高中化学专题4分子空间结构与物质性质第二单元配合物的形成和应用第2课时学案苏教版选修30115232docx.docx

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第二单元　配合物的形成和应用

第2课时　配合物的性质与应用

[学习目标定位]　知道配合物的形成对物质性质的影响，会分析配合物在生活、生产和科学实验中的应用。

一、配合物的形成对性质的影响

1．颜色的改变

当简单离子形成配离子时其性质往往有很大的差异。

颜色发生变化就是一种常见的现象，据此可以判断配离子是否生成。

如Fe3＋与SCN－在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子（血红色），反应的离子方程式为Fe3＋＋nSCN－===[Fe（SCN）n]（3－n）＋。

2．溶解度的改变

一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物可以依次溶解于过量的Cl－、Br－、I－、CN－和氨中，形成可溶性的配合物。

（1）如难溶的AgCl可溶于过量的浓盐酸和氨水中，形成配合物，反应的离子方程式分别为

AgCl＋HCl（浓）===[AgCl2]－＋H＋；

AgCl＋2NH3===[Ag（NH3）2]＋＋Cl－。

（2）Cu（OH）2沉淀易溶于氨水中，反应的离子方程式为

Cu（OH）2＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O。

3．溶液的酸碱性强弱的改变

氢氟酸是一种弱酸，若通入BF3或SiF4气体，由于生成了HBF4、H2SiF6而使溶液成为强酸溶液。

配位体与中心原子配合后，可以使其酸性或碱性增强，如Cu（OH）2＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O碱性增强。

4．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。

例如，血红素中的Fe2＋与CO分子形成的配位键比Fe2＋与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2＋与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。

（1）中心原子和配位体之间通过配位键结合，一般很难电离。

（2）配位键越强，配合物越稳定。

当中心原子相同时，配合物的稳定性与配位体的性质有关。

（3）配离子的电荷数＝中心原子和配位体总电荷的代数和。

例1

　向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（　　）

A．[Co（NH3）4Cl2]ClB．[Co（NH3）3Cl3]

C．[Co（NH3）6]Cl3D．[Co（NH3）5Cl]Cl2

答案　B

解析　在配合物中，内界以配位键结合很牢固，难以在溶液中电离；而内界和外界之间以离子键相结合，在溶液中能够完全电离。

不难看出A、C、D三项中配合物在水中均电离产生Cl－，而B项无外界离子，不能电离。

例2

　向盛有少量氯化钠溶液的试管中滴加少量硝酸银溶液，生成白色沉淀；再向试管中滴加浓氨水，沉淀溶解。

（1）写出上述实验中发生反应的化学方程式：

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

（2）在上述实验发生化学反应所涉及的物质中，属于配合物的是__________________（写名称）。

（3）在上述实验中，生成白色沉淀的原因是________________________________；白色沉淀溶解的原因是____________________________________。

