2024-2025学年高二化学选择性必修第2册(人教版)第三章第四节第2课时配合物与超分子-教学课件

KMnO4水溶液对烯烃氧化效果差，在烯烃中加入冠醚时， 冠醚通过与K+结合而将高锰酸根也带入烯烃中；而冠醚不与 高锰酸根结合，使游离的高锰酸根反应活性很高，从而快速 发生反应。
超分子方面的诺贝尔奖
“杯酚”与冠醚形成的超分 子，虽然识别的分子、离子不同， 但环状结构异曲同工，且尺寸可控。 1987 年，诺贝尔化学奖授予三位化 学家，以表彰他们在超分子化学理 论方面的开创性工作，这是人类在 操控分子方面迈出的重要一步。
A. 反应后溶液中没有沉淀，所以反应前后 Cu2+ 浓度不变 B. 沉淀溶解后，将生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2+ C. 在 [Cu(NH3)4]2+ 中，Cu2+ 给出孤对电子，NH3 提供空轨道 D. 向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生任何变化，因为
[Cu(NH3)4]2+ 不与乙醇发生反应。
离子直径分别为152 pm、204 pm、276 pm、304 pm，下列适合冠醚
15-冠-5识别的是( )
A．Li+
B．Na+
C．K+
D．Rb+
课堂练习
5．利用分子间作用力形成超分子进行“分子识别”，实现分子分 离，是超分子化学的重要研究和应用领域。如图表示用“杯酚”对 C60和C70进行分离的过程，下列对该过程的说法错误的是
（1）分子识别 认识冠醚
②冠醚识别碱金属离子
C 原子：2×5 = 10 O 原子：5
C 原子：2×4 = 8 O 原子：4
101+5-5冠=-155 15-冠-5
思考：冠醚靠什么原子吸引阳离子？
12-冠8 +-44 = 12
O 原子吸引阳离子。
②冠醚识别碱金属离子的应用
思考：碱金属离子或大或小，猜想冠醚是如何识别它们的？
有的是无限伸展的
4. 超分子特征 （1）分子识别 （2）自组装
分子识别两种实例 ① “杯酚”分离 C60 和 C70 ② 冠醚识别碱金属离子
（1）分子识别 ①“杯酚”分离 C60 和 C70
认识“杯酚”
“杯酚”
（1）分子识别 “杯酚”分离 C60 和 C70 C60
C70 思考：如何分离 C70 和 C240呢？
配合物内
该反应的反应类型是？
界难电离
复分解体系中生成配合物而发生反应的案例还有很多：
如Cu(OH)2 沉淀或者氯化银沉淀中加入氨水，也会形成配合物促 进沉淀的溶解，这便利用配合物的形成来促进沉淀的溶解
配合物形成可促进某些沉淀的溶解 【实验 3-3】 硫酸铜与氨水的反应
实验步骤
实验现象
结论与解释
氨水
A. C70能溶于甲苯，C60不溶于甲苯 B. C60能与“杯酚”形成超分子 C. C70不能与“杯酚”形成超分子 D． D. “杯酚”能够循环使用
课堂练习正确答案：1.A 2.B 3.B 4.B 5.C
谢谢！
实验操作
实验现象
结论与解释
95% 乙醇
铜氨配合物
析出深蓝 色的晶体
溶剂极性：乙醇 < 水 [Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇中的 溶解度小
思考：如果加入乙醇后，晶体未能立刻析出，可以用玻璃棒摩擦试管壁，使
晶体迅速析出，你知道原理是什么吗？
通过摩擦，可在试管内壁产生微小的玻璃微晶来充当晶核，容易诱 导结晶，这与加入晶种来加速结晶的原理是一样的。
什么是超 分子呢？
生命体中超分子体系：叶绿体中的光系统I蛋白
二、超分子
1. 概念 两种或两种以上的分子（包括
离子）通过分子间相互作用形成的 分子聚集体。
2. 超分子内部分子之间通过非共价键结合
主要是静电作用、范德华力和氢键以及 一些分子与金属离子之间形成的弱配位键
3. 大小
二、超分子
有的是有限的
CuSO4(aq)
氨水
Cu(OH)2
产生蓝色 难溶物
