学年高中化学 专题4 第二单元 配合物的形成和应用教学设计 苏教版选修3.docx

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学年高中化学专题4第二单元配合物的形成和应用教学设计苏教版选修3

第二单元

配合物的形成和应用

●课标要求

能说明简单配合物的成键情况。

●课标解读

1.能分辨配合物的组成。

2．知道配位键的形成条件。

3．理解配合物的结构与性质的关系。

●教学地位

本节主要包括以下内容：

（1）判断配合物；

（2）配合物的组成；（3）配合物的空间构型；（4）配合物的顺、反异构体；（5）配合物的应用。

该节内容在本模块地位特殊，除与配位键有联系外，独树一帜。

因此，该部分内容在近几年的高考中，间或出现。

●新课导入建议

复习如下内容引入新课：

（1）配位键的形成条件；

（2）配位键的表示方法；

（3）用电子式表示NH

的形成过程，并写出NH

的结构式，从中标出配位键。

●教学流程设计

⇒

⇒步骤2：

利用[Zn（NH3）4]SO4

分析配合物的组成：

（1）形成如下概念：

外界、内界、中心原子、配位体、配位数。

（2）明确配合物的电离特点⇒

⇓

⇐

⇐

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课　标　解　读

重　点　难　点

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。

1.配合物的组成和形成条件。

（重点）

2.配合物的结构与性质间的关系。

（重难点）

配合物的形成

1.探究配合物的形成过程

实验目的

探究铜氨配合物的形成

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，最后变为深蓝色溶液

结论

Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu（OH）2↓＋2NH

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

2.配合物

（1）概念

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。

（2）组成

（3）形成条件

①配位体有孤电子对；如中性分子H2O、NH3、CO等；离子有F－、Cl－、CN－等。

②中心原子有空轨道；如Fe3＋、Cu2＋、Ag＋、Zn2＋等。

3．配合物异构现象

（1）产生异构现象的原因

①含有两种或两种以上配位体。

②配位体空间排列方式不同。

（2）分类顺式异构体

（3）异构体的性质

顺、反异构体在颜色、极性、溶解性、活性等方面都有差异。

1．是不是所有的配合物都有内界和外界？

【提示】　有些配合物没有外界，如Fe（SCN）3中Fe3＋和3个SCN－全部处于内界。

配合物的应用

1.在实验研究方面的应用

（1）检验金属离子：

如可用KSCN溶液检验Fe3＋的存在，Fe3＋＋nSCN－

[Fe（SCN）n]（3－n）＋（血红色溶液）；可用[Ag（NH3）2]OH溶液检验醛基的存在。

（2）分离物质：

如将CuSO4和Fe2（SO4）3混合液中CuSO4与Fe2（SO4）3分离开，可用浓氨水，Cu2＋生成[Cu（NH3）4]2＋。

（3）定量测定物质的组成。

（4）溶解某些特殊物质：

金和铂之所以能溶于王水中，也是与生成配离子的反应有关。

Au＋HNO3＋4HCl===H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O

3Pt＋4HNO3＋18HCl===3H2[PtCl6]＋4NO↑＋8H2O

2．在生产方面中的应用

在生产中，配合物被广泛用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼等领域。

3．应用于尖端研究领域

如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究，催化剂的研制等。

2．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？

【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]＋配合物离子，配合物离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解，反应过程如下：

Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH

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

配位键与配合物

【问题导思】　

①配位键的形成条件是什么？

②写出[Ag（NH3）2]＋的结构示意图。

【提示】　①见1

（1）。

②[H3N→Ag←NH3]＋。

1．配位键

（1）形成条件：

①中心原子必须有空轨道；②配位原子必须有孤电子对。

（2）表示方法：

配位键用“A→B”表示，A为提供孤电子对的原（离）子，B为接受孤电子对的原（离）子。

2．配合物

（1）组成

配合物的组成包含中心原子、配位体、配位数、内界和外界等概念。

以[Cu（NH3）4]SO4为例说明如下。

（2）电离

配合物的内界和外界之间多是以离子键结合，因而属于离子化合物、强电解质，能完全电离成内界离子和外界离子，内界离子也能电离但程度非常小，可谓“强中有弱”。

如[Co（NH3）5Cl]Cl2===[Co（NH3）5Cl]2＋＋2Cl－。

（1）（2013·南通高二质检）Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。

（1）[Cu（NH3）4]2＋中存在的化学键类型有________（填序号）。

A．配位键　　　　　　　B．金属键

C．极性共价键D．非极性共价键

E．离子键

（2）（2013·苏州高二质检）在配合物[Fe（SCN）]2＋中提供空轨道接受孤电子对的微粒是__________________（填微粒符号），画出配合物[Cu（NH3）4]2＋中的配位键________。