（4）欲将混合在同一溶液中的Al3＋、Ag＋分离开来，可选择一种试剂，它是____________。

答案　

（1）①NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3

②AgCl＋2NH3·H2O===[Ag（NH3）2]Cl＋2H2O

（2）氯化二氨合银

（3）AgCl难溶于水（或AgCl在水中溶解度小）

[Ag（NH3）2]Cl或[Ag（NH3）2]＋更稳定

（4）浓氨水

解析　本题考查配合物的简单知识。

氯化银难溶于水，氯化钠与硝酸银在溶液里反应生成的白色沉淀是氯化银。

由配合物[Ag（NH3）2]OH知，氯化银溶于氨水的原因应是生成了稳定性更强的配合物[Ag（NH3）2]Cl。

已知[Ag（NH3）2]OH读作氢氧化二氨合银，则[Ag（NH3）2]Cl应读作氯化二氨合银。

向Al3＋、Ag＋的混合溶液中滴加氨水至过量，发生化学反应：

Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

，Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH

，AgOH＋2NH3·H2O===[Ag（NH3）2]＋＋OH－＋2H2O。

二、配合物的应用

1．检验Fe3＋常用的方法是什么？

检验有机物分子中含有醛基常用的试剂有哪些？

答案　检验Fe3＋常用的方法：

取待测溶液少许，加KSCN溶液，若溶液变为血红色，则含有Fe3＋。

检验醛基常用试剂：

银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液。

2．冶炼金的废水不能任意排放，排放前必须处理。

为什么？

已知：

提取Au的原理为

4Au＋8CN－＋2H2O＋O2===4[Au（CN）2]－＋4OH－

再用Zn还原成单质金：

Zn＋2[Au（CN）2]－===2Au＋[Zn（CN）4]2－。

答案　炼金废水中含有配合物[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。

3．为什么Au不能溶于浓HNO3、浓HCl和浓H2SO4，但可溶于王水？

答案　金能溶于王水是因为Au与王水发生如下反应：

Au＋4HCl＋HNO3===H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O

4．为什么工业水进入锅炉前都要用三聚磷酸钠处理？

答案　工业水中含有较多的Ca2＋、Mg2＋等离子，长时间煮沸会生成水垢，加入三聚磷酸钠（Na5P3O10）后三聚磷酸根离子可与Ca2＋、Mg2＋等离子结合生成可溶性稳定配合物，可防止水垢的沉积，以确保锅炉安全。

配合物的应用

（1）在实验研究中，人们常用形成配合物的方法来检验金属离子、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染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。

（3）在许多尖端研究领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制等方面，配合物发挥的作用也越来越大。

（4）配合物与生物固氮；许多酶的作用与其结构中含有形成配位键的金属离子有关。

例3

　向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。

该反应可以用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe（SCN）3＋3KCl表示。

（1）该反应的类型是________________________，生成物中KCl既不是难溶物、难电离物质，也不是易挥发物质，则该反应之所以能够进行是由于生成了____________________________

________________________________________________的Fe（SCN）3。

（2）向上述血红色溶液中继续加入浓KSCN溶液，溶液血红色加深，这是由于______（填字母）。

a．与Fe3＋配合的SCN－数目增多

b．血红色离子的数目增多

c．血红色离子的浓度增大

答案　

（1）复分解反应　难电离　

（2）c

解析　两种化合物之间相互交换成分，生成另外两种化合物的反应是复分解反应。

该反应进行的条件为有气体、沉淀或难电离物质生成。

颜色的深浅与有色物质的浓度有关。

例4

　某配合物的摩尔质量为260.6g·mol－1，按质量分数计，其中铬元素占20.0%，氨占39.2%，氯元素占40.8%；取25.00mL浓度为0.0520mol·L－1的该配合物的水溶液用0.1210mol·L－1的AgNO3溶液滴定，达到终点时，耗去AgNO3溶液32.50mL。

滴加NaOH溶液使该化合物的溶液呈强碱性并加热，未检验到NH3的逸出。

求该配合物的化学式。

答案　由铬元素、氨、氯元素的质量分数之和为100%可知该物质不含其他成分，由此可得出它们的物质的量之比为n（Cr）∶n（NH3）∶n（Cl）＝

∶

∶

≈1∶6∶3。

结合该物质的摩尔质量，又因为1mol配合物里所含的可电离的Cl－为

mol≈3mol，所以该配合物为[Cr（NH3）6]Cl3。

解析　可先根据铬元素、氨、氯元素的质量分数求出它们在配合物中的物质的量之比，再根据Cl－与Ag＋的反应求出处于外界的Cl－的数目，便可求出该配合物的化学式。

（1）生成配合物导致体系颜色的变化或物质溶解度变化的情况常常用于离子（或物质）的检验、分离某些混合物等。

（2）确定配合物化学式的方法思路：

确定各成分（离子、原子、分子）的物质的量之比（依据方程式、关系式、电荷守恒、质量守恒等）→确定各成分的位置。

1．在[Co（NH3）6]3＋中，与中心原子形成配位键的原子是（　　）

A．N原子B．H原子

C．Co原子D．N、H两种原子

答案　A

解析　在[Co（NH3）6]3＋中，配位体是NH3，用N原子上的孤电子对与Co3＋配位。

2．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，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6

B．该配合物可能是平面正方形结构

C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位

D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子与Pt4＋不配位

答案　C

解析　在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，以强碱处理无NH3放出，说明Cl－、NH3均处于配合物的内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，A、D错误，C正确；因为配位体在中心原子周围配位时采取对称分布状态以达到能量上的稳定状态，Pt4＋配位数为6，则其立体构型为八面体型，B错误。

