2ClD若向 AgNO3溶液中直接滴加氨水，产生的现象也是先出现白色沉淀后沉淀消失答案 B54有组成不同的 3种含铂配合物，分别是 H2PtCl4(OH)2、(NH 4)2PtCl6和 H2PtCl2(OH)4，在液氨中它们之间有如下的转化关系：2H 2PtCl4(OH)22NH 3=(NH4)2PtCl6H 2PtCl2(OH)4。关于这 3种含铂化合物的
11、说法正确的是( )AH 2PtCl2(OH)4具有很强的碱性B3 种含铂化合物的配位数均为 6C3 种含铂化合物都属于共价化合物D3 种含铂配合物中 Pt的化合价不同答案 B5Zn(NH 3)42 是四面体构型，Zn(NH 3)4SO4中 Zn2 与 NH3以_相结合，形成配合物的内界为_，_为配合物的外界。Zn 2 接受 4个 NH3分子中氮原子提供的孤电子对，形成_个配位键；Zn 2 提供 4个空_杂化轨道接受孤电子对，是_；NH 3分子中的氮原子提供孤电子对，是配位原子，NH 3分子是_；Zn(NH 3)42 中 Zn2 的配位数是_。答案 配位键 Zn(NH 3)42 SO 4 sp
12、3 中心原子 配位体 424对点训练题组一 配合物的形成与判断1向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。下列对此现象说法正确的是( )A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后 Cu2 的浓度不变B沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子Cu(NH 3)42C向反应后的溶液中加入乙醇，溶液没有发生变化D在Cu(NH 3)42 离子中，Cu 2 提供孤电子对，NH 3提供空轨道答案 B解析 硫酸铜溶液中加入氨水先生成蓝色沉淀氢氧化铜，继续加入氨水生成Cu(NH 3)42 ，铜离子浓度减小；加入乙醇后有深蓝色晶体Cu(NH 3)4SO4H2O析出；在
13、Cu(NH 3)42中，NH 3分子的氮原子提供孤电子对，Cu 2 提供空轨道。2下列物质不是配合物的是( )AK 2Co(SCN)4 BFe(SCN) 3CCuSO 45H2O DNH 4Cl答案 D解析 A 项，钴离子提供空轨道、硫氰根离子提供孤电子对而形成配位键，所以该物质属6于配合物；B 项，铁离子提供空轨道、硫氰根离子提供孤电子对而形成配位键，所以该物质为配合物；C 项，铜离子提供空轨道、水分子中氧原子提供孤电子对而形成配位键，所以该物质属于配合物；D 项，铵根离子中 N原子含有孤电子对，氢离子提供空轨道，形成配位键，配合物的中心原子(或离子)提供空轨道，NH 不是配离子，所以 NH
14、4Cl不是配合4物。题组二 配合物的组成3下列组合中，中心离子的电荷数和配位数均相同的是( )AKAg(CN) 2、Cu(NH 3)4SO4BNi(NH 3)4Cl2、Ag(NH 3)2ClCAg(NH 3)2Cl、Cu(NH 3)2Cl2DNi(NH 3)4Cl2、Cu(NH 3)4SO4答案 D4Co(NH 3)5Cl2 配离子，中心离子的配位数是( )A1B2C4D6答案 D解析 Co(NH 3)5Cl2 中，Co 3 为中心离子提供空轨道，Cl 、NH 3为配体提供孤电子对，有一个氯离子和五个氨分子做配体，配位数为 6。5关于下列说法正确的是( )A配合物Zn(NH 3)4Cl2配位数