（3）[Ag（NH3）2]OH在水溶液中电离方程式为__________________________。

【解析】　

（1）[Cu（NH3）4]2＋中Cu2＋和NH3之间是配位键，NH3内是极性共价键。

（2）配合物[Fe（SCN）]2＋中Fe3＋为提供空轨道接受孤电子对的离子，SCN－为提供孤电子对的离子。

（3）[Ag（NH3）2]OH的内界为[Ag（NH3）2]＋，外界为OH－。

【答案】　

（1）AC　

（3）[Ag（NH3）2]OH===[Ag（NH3）2]＋＋OH－

1．

（1）（2013·江苏高考改编）Zn的氯化物与氨水反应可形成配合物[X（NH3）4]Cl2，1mol该配合物中含有σ键的数目为________。

（2）（2013·山东高考节选）若BCl3与XYn通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物中提供孤对电子的原子是________。

【解析】　

（1）[Zn（NH3）4]Cl2中NH3与Zn2＋形成配位键，配位键属于σ键。

NH3中有3个σ键，所以1mol配合物中共有16mol（或16×6.02×1023个）σ键

（2）BCl3与XYn通过B原子和X原子间的配位键形成配合物，B原子只有空轨道，无孤对电子，因此形成配位键时，X原子提供孤对电子，B原子提供空轨道。

【答案】　

（1）16NA（或16×6.02×1023个）　

（2）X

配合物的空间构型

【问题导思】　

①[Cu（NH3）4]2＋具有对称的空间构型，[Cu（NH3）4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物。

[Cu（NH3）4]2＋属于什么空间构型？

②已知[Ag（NH3）2]＋为直线形结构，其中Ag原子采用哪种杂化方式？

【提示】　①[Cu（NH3）4]2＋的空间构型可以参照甲烷的空间构型考虑，若为正四面体型则[Cu（NH3）4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代后所得配合物只有一种，所以[Cu（NH3）4]2＋只能为平面正方形结构。

②sp杂化。

　配合物的空间构型指的是配位体围绕着中心原子排布的几何构型。

配合物的中心原子、配位体的种类和数目的不同，可以形成不同空间构型的配合物（见下表）

配位数

空间构型

结构示意图

实例

2

直线形

[Ag（NH3）2]＋[Ag（CN）2]－

4

正四面体

[ZnCl4]2

[Cd（CN）4]2－

[CoCl4]2－

[Cd（NH3）4]2

平面正方形

[PtCl4]2－

[Ni（CN）4]2－

[Cu（NH3）4]2＋

6

八面体

[AlF6]3－

[SiF6]2－

[Fe（CN）6]3－

上表四类空间构型中，平面正方形和八面体构型的化合物，当配位体有两种时，可能形成顺反异构体，如Pt（NH3）2Cl2。

　配合物CrCl3·6H2O的中心原子Cr3＋的配位数为6，H2O和Cl－均可作配位体，H2O、Cl－和Cr3＋有三种不同的连接方式，形成三种物质：

一种呈紫罗兰色、一种呈暗绿色、一种呈亮绿色。

将它们配成相同物质的量浓度的溶液，各取相同体积，向其中分别加入过量的AgNO3溶液，完全反应后，所得沉淀的物质的量之比为3∶2∶1。

（1）请推断出三种配合物的内界，并简单说明理由。

（2）写出三种配合物的电离方程式。

（3）配合物CrCl3·6H2O的内界离子属于哪种空间构型？

【解析】　CrCl3·6H2O的中心原子Cr3＋的配位数为6，H2O和Cl－均可作配位体，则其化学式可表示为：

[Cr（H2O）6－nCln]Cl3－n·nH2O，当其与AgNO3溶液反应时，只有外界的氯离子可形成AgCl沉淀，再根据它们与AgNO3溶液反应时生成AgCl沉淀的物质的量之比为3∶2∶1，可知分别有3个氯离子、2个氯离子、1个氯离子在外界，进而可分别写出各自的化学式，紫罗兰色配合物：