3．向含等物质的量的[Co（NH3）4Cl2]Cl、[Co（NH3）6]Cl3、[Co（NH3）5Cl]Cl2的溶液中分别加入过量的AgNO3溶液，生成AgCl沉淀的质量比是（　　）

A．1∶2∶3B．2∶1∶3

C．1∶3∶2D．3∶2∶1

答案　C

解析　在配合物外界中的Cl－易发生电离，电离后与AgNO3发生反应Ag＋＋Cl－===AgCl↓，而内界中配离子难以电离，不与AgNO3反应。

4．已知Zn（OH）2是一种两性氢氧化物，若将溶液中的Zn2＋和Al3＋分离，下列试剂中最合适的是（　　）

A．盐酸B．硝酸

C．氢氧化钠溶液D．氨水

答案　D

解析　Zn2＋和Al3＋的分离：

由于Zn（OH）2和Al（OH）3均为两性氢氧化物，不能用酸、碱加以区分，但Zn2＋可与过量氨水反应，生成[Zn（NH3）4]2＋，Al3＋无此性质，可选用氨水为试剂，生成沉淀Al（OH）3，保留在溶液中的离子为[Zn（NH3）4]2＋。

5．无水CoCl2为深蓝色，吸水后变为粉红色的水合物，水合物受热后又变成无水CoCl2，故常在实验室中用作吸湿剂和空气湿度指示剂。

CoCl2＋xH2OCoCl2·xH2O

　　　深蓝色　　　　粉红色

现有65g无水CoCl2，吸水后变成CoCl2·xH2O119g。

（1）水合物中x＝______________。

（2）若该化合物中Co2＋配位数为6，而且经定量测定得知内界和外界各占有Cl－个数比为1∶1，则其化学式可表示为__________________。

答案　

（1）6　

（2）[CoCl（H2O）5]Cl·H2O

解析　

（1）xH2O＋CoCl2===CoCl2·xH2OΔm

131＋18x　　18x

119g　　　　（119－65）g

＝

，

解得：

x＝6。

（2）该化合物CoCl2·6H2O中Co2＋配位数为6，而且经定量测定得知内界和外界各占有Cl－个数比为1∶1，即各有1个氯离子，则内界中含有1个氯离子和5个水分子；外界有1个氯离子，另外还有1个结晶水，所以化学式可表示为[CoCl（H2O）5]Cl·H2O。

[对点训练]

题组一　配合物的组成与结构

1．配位化合物的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。

请指出配合物[Cu（NH3）4]（OH）2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数（　　）

A．Cu2＋、NH3、＋2、4B．Cu＋、NH3、＋1、4

C．Cu2＋、OH－、＋2、2D．Cu2＋、NH3、＋2、2

答案　A

解析　配合物[Cu（NH3）4]（OH）2中，Cu2＋为中心离子，电荷数为＋2，NH3为配体，配位数为4。

2．CoCl3·4NH3用H2SO4溶液处理再结晶，SO

可以取代化合物中的Cl－，但NH3的含量不变，用过量的AgNO3处理该化合物，有氯总量的

以AgCl析出，这种配合物应该表示为（　　）

A．[Co（NH3）4]Cl3B．[Co（NH3）4Cl3]

