高中化学4 分子空间结构与物质性质第二单元 配合物是如何形成的3

煌敦市安放阳光实验学校专题4 分子空间结构与物质性质第二单元配合物是如何形成的
课前预习
问题导入
CH4中的C原子和NH3中的N原子同样是发生sp3杂化，为什么两者的分子空间构型不同？
答：在形成氨分子时，氮原子中的原子轨道也发生了sp3杂化，生成四个sp3杂化轨道，但所生成的四个sp3杂化轨道中，只有三个轨道各含有一个未成对电子，可分别与一个氢原子的1s电子形成一个σ键，另一个sp3杂化轨道中已有两个电子，属于孤对电子，不能再与氢原子形成σ键了。

所以，一个氮原子只能与三个氢原子结合，形成氨分子。

因为氮原子的原子轨道发生的是sp3杂化，所以四个sp3杂化轨道在空间的分布与正四面体相似。

又因四个sp3杂化轨道中的一个轨道已有一对电子，只有另外三个轨道中的未成对电子可以与氢原子的1s电子配对成键，所以形成的氨分子的立体构型与sp3杂化轨道的空间分布不同，氨分子的构型为三角锥形。

由于氨分子中存在着未成键的孤对电子，它对成键电子对的排斥作用较强，所以使三个N—H键的空间分布发生一点变化。

知识预览
1.配位键
(1)用电子式表示NH＋
4
的形成过程__________。

(2)配位键：共用电子对由一个原子单方向提供而跟另一个原子共用的共价键叫配位键。

配位键可用A→B形式表示，A是提供孤对电子的原子，叫做电子对给予体，B是接受电子的原子叫接受体。

(3)形成配位键的条件
形成配位键的条件是有能够提供__________的原子，且另一原子具有能够接受__________的空轨道。

常用的表示符号为__________。

2.配位化合物
(1)写出向CuSO4溶液中滴加氨水，得到深蓝色溶液整个过程的反离子方程式。

____________________________________________________________________ __；
____________________________________________________________________ __。

(2)写出下列配合物的名称
［Cu(H2O)4］
Cl2____________________________________________________________
［Cu(NH3)4］
SO4____________________________________________________________
3.物质的结构包括__________、__________、__________。

4.研究物质的结构与性能的关系对解决__________、__________都具有重要意义。

5.21化学亟待解决的重大课题之一是探寻_______________________________ _____________________________。

答案：1. (1)
(3)孤对电子孤对电子A→B
2.(1)Cu2++2NH3·H2O====Cu(OH)2↓+2NH+4
Cu(OH)2+4NH3·H2O====［Cu(NH3)4］2++2OH-+4H2O
(2)氯化四水合铜
硫酸四氨合铜
3.构成物质的微粒间的相互作用分子的构型手性
4.分子设计合成型材料
5.人类和生物的生命运动的化学机理
课堂互动
三点剖析
一、配位键
1.NH＋
4
的形成过程——配位键
氨分子中，氮原子的3个未成对电子，分别与1个氢原子的电子形成3个共价键。

但是，氮原子上还有一对没有与其他原子共用的电子——孤对电子，而H+是由氢原子失去1个电子形成的，即它的1s轨道是空的。

当氨分子与H+接近到一程度时，氨分子中的孤对电子所在的轨道与H+的1s空轨道重叠，使孤对电子主要在重叠区域出现，即氮原子与氢原子共用这一对电子，从而形成一
种学键——配位键。

也就是说氨分子与H+之间是以配位键结合成铵离子（NH＋
4
）的。

其形成过程可用电子式表示如下：。

2.配位键的形成条件
参加成键的一方（如A）是能够提供孤对电子的原子，另一方（如B）
是具有能够接受孤对电子的空轨道的原子。

配位键常用A→B。

二、配合物
(1)配合物：配位化合物的简称。

是由可以给出孤对电子或多个不域电子的一数目的离子或分子(称为配体)，和具有接受孤对电子或多个不域电子空位的原子或离子(统称中心原子)，按一的组成和空间构型所形成的化合物。

配合物可以是中性分子，也可以是带电荷的离子。

(2)配位键：配位键的价键理论是在共价键的价键理论的基础上发展起来的。

配位键本质上是由共用电子对而形成的共价键。

与我们熟悉的典型共价键不同之处在于，当中心形成体与配体形成配位键时，其共用电子对并不是由成键双方原子共同提供的，而是由成键一方，即配位原子一方单独提供的。

配合物的中心形成体具有空余的价电子轨道(所谓价电子轨道是指中心形成体原子或离子的价电子所占有的轨道，以及与其能级相近的轨道)，可以接纳外来的电子对。

而配体的配位原子一般总是具有未成键的外围电子对(即孤对电子)，当它们彼此接近而相互作用时，配体的孤对电子进入到中心形成体的空余价电子轨道中，实际上变成了配体与中心形成体共用的电子对，从而将配体与中心形成体紧紧联结在一起，形成了一种特殊的共价键，即配位键。