[Cr（H2O）6]Cl3，暗绿色配合物：

[Cr（H2O）5Cl]Cl2·H2O，亮绿色配合物：

[Cr（H2O）4Cl2]Cl·2H2O，再分别写出其内界。

由于配合物CrCl3·6H2O的内界配位数均为6，故配合物为八面体构型。

【答案】　

（1）紫罗兰色配合物的内界：

[Cr（H2O）6]3＋，暗绿色配合物的内界：

[Cr（H2O）5Cl]2＋，亮绿色配合物的内界：

[Cr（H2O）4Cl2]＋。

根据它们与过量AgNO3溶液反应时生成沉淀的物质的量之比为3∶2∶1，可知分别有3个氯离子、2个氯离子、1个氯离子在外界。

（2）[Cr（H2O）6]Cl3===[Cr（H2O）6]3＋＋3Cl－

[Cr（H2O）5Cl]Cl2·H2O===[Cr（H2O）5Cl]2＋＋2Cl－＋H2O

[Cr（H2O）4Cl2]Cl·2H2O===[Cr（H2O）4Cl2]＋＋Cl－＋2H2O

（3）八面体

题中配合物CrCl3·6H2O的中心原子Cr3＋的配位数为6，根据它们与过量AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀的物质的量之比，可推断其外界的氯离子数，也就知道其内界的氯离子数，再由配位数为6推断内界和外界的水分子数，进而确定各自的化学式。

2．（2013·连云港高二质检）下列关于配合物的说法中，正确的是（　　）

A．配合物的外界是指配合物中的阴离子

B．只有过渡金属元素能形成配合物

C．化学式为Pt（NH3）2Cl2的物质只有一种

D．Na3[AlF6]的中心原子的配位数为6

【解析】　本题考查的是配合物的结构。

配合物的外界可以是阳离子也可以是阴离子；不仅仅是过渡金属元素能形成配合物，Al3＋也可，如Na3[AlF6]。

Na3[AlF6]的中心原子是Al3＋，配位体是F－，其配位数是6；Pt（NH3）2Cl2存在顺反异构体。

【答案】　D

【教师备课资源】（教师用书独具）

配合物的命名和性质

1．配合物的命名

（1）配离子的命名。

命名顺序从右向左依次为：

配位数——配体名称—“合”字—中心原子名称及化合价。

例如：

[Ni（H2O）4]2＋叫做四水合镍（Ⅱ）离子。

（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，可按盐的命名法命名，自右向左为某酸某或某化某。

例如：

[Cu（NH3）4]SO4，叫做硫酸四氨合铜（Ⅱ）；[Ag（NH3）2]OH，叫做氢氧化二氨合银（Ⅰ）。

2．配合物的性质

（1）配合物的稳定性

配合物中，中心原子在配位体的影响下，其价层轨道进行杂化，配位原子的孤电子对进入中心原子的空轨道产生较强的作用，因而配合物有较强的稳定性。

显然配合物的稳定性与配位键的强弱有关，配合物中配位键越强，配合物越稳定。

当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配位体的性质有关。

（2）配合物的颜色

多数配合物都有颜色，如[Fe（SCN）6]3－为血红色，[Cu（NH3）4]2＋为深蓝色，[Fe（C6H5O）6]3－为紫色。

（3）配合物的溶解性

有的配合物易溶于水，如[Ag（NH3）2]OH、Fe（SCN）3，有的配合物难溶于水。

尽管大部分配合物易溶于水，但溶于水后配离子却难电离。

如向含[FeCl4]－的溶液中滴加AgNO3溶液，不会产生白色沉淀。

配合物的颜色、溶解性还与其空间构型有关。

如顺式Pt（NH3）2Cl2为棕黄色，在水中溶解度较大；反式Pt（NH3）2Cl2为淡黄色，难溶于水。

　现有两种配合物晶体[Co（NH3）6]Cl3和[Co（NH3）5Cl]Cl2，一种为橙黄色，另一种为紫红色。

请设计实验方案将这两种配合物区别开来。

【解析】　在[Co（NH3）6]Cl3中Co3＋与6个NH3分子配合成[Co（NH3）6]3＋，3个Cl－都是外界离子。

[Co（NH3）5Cl]Cl2中Co3＋与5个NH3分子和1个Cl－配合成[Co（NH3）5Cl]2＋，只有两个Cl－是外界离子，由于此配合物中内界以配位键结合很牢固，难以在溶液中电离，而[Co（NH3）6]Cl3内界和外界之间以离子键结合，在溶液中能够完全电离，不难看出，相同质量的两种晶体在溶液中能够电离出的Cl－数目是不同的，我们可以利用这一点进行鉴别。