15、为 6B配合物Zn(NH 3)4Cl2中，配体为 NH3和 Cl ，Zn(NH 3)42 为内界C配合物Zn(NH 3)4Cl2中 Zn2 和 NH3以离子键结合D在 NH 和 Fe(CO)5中都存在配位键4答案 D解析 A 项，配合物Zn(NH 3)4Cl2内界有 4个氨分子做配体，所以配位数为 4，故 A错误；B项，配合物Zn(NH 3)4Cl2中，配体为 NH3，Zn(NH 3)42 为内界，故 B错误；C 项，配合物Zn(NH 3)4Cl2中 Zn2 和 NH3以配位键结合，故 C错误；D 项，在 NH 中，氮原子提供孤4电子对，氢离子有空轨道，它们之间形成配位键，Fe(CO) 5中铁
16、提供空轨道，CO 提供孤电子对，它们也形成配位键，故 D正确。6由配位键形成的Pt(NH 3)62 和PtCl 42 中，其中心离子的化合价分别为( )A2、2 B6、2C4、2 D2、2答案 D解析 配体 NH3是中性分子、不带电，故Pt(NH 3)62 中 Pt为2 价；而 Cl 作为配体，带 1个单位负电荷，故PtCl 42 中 Pt为2 价。77关于化学式为TiCl(H 2O)5Cl2H2O的配合物的下列说法中正确的是( )A配位体是 Cl 和 H2O，配位数是 9B中心离子是 Ti4 ，配离子是TiCl(H 2O)52C内界和外界中的 Cl 的数目比是 12D加入足量 AgNO3溶液
17、，所有 Cl 均被完全沉淀答案 C8向含有 1mol配合物Co(NH 3)5ClCl2的溶液中加入足量的 AgNO3溶液，生成氯化银沉淀的物质的量是( )A0mol B1molC2mol D3mol答案 C解析 在配合物Co(NH 3)5ClCl2中，有一个氯离子在内界，有两个氯离子在外界，溶液中能与银离子反应生成沉淀的是在外界的氯离子，由此可推断 1 mol配合物Co(NH 3)5ClCl2的溶液中加入足量的 AgNO3溶液，生成氯化银沉淀的物质的量是 2 mol。题组三 配合物的空间构型9在Ag(NH 3)2 中，Ag 与配位体形成配位键时，其杂化轨道类型是( )AspBsp 2Csp 3
18、Ddsp 2答案 A解析 Ag 是以空的 5s、5p 轨道形成 sp杂化轨道，接受 NH3提供的孤电子对。10铂的两种化合物 a和 b，其中 a为 ，b 为 。实验测得 a和 b具有不同的特性：a 具有抗癌作用，而 b没有。则下列关于 a、b 的叙述正确的是( )a 和 b属于同一种物质a 和 b互为同分异构体a 和 b的空间构型是平面四边形a 和 b的空间构型是四面体ABCD答案 C解析 本题考查配合物的异构体的相关知识。因为 a和 b具有不同的特性，所以 a和 b一定不是同一种物质；性质不同说明结构不同，而 a和 b的分子式相同，故二者互为同分异构体；a 和 b若为四面体，则没有这两种异构
19、体，因此 a和 b只能是平面四边形。11下列说法中错误的是( )8A当中心原子的配位数为 6时，物质常呈八面体空间结构BAg(NH 3)2 中 Ag 提供空轨道C配位数为 4的配合物均为正四面体结构D已知Cu(NH 3)22 的中心原子采用 sp杂化，则它们的空间构型为直线形答案 C12已知Co(NH 3)63 的空间结构如图，其中数字处的小圆圈表示 NH3分子，且相邻的 NH3分子间的距离相等，Co 3 离子位于八面体的中心，若其中两个 NH3被 Cl 取代，所形成的Co(NH3)4Cl2 有( )A2 种 B3 种 C4 种 D5 种答案 A解析 该配离子的空间结构是正八面体，正八面体六个
20、顶点的位置是对称等同的，选取其中一个取代，剩余位置有两种，所以二元取代产物也就是两种。综合强化13回答下列问题：(1)Cu(NH3)42 中存在的化学键类型有_(填字母)。A配位键 B极性共价键C非极性共价键 D离子键(2)Cu(NH3)42 具有对称的空间构型，Cu(NH 3)42 中的两个 NH3被两个 Cl 取代，能得到两种不同结构的产物，则Cu(NH 3)42 的空间构型为_。(3)某种含 Cu2 的化合物可催化丙烯醇制备丙醛：HOCH 2CH=CH2CH3CH2CHO。在丙烯醇分子中发生某种方式杂化的碳原子数是丙醛分子中发生同样方式杂化的碳原子数的 2倍，则这类碳原子的杂化方式为_。