如：四水合铜络离子的成键情况见下图。

Cu2+是中心形成体，H2O是配体。

Cu2+是孤对电子对的接受体，H2O中的氧原子上的2s孤电子对是电子给予体。

在配合物形成后，所有的配位键性质都相同，中心形成体和配体对“键合”的电子对作用力相同。

在表示形式上，配离子用
方括号括起来，配位键用带箭头的键线表示，并且是由配体原子(提供孤对电子的原子)指向中心形成体。

各个突破
【例1】在短周期元素中，由三种元素组成的既有离子键，共价键，配位键，且阴阳离子含电子总数相的物质是__________，该物质的电子式为__________。

解析：含有题中三种化学键的物质一般是铵盐，而铵根（NH＋
4
）含有10个电子，所以阴离子必为10个电子的阴离子—F-，该物质为NH4F。

电子式为：
有的同学可能会考虑到OH-也是10个电子，但与NH+4结合的NH3·H2O为共价化合物不含离子键。

答案：NH4F
类题演练1
下列不属于配位化合物的是（）
A.六氟合铝酸钠
B.氢氧化二氨合银（银氨溶液）
C.六氰合铁酸钾
D.十二水硫酸铝钾
温馨提示
过渡元素的原子或离子（价电子层的d轨道和s、p轨道是空轨道）与含有孤对电子的分子（如CO、NH3、H2O）或离子（如Cl-、CN-、NO-2）通过配位键能形成很多物质，如六氨合钴离子［Co（NH3）6］3+、硝酸二氨合银［Ag（NH3）2］NO 3
和五水合硫酸铜［Cu（H2O）5］SO4（蓝矾），这类物质称为配位化合物。

这类物质在生命体量存在，在半导体、医药、催化反和材料化学领域都有广泛用。

解析：解此类题方法较为灵活，从四个选项中看，我们对十二水硫酸铝钾很熟悉，而对其余三种较为陌生，而D选项物质是由K+、Al 3+、SO2-4及H2O分子组成的离子化合物，所以D肯不是配位化合物。

答案选D。

A选项物质俗称冰晶石，是电解法制铝的助熔剂；C选项物质俗称黄血盐，可检验Fe3+。

答案：D
【例2】已知气态氯化铝(Al2Cl6)是具有配位键的化合物，分子子间成键的关系如下图所示。

请将图中你认为是配位键的斜线加上箭头。

解析：Cl原子最外层有7个电子，只能与Al原子各提供1个电子形成一个共价键，使自己达到8电子稳结构。

Al原子最外层有3个电子，可分别与3个Cl 原子形成共价键，因而Cl原子与2个Al原子形成的化学键中，必有1个是配位键，由于电子对由Cl原子提供，这样Cl原子最外层电子数仍为8，Al原子最外层也成为8电子结构。

答案：或
类题演练2
下列不属于配位化合物的是( )
A.六氟合铝酸钠
B.氢氧化二氨合银
C.六氰合铁酸钾
D.十二水硫酸铝钾
答案：D
变式提升
下列物质中不能做配体的是（）
A.C6H5NH2
B.CH3NH2
C.NH＋
4
D.NH3
答案：D
课后集训
基础过关
1.XY2是离子化合物，X和Y离子的电子层结构都与氖原子相同，则X、Y为（）
A.Ca和Cl
B.K和S
C.Ca和F
D.Mg和F
解析：B项形成K2S不属于XY2型；Ca2+、Cl-的电子层结构与Ar相同；Mg2+、F-的电子层结构与Ne相同，故答案为D 。

答案：D
2.下列物质中，既含有离子键，又含有共价键的是（）
A.H2O
B.CaCl2
C.NaOH
D.Cl2
解析：本题考查离子键、共价键的成键实质、成键条件。

A.H2O分子是只含H—O 共价键的共价化合物分子；
B.CaCl2是离子化合物，且只含离子键；
C.NaOH是含有H—O 共价键的离子化合物；
D.Cl2是共价单质分子。

答案：C
3.下列原子序数值代表的元素，既能形成离子键，又可形成金属键的是（）
A.17
B.12
C.19
D.10
解析：A为Cl元素，可形成离子键和共价键；D为氖，稀有气体性质稳，难以形学键；B为Mg，C为K ，均为较活泼金属，既可形成金属键又可形成离子键。

答案：BC
4.下图是氯化钠晶体结构示意图，其中与每个Na+距离最近且相的Cl-所围成的空间几何构型为（）
A.正四面体
B.正六面体
C.正八面体
D.正十二面体
解析：若以扩大○代表Na+，则与Na+最近的Cl-（以·表示）有6个，连起来即可看出为正八面体。