【答案】　称取相同质量的两种晶体分别配成溶液，向两种溶液中分别滴加足量的AgNO3溶液，静置、过滤、干燥、称量，所得AgCl固体多的原晶体为[Co（NH3）6]Cl3，另一种为[Co（NH3）5Cl]Cl2。

1．下列不是配位化合物的是（　　）

A．[Co（NH3）6]3＋　　　　　B．[Ag（NH3）2]NO3

C．CuSO4·5H2OD．FeCl3

【解析】　C项实为[Cu（H2O）4]SO4·H2O；过渡金属离子（Co3＋、Ag＋、Cu2＋）提供空轨道，H2O、NH3提供孤电子对通过配位键形成配合物；FeCl3不属于配合物。

【答案】　D

2．Co（Ⅲ）的八面体配合物为CoClm·nNH3，若1mol该配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，则m、n的值是（　　）

A．m＝1，n＝5B．m＝3，n＝4

C．m＝5，n＝1D．m＝4，n＝5

【解析】　由1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl知，1mol配合物电离出1molCl－，即配离子显＋1价、外界有一个Cl－。

又因为Co显＋3价，所以[CoClm－1·nNH3]＋中有两个Cl－，又因为是正八面体，所以n＝6－2＝4。

【答案】　B

3．已知[Co（NH3）6]3＋的立体结构（如图所示），其中数字处的小圆圈表示NH3分子，且各相邻的NH3分子间的距离相等，Co3＋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]＋同分异构体的种数有（　　）

A．2种B．3种

C．4种D．5种

【解析】　两个Cl－（或两个NH3分子）可能在同一正方形的相邻顶点或相对顶点，即有两种情况。

注意：

图中位置1与3等效，位置2、4,5、6都关于体心对称而等效。

【答案】　A

4．（2013·丽水高二质检）配合物在许多方面有着广泛的应用。

下列叙述不正确的是（　　）

A．以Mg2＋为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用

B．Fe2＋的卟啉配合物是输送O2的血红素

C．[Ag（NH3）2]＋是化学镀银的有效成分

D．向溶液中逐滴加入氨水，可除去硫酸锌溶液中的Cu2＋

【解析】　D项中Cu2＋和NH3可形成[Cu（NH3）4]2＋，Zn2＋也可和NH3形成[Zn（NH3）4]2＋。

【答案】　D

5．下列关于配合物的说法中，正确的是（　　）

A．配合物的内界是指配合物中的阳离子

B．可提供空轨道接受孤电子对的金属离子常作为配合物的中心原子

C．Fe（SCN）3不属于配合物

D．Na3[AlF6]的中心原子的配位数为3

【解析】　配合物的内界可以是阳离子也可以是阴离子；Na3[AlF6]的中心原子是Al3＋，配位体是F－，其配位数是6；Fe（SCN）3是配合物。

【答案】　B

6．

（1）指出配合物K2[Cu（CN）4]的配合物离子、中心原子、配位体、配位数：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）在[Fe（CN）6]3－配合物离子中，中心原子的配位数为________，配合物离子的立体构型是________。

（3）配合物[Cr（H2O）4Br2]Br·2H2O中，中心原子的化合价为________，配合物离子的电荷数为________。

【答案】　

（1）配合物离子：

[Cu（CN）4]2－，中心原子：

Cu2＋，配位体：

CN－，配位数：

4

（2）6　正八面体　（3）＋3　＋1

7．CuCl2溶液有时呈黄色，有时呈黄绿色或蓝色，这是因为在CuCl2的水溶液中存在如下平衡：

[Cu（H2O）4]2＋（蓝色）＋4Cl－

[CuCl4]2－（黄色）＋4H2O。

（1）试分析[Cu（H2O）4]2＋、[CuCl4]2－中的铜离子与水分子或氯离子如何形成化学键________。

（2）现欲使溶液由黄色变成黄绿色或蓝色，请写出两种可采用的方法：

①________，②________。

【解析】　

（1）Cu2＋中有空轨道，H2O中的氧原子上有孤电子对，Cl－中也有孤电子对，所以H2O、Cl－都可以与Cu2＋形成配位键，有关结构可表示如下：

（2）溶液由黄色变成黄绿色或蓝色，实质是平衡[Cu（H2O）4]2＋（蓝色）＋4Cl－[CuCl4]2－（黄色）＋4H2O向逆反应方向移动的结果，要使该平衡向逆反应方向移动，一是加入水，二是加入一定量的硝酸银溶液，使氯离子的浓度降低。