21、答案 (1)AB (2)平面正方形 (3)sp 2解析 (1)Cu(NH 3)42 中铜离子与氨分子之间的化学键是配位键，氨分子内部的化学键是极性共价键。(3)HOCH 2CH=CH2中的 C原子，有一个采取 sp3杂化，两个采取 sp2杂化；CH3CH2CHO中的 C原子有两个采取 sp3杂化，一个采取 sp2杂化。14(1)水分子在特定条件下容易得到一个 H ，形成水合氢离子(H 3O )。下列对上述过程的描述不合理的是_(填字母)。a氧原子的杂化类型发生了改变9b微粒的空间构型发生了改变c微粒的化学性质发生了改变d微粒中 HOH的键角发生了改变(2)配离子Cu(NH 3)2(H2O)22
22、 的中心离子是_，配位体是_，配位数为_。(3)过渡元素钴有两种化学式均为 Co(NH3)5BrSO4的配合物，且配位数均为 6，它们分别溶解于水时电离出的阳离子的化学式可能为_和_。鉴别两者的实验方法是分别取样并滴加_(填化学式)溶液。答案 (1)a (2)Cu2 NH 3、H 2O 4(3) Co(NH 3)5Br2 Co(NH 3)5SO4 BaCl 2(或AgNO3)解析 (1)H 2O分子中氧原子采取 sp3杂化形成 4个杂化轨道，孤电子对占据 2个 sp3杂化轨道，由于孤电子对的排斥作用使水分子为 V形；H 3O 中氧原子采取 sp3杂化形成 4个杂化轨道，孤电子对占据 1个 sp
23、3杂化轨道，由于孤电子对的排斥作用，使 H3O 为三角锥型。因此 H2O与 H3O 的键角不同，微粒的空间构型不同。H 2O和 H3O 结构不同，化学性质不同。(2)由书写形式可以看出其中心离子是 Cu2 ，配位体是 H2O、NH 3，配位数为 4。(3)由 配 合 物 配 位 数 均 为 6可 知 溶 于 水 电 离 出 的 阳 离 子 可 能 是 Co(NH3)5Br2 和 Co(NH3)5SO4 ，可根据外界离子进行鉴别。15Cu 2 能与 NH3、H 2O、OH 、Cl 等形成配位数为 4的配合物。(1)向 CuSO4溶液中加入过量 NaOH溶液可生成 Na2Cu(OH)4。画出Cu(
24、OH) 42 中的配位键：_。Na 2Cu(OH)4中除了配位键外，还存在的化学键类型有_(填字母)。A离子键 B金属键C极性共价键 D非极性共价键(2)金属铜单独与氨水或过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液发生如下反应：CuH 2O24NH 3=Cu(NH3)42 2OH 。其原因是_。(3)Cu2 可以与乙二胺(H 2NCH2CH2NH2)形成配离子，如下图：H、O、N 三种元素的电负性从大到小的顺序为_。乙二胺分子中 N原子成键时采取的杂化类型是_10_。答案 (1) AC (2)过氧化氢可氧化 Cu生成 Cu2 ，氨分子与Cu2 形成配位键 (3)ONH sp 3解析 (1)Cu 2 含有空轨道，OH 含有孤电子对，可形成配位键，Cu(OH) 42 中 1个Cu2 与 4个 OH 形成配位键，可表示为 ；Na 2Cu(OH)4为离子化合物，含有离子键，并且 OH键为极性共价键。(2)过氧化氢可氧化 Cu生成 Cu2 ，Cu 2 与氨分子能形成配位键。(3)同周期，从左到右，元素的电负性逐渐增大，则电负性 ON，三种元素中 H的电负性最弱，则电负性 ONH；乙二胺分子中 N原子采取 sp3杂化。