答案：C
5.下列说法中不正确的是（）
A.在共价化合物中也可能含有离子键
B.非金属元素形成的化合物一是共价化合物
C.含有共价键的化合物不一是共价化合物
D.含有离子键的化合物一是离子化合物
解析：共价化合物中一没有离子键；离子化合物中可能有共价键；非金属元素形成的化合物可以是离子化合物，如NH4Cl 。

答案：AB
6.下列说法中，不正确的是（）
A.配位键也是一种静电作用
B.配位键实质上也是一种共价键
C.形成配位键的电子对由成键双方原子提供
D.配位键具有饱和性和方向性
解析：形成配位键的电子对由单方原子提供。

答案：C
7.下列不是配位化合物的是（）
A.［Co(NH3)6］3+
B.［Ag(NH3)2］NO3
C.CuSO4·5H2O
D.Fe(SCN)3
解析：配位化合物是指由过渡金属的原子或离子与含有孤对电子的分子通过配位键形成的化合物。

答案：C
8.下列物质中存在离子键、共价键和配位键的是（）
A.Na2O2
B.H3O+
C.NH4Cl
D.NaOH
解析：Na2O2中含离子键和非极性键；H3O+中含共价键和配位键；NaOH中含离子键和极性键；NH4Cl中含有离子键、配位键和共价键，故正确答案为C 。

答案：C
9.下列不能形成配位键的组合是（）A.Ag+、NH3
B.Cu2+、NH3
C.Co3+、CO
D.Ag+、H+
解析：形成配位键的条件是：一方有孤对电子，另一方有空轨道，而D选项中，Ag+和H+都只有空轨道没有孤对电子。

答案：D
10.某物质熔融状态可导电，固态可导电，将其投入水中水溶液也可导电，则可推测该物质可能是（）
A.金属
B.非金属
C.可溶性碱
D.可溶性盐
解析：能跟水反的金属跟水反后生成碱，其水溶液能导电，其金属晶体在固态或熔融状态也能导电，符合题意；能导电的非金属如石墨不能跟水反形成水溶液；可溶性碱和可溶性盐属于离子化合物，其晶体不导电，故A 项正确。

答案：A
11.NaF、NaI、MgO均为离子化合物，根据下列数据判断这三种化合物的熔点高低顺序是（）
物质①NaF②NaI③MgO
离子电荷数 1 1 2
键长/10-10 m 2.31 3.18 2.10
A.①＞②＞③
B.③＞①＞②
C.③＞②＞①
D.②＞①＞③
解析：离子化合物形成的离子晶体中，离子键的键长越短，阴、阳离子所带电荷越多，则晶体的熔点越高，故B 项正确。

答案：B
综合运用
12.关于第ⅠA族和第ⅡA族元素的下列说法中正确的是（）
A.在同一周期中，第ⅠA族单质的熔点比第ⅡA族的高
B.浓度都是0.01 mol·L-1时，氢氧化钾溶液的pH比氢氧化钡的小
C.氧化钠的熔点比氧化镁的高
D.加热时，碳酸钠比碳酸镁易分解
解析：选项A的错误较明显，想一下金属钠与金属镁的熔点即可辨别；0.01 mol·L-1 KOH溶液的pH比同浓度Ba（OH）2溶液小；从MgO可作耐火材料的事实可知选项C不对；碳酸镁受热时可发生分解反产生MgO，Na2CO3受热很难发生分解，因此选项D 不对。

答案：B
13.下列指粒子的个数比为2∶1的是（）
A.Be2+中的质子和电子
B.21H原子中的中子和质子
C.NaHCO3晶体中的阳离子和阴离子
D.BaO2（过氧化钡）固体中的阴离子和阳离子
答案：A
14.过氧化铬（CrO5）的结构为：，由此可以推知CrO5中氧元素的化合价该是（）
A.是-1价
B.
5
4为-1价，
5
1为-2价
C.是-2价
D.
5
4为-2价，
5
1为-1价
解析：中有1个-2价氧，4个-1价氧。

答案：B
15.下列各组物质的性质排列规律正确的是…（）
A.还原性：Cl-＞S2-＞Fe＞Fe2+
B.熔点：Rb＜K＜Na＜Mg
C.硬度：石墨＜石＜晶体硅
D.键能：C—H＜Si—H＜Cl—H＜H—F
解析：从晶体角度分析，金属晶体中Mg2+比Na+的电荷高，半径小，键能为Mg ＞Na，同时从半径大小分析，Rb＞K＞Na，所以B选项符合题意。