C．[Co（NH3）4Cl]Cl2D．[Co（NH3）4Cl2]Cl

答案　D

解析　CoCl3·4NH3用H2SO4溶液处理再结晶，SO

可以取代化合物中的Cl－，但NH3的含量不变，说明NH3为内界，用过量的AgNO3处理该化合物，有氯总量的

以AgCl析出，说明有一个Cl－为外界，两个Cl－在内界，该配合物的中心离子是Co3＋，配体是NH3和Cl－，所以其化学式为[Co（NH3）4Cl2]Cl。

3．关于[Cr（H2O）4Br2]Br·2H2O的说法正确的是（　　）

A．配体为水分子，配原子为O，外界为Br－

B．中心离子的配位数为6

C．中心离子Cr3＋采取sp3杂化

D．中心离子的化合价为＋2

答案　B

4．实验室测定铁的含量可用络合剂邻二氮菲（

），它遇Fe2＋形成红色配合物，结构如下图，下面说法不正确的是（　　）

A．邻二氮菲中C和N均采用sp2杂化

B．该红色配离子中配位数为6

C．铁与氮之间的化学键为离子键

D．邻二氮菲中所有原子共平面

答案　C

解析　铁与氮之间的化学键为配位键。

题组二　配合物的性质与应用

5．下列各组离子中因有配离子生成而不能大量共存的是（　　）

A．K＋、Na＋、Cl－、NO

B．Mg2＋、Ca2＋、SO

、OH－

C．Fe2＋、Fe3＋、H＋、NO

D．Ba2＋、Fe3＋、Cl－、SCN－

答案　D

解析　A项中各离子能大量共存；B项中因生成沉淀而不能大量共存；C项中是由于发生氧化还原反应而不能大量共存；D项中Fe3＋与SCN－配合形成配离子[Fe（SCN）n]（3－n）＋而不能大量共存。

6．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AgBr

C．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液颜色加深

D．向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液，先出现白色沉淀，继而沉淀消失

答案　C

解析　A中形成[Fe（SCN）6]3－，B中形成可溶性的配合物Na3[Ag（S2O3）2]，D中先生成Al（OH）3沉淀，当NaOH过量时生成[Al（OH）4]－。

C中发生2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，与配合物无关。

7．下列大气污染物中，能与人体血红蛋白中的Fe2＋以配位键结合而引起中毒的气体是（　　）

A．SO2B．CO2C．NO2D．CO

答案　D

解析　CO能与人体血红蛋白中的Fe2＋以配位键结合，CO与血红蛋白中的Fe2＋配合的能力远远大于O2与血红蛋白中Fe2＋配合的能力，因此CO一旦与血红蛋白中的Fe2＋配合，O2就很难与血红蛋白中的Fe2＋配合，机体出现缺氧现象，即引起机体中毒。

8．已知NH3分子可与Cu2＋形成配位化合物离子[Cu（NH3）4]2＋，则除去硫酸铜溶液中的少量硫酸可选用的试剂是（　　）

A．NaOHB．NH3C．BaCl2D．Cu（OH）2

答案　D

解析　除去杂质时不能引入新杂质。

如果用NaOH，则引入Na＋；用BaCl2，则引入Cl－；NH3与Cu2＋可形成配离子；Cu（OH）2难溶，且发生反应：

H2SO4＋Cu（OH）2===CuSO4＋2H2O。

9．某物质的结构：

。

对该物质的分析判断正确的是（　　）

A．该物质是一个离子化合物

B．该物质的分子中只含有共价键、配位键两种作用力

C．该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子

D．该物质中C、N、O原子存在孤电子对

答案　C

解析　A项，该物质中只有共价键、配位键和氢键，没有离子键，不是离子化合物，故A错误；B项，该物质中除了有共价键、配位键外，还有分子内氢键，故B错误；C项，从图中可看出，有化学键的箭头指向Ni原子，所以该物质是一种配合物，其中Ni原子为中心原子，故C正确；D项，该物质中C原子的最外层电子均用来形成化学键，不存在孤电子对，故D错误。

10．有三个组成均为CrCl3·6H2O的配合物，甲为亮绿色，乙为暗绿色，丙为紫色，相同物质的量的甲、乙、丙的水溶液中加入足量的AgNO3溶液，析出AgCl的物质的量之比为2∶1∶3。

已知铬的配位数为6，下列说法正确的是（　　）

A．甲、乙、丙为同一物质

B．配体均为Cl－

C．铬元素均显＋3价

D．甲的化学式为[Cr（H2O）6]Cl3

答案　C

解析　由题意知，甲、乙、丙分子式相同，结构不同，属于不同的物质；由题意知：

此配合物中的配位数均是6，故配体除氯离子外，还有水；该化合物中铬元素化合价相同，均为＋3。

题组三　配合物的应用

11．在照相底片定影时，硫代硫酸钠溶液能溶解未起反应的溴化银，这是因为银离子与S2O

生成配离子，银离子的配位数为2，写出反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

生成的配合物中，内界是_______________________________________________，

中心原子是__________。

答案　AgBr＋2Na2S2O3===Na3[Ag（S2O3）2]＋NaBr

[Ag（S2O3）2]3－　Ag＋

解析　AgBr在水中存在溶解平衡：

AgBr（s）Ag＋（aq）＋Br－（aq），由于Ag＋与S2O

结合成配离子[Ag（S2O3）2]3－，上述平衡向右移动，所以AgBr能溶于Na2S2O3溶液中，发生的反应为AgBr＋2Na2S2O3===Na3[Ag（S2O3）2]＋NaBr。