【答案】　

（1）水分子中氧原子提供孤电子对与铜离子形成配位键，氯离子提供孤电子对与铜离子形成配位键　

（2）①加水稀释　②加入适量AgNO3溶液

1．下列物质中：

①H3O＋，②[B（OH）4]－，③CH3COO－，④NH3，⑤CH4。

含有配位键的是（　　）

A．①②　　　　　　B．①④

C．④⑤D．③④

【解析】　氧原子有孤电子对，H＋和B3＋有空轨道，故可形成配位键。

【答案】　A

2．在配合物中，一般作为中心原子的元素是（　　）

A．非金属元素B．过渡金属元素

C．金属元素D．ⅢB～Ⅷ族元素

【解析】　中心原子一般是过渡金属元素的离子，但也可以是过渡金属元素的原子。

【答案】　B

3．下列不能作为配合物配位体的是（　　）

A．H2O　　　　　　　　　B．NH3

C．CH4D．Cl－

【解析】　配位体是含有孤电子对的分子或离子，如NH3、H2O、Cl－、Br－、I－、CN－、SCN－等。

由于CH4电子式为H

H，可以看出C与H完全成键，无孤电子对。

【答案】　C

4．下列配合物中配位数为2的是（　　）

A．[Ag（NH3）2]＋B．[PtCl2（NH3）2]

C．[Co（NH3）6]3＋D．[Ni（CN）4]2－

【解析】　配位数是指直接同中心原子配位的原子或分子的数目，B、D两项配位数为4，C项配位数为6。

【答案】　A

5．在[Co（NH3）6]3＋中，与中心离子形成配位键的是（　　）

A．N原子B．H原子

C．Co原子D．N、H两种原子同时

【解析】　本题考查配合物的基本组成。

[Co（NH3）6]3＋中，中心离子是Co3＋，配位原子是N原子。

【答案】　A

6．由配位键形成的离子[Pt（NH3）6]2＋和[PtCl4]2－中，两个中心离子铂的化合价是（　　）

A．＋8B．＋6

C．＋4D．＋2

【解析】　本题考查中心离子的化合价。

经简单计算可知：

[Pt（NH3）6]2＋和[PtCl4]2－中，两个中心离子铂的化合价都是＋2。

【答案】　D

7．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]Cl

B．[Co（NH3）3Cl3]

C．[Co（NH3）6]Cl3

D．[Co（NH3）5Cl]Cl2

【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。

【答案】　B

8．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，将生成深蓝色的配合物离子[Cu（NH3）4]2＋

C．向反应后的溶液中加入乙醇，溶液没有发生变化

D．在[Cu（NH3）4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道

【解析】　反应后所得溶液呈蓝色是因为其中生成了[Cu（NH3）4]2＋，由于形成了配离子，Cu2＋失去了原有的性质，Cu2＋浓度减小，A不正确，B正确；反应后加极性小的乙醇，会生成深蓝色晶体，C不正确；在[Cu（NH3）4]2＋中Cu2＋作中心原子提供空轨道，NH3作配位体提供孤电子对。

【答案】　B

9．已知Zn2＋的4s和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl4]2－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

10．下列过程与配合物的形成无关的是（　　）

A．除去Fe粉中的SiO2可用强碱溶液

B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失

C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液

D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失

【解析】　A项，除去Fe粉中的SiO2，是利用了SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；B项，AgNO3与氨水反应，先生成AgOH沉淀，再生成[Ag（NH3）2]＋；C项，Fe3＋与KSCN反应生成配离子[Fe（SCN）n]（3－n）＋（n＝1～6）；D项，CuSO4与氨水反应生成Cu（OH）2沉淀，氨水过量时生成[Cu（NH3）4]2＋。

【答案】　A

11．（2013·徐州高二质检）NH3可以和许多金属离子形成配合物。

（1）在[Cu（NH3）4]2＋中，Cu2＋的________接受了NH3分子提供的________，形成了________键。

（2）配合物[Cu（NH3）4]Cl2中含有4个配位键，若用2个N2H4代替其中的2个NH3，得到的配合物[Cu（NH3）2（N2H4）2]Cl2中含有配位键的个数为______。

（3）Zn2＋也能与NH3形成配合物离子[Zn（NH3）4]2＋。

配位体NH3分子空间构型为______；在[Zn（NH3）4]2＋中，Zn2＋位于正四面体中心，N位于正四面体的顶点，试在下图中表示[Zn（NH3）4]2＋中Zn2＋与N之间的化学键________。