石和晶体硅都是原子晶体，但由于C—C键键长小于Si—Si键键长（从原子半径比较），则
C—C键键能大于Si—Si键键能，石熔点和硬度均大于晶体硅，更大于过渡性晶体石墨。

从键能和键长的关系分析，D中键能为H—F＞Cl—H＞C—H＞Si—H。

对于A，由于Cl2+H2S====2HCl+S↓，说明还原性S2-＞Cl-，则A 选项也是错的。

答案：B
16.根据下表中元素的电负性回答下列问题：
元素Ca F S O C H P Cl Mg As
电负性 1.0 4.0 2.5 3.5 2.5 2.1 2.1 3.0 1.2 2.0
有以下几种物质：CaF2、SO2、CH4、PCl3、MgO、AsH3、Cl2、HCl
（1）上述物质中的化学键为离子键的是______________________________。

（2）上述物质中的化学键为共价键的是______________________________。

答案：(1)CaF2、MgO
（2）SO2、CH4、PCl3、AsH3、Cl2、HCl
17.写出［Ag（NH3）2］OH的中心离子、配位原子、配位数并写出它电离的离子方程式。

解析：［Ag(NH3)2］OH的中心离子是Ag+，配位原子是N，配位数是2。

由于配合物的内界是以配位键结合的，一般不电离，而内界和外界之间是通过离子键相结合的，可以完全电离。

所以电离方程式为［Ag（NH3）2］OH====［Ag（NH3）2］++OH-。

答案：中心离子：Ag+配位离子：N 配位数：2 方程式：［2Ag（NH3）2］OH====［Ag（NH3）2］++OH-
18.现有两种配合物晶体［Co（NH3）6］Cl3和［Co（NH3）5Cl］Cl2，请设计方案将这两种配合物区别开来。

方案：
____________________________________________________________________ __
____________________________________________________________________ ___________。

解析：［Co(NH3)6］Cl3和［Co（NH3）6Cl］Cl2两种配合物晶体是同分异构体，组成元素和相个数完全相同，但结构却不同。

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)6Cl］Cl2
中Co3+与6个NH3分子和1个Cl-配合成［Co（NH3）6Cl］2+，只有2个Cl-是外界离子。

由于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)6Cl］Cl2
19.在水溶液中，Cu2+与NH3分子是如何结合成［Cu（NH3）4］2+的呢？我们知道，氨能与氢离子反生成铵根离子［NH+4］。

比较下列反：
H++NH3====
Cu2++4NH3====［Cu（NH3）4］2+
将你的想法与同学们交流讨论。

____________________________________________________________________ __________。

解析：H++NH3====NH+4的化学方程式中H+有空轨道，NH3分子中的N原子含有孤对电子，所以N原子的孤对电子进入H+的空轨道，以配位键形成NH+4。

与之类似Cu2+也存在空轨道，NH3分子中N原子的孤对电子进入Cu2+的空轨道，Cu2+与NH3分子中的N原子通过共用N原子提供的孤对电子形成配位键，结合成［Cu(NH3)4］2+。

配位键是一种特殊的共价键，成键的两个原子间的共用电子对是由一个原子单独提供而形成的。

形成配位键的条件是其中一个原子有孤对电子，另一个原子有接受孤对电子的“空轨道”。

答案：见解析
20.下图为氯化钠晶体结构图，图中直线交点处为NaCl晶体中Na+与Cl-所处的位置（不考虑体积的大小）。

（1）请将其中代表Na+的圆圈用笔涂黑，以完成氯化钠晶体结构示意图并确晶体的晶胞。

（2）从晶胞中分析氯化钠化学式为NaCl。

（3）在每个Na+周围与它最近的且距离相的Na+有多少个？
解析：(1)如下图所示，即为NaCl 晶体的晶胞。

（2）计算在该晶胞中含有Na+的数目：在晶胞中心有1个Na+，在棱上有12个Na+，又因棱上每个Na+又为周围4个晶胞所共用，所以该晶胞独占的是12×
4
1=3个。

故该晶胞共有Na+为4个。

晶胞中含有的氯离子数：氯离子位于顶点与面心处，每个顶点上的氯离子为8个晶胞（本层4个、上层4个）所共用，该晶胞独占8×
8
1=1个。

一个晶胞有6个面，每个面有一个面心氯离子，又为两个晶胞共有，所以该晶胞中独占的Cl-
数为6×
2
1=3个。

该晶胞共有Cl-为4个。

不难推出：n(Na+)∶n(Cl-)=4∶4=1∶1,化学式为NaCl。

（3）心钠离子为依据，画上或找出三个平面（三个平面互相垂直）。

每个平面上的Na+都与中心钠离子最近且为距离，每个平面上又都有4个Na+，所以与Na+最近且距离的Na+有3×4=12个。

答案：见解析。