Na3[Ag（S2O3）2]中[Ag（S2O3）2]3－为内界，Na＋为外界。

12．Cu可形成多种配合物，某同学在探究配合物的形成时做了以下实验，根据下列信息回答问题：

（1）向盛有硫酸铜水溶液的试管里逐滴加入氨水，首先出现蓝色沉淀，继续滴加氨水，蓝色沉淀溶解，得到深蓝色的透明溶液，请写出先后发生反应的离子方程式__________________

________________________________________________________________________。

（2）再向深蓝色透明溶液加入乙醇，析出深蓝色的晶体。

深蓝色晶体的化学式为____________

________________________________________________________。

（3）根据以上实验过程，判断NH3和H2O与Cu2＋的配位能力：

NH3________（填“＞”“＝”或“＜”）H2O。

（4）已知Ti3＋可形成配位数为6，颜色不同的两种配合物晶体，一种为紫色，另一种为绿色。

两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。

为测定这两种晶体的化学式，某同学设计了如下实验：

a．分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液；

b．分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀；

c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的

。

绿色晶体配合物的化学式为____________，由Cl所形成的化学键类型是_____________。

答案　

（1）Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu（OH）2↓＋2NH

、Cu（OH）2＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O

（2）[Cu（NH3）4]SO4·H2O　（3）＞　（4）[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O　离子键和配位键

解析　

（1）氨水和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，当氨水过量时，氨水和氢氧化铜反应生成可溶性的铜氨络合物，所以难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液，涉及的离子方程式：

Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu（OH）2↓＋2NH

、Cu（OH）2＋4NH3·H2O===[Cu（NH3）4]2＋＋2OH－＋4H2O。

（2）再向深蓝色透明溶液加入乙醇，由于[Cu（NH3）4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度，所以会析出深蓝色的晶体：

[Cu（NH3）4]SO4·H2O。

（3）硫酸铜溶液中加入过量氨水后生成了[Cu（NH3）4]2＋离子，说明氨气与Cu2＋的配位能力大于水与铜离子的配位能力。

（4）氯离子可以与银离子反应生成氯化银白色沉淀，通过沉淀的质量可以推断出氯离子的含量，原绿色晶体的水溶液与AgNO3溶液反应得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的

，两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O，说明紫色晶体中有三个自由移动的氯离子，而绿色晶体中只有2个自由移动的离子，即有一个氯原子形成了配合物，因为钛配位数为6，即配合物中须有五个水，即化学式为[TiCl（H2O）5]Cl2·H2O，而紫色晶体的化学式为[Ti（H2O）6]Cl3，根据其化学式知，由Cl所形成的化学键类型是离子键和配位键。

题组四　配合物化学式的确定

13．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入硝酸银溶液也不产生沉淀，以强碱处理也没有氨气放出。

写出它的配位化学式______________________。

答案　[Pt（NH3）2Cl4]

解析　水溶液不导电，说明不是离子化合物，在水溶液中不能电离出阴、阳离子。

加入硝酸银溶液也不产生沉淀，说明没有氯离子，用强碱处理也没有氨气放出，说明不存在游离的氨分子，所以该物质的配位化学式为[Pt（NH3）2Cl4]。

14．

（1）配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·6NH3（黄色）、CoCl3·5NH3（紫红色）、CoCl3·4NH3（绿色）和CoCl3·4NH3（紫色）四种化合物各1mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银沉淀，且其物质的量分别为3mol、2mol、1mol和1mol。

①请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。

CoCl3·6NH3：

________________________________________________________，

CoCl3·5NH3：

_________________________________________________________，

CoCl3·4NH3（绿色和紫色）：

______________________________________________。

②后两种物质组成相同而颜色不同的原因是__________________________________

___