CuSO4 + 2 NH3·H2O = Cu(OH)2↓ + (NH4)2SO4
难溶物溶解 得到深蓝色
透明溶液
【实验 3硫-3酸】铜硫与酸氨铜水与的氨反水应的反应 思考： 为什么继续滴加氨水后氢氧化铜会溶解？
Cu(OH)2(s)
kf kf kr kr
（2）自组装
4. 重要特征及其应用
细胞和细胞器的双分子膜 细胞膜的两侧都是溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的 头基是极性基团而尾基是非极性基团。头基为亲水基团，头部会朝向 水溶液一侧，从而实现自组装。
】
2020年，我国博士后王振元： 潜心创新，成功开发出超分子生物 催化技术，打破了国外巨头在化妆 品高端原料市场的垄断地位。
通过对超分子研究，人们可以模拟生物系统，复制 出一些新材料，如：新催化剂、新药物、分子器件、 生物传感器等功能材料。
课堂小结：
生产生活 生命体
医药
Fe(SCN)3制备 离子检验
[Cu(NH3)4]2+制备 [Ag(NH3)2]+制备
可促进某 些沉淀的 溶解
配合物 和 超分子
应用
概念
作用力 特征
分子 识别
冠醚空腔 适合的粒子
冠醚
直径/pm （直径/pm）
15-冠-5
170~220
Na+（204）
18-冠-6
260~320
21-冠-7
340~430
思考： K+ 直径为276 pm，应该选择哪种冠醚呢？
冠醚环的大小与金属离子匹配，将阳离子以及对应的阴离 子都带入有机溶剂，因而成为有机反应中很好的催化剂。
“杯酚”分离 C60 和 C70
冠醚识别碱 金属离子
自组装
课堂练习
1．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
课堂练习 2.向盛有硫酸铜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。下列对此现象的说法 中，正确的是（ ）
配合物应用于离子的检验
【实验 3-4】
三价铁的检验 KSCN 溶液
该反应还可用 于电影特技和 魔术表演。
FeCl3 溶液
回顾：FeCl3 溶液中滴加 KSCN 溶液发生了什么反应？
FeCl3 + 3 KSCN
kf kf kr kr
Fe(SCN)3 + 3 KCl
Fe3+ + n SCN－
kf kf kr kr
【实验 3-5】 氯化银与氨水的反应
少量 AgNO3 溶液
氨水
NaCl 溶液
AgCl 沉淀
澄清
AgCl(s)
kf kf Ag+(aq) + Cl－(aq) + kr kr
2NH3
=
[Ag(NH3)2]+ AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl
科技前沿展望】
配合物在生命体中大量存在，对生命活动具有重要意义。另外， 配合物尖端技术、医药科学等有着广泛的应用。 对生命活动、尖端技术等有着广泛的应用前景的还有超分子等物质
[Fe(SCN)n]3－n (n=1～6，随 c(SCN－) 大小而异)
请写出Fe3+ 与 SCN－反应时配位数为4的离子方程式
Fe3+ + 4 SCN－
kf kf kr kr
[Fe(SCN)4]－
【实验【3实-4】
配合物的应用于离子的检验
Fe3+ + n SCN－
kf kf kr kr
[Fe(SCN)n]3－n
配合物应用比较广泛，在生产生活、生命体、 医药、离子检验等皆有体现。
配合物的应用
在生产、生活中的应用
热水瓶胆镀银（银镜反应） [Ag(NH3)2]OH
电解氧化铝的助熔剂 Na3[AlF6]
配合物的应用
生命体中中的应用
血红蛋白
叶绿素
维生素 B12
在医药中的应用
配合物的应用
第二代铂类抗癌药（碳铂）
课堂练习
3．下列关于超分子的说法不正确的是( ) A．超分子是两种或两种以上的分子通过分子间相互作用形成的 分子聚集体 B．超分子都是无限伸展的 C．冠醚是一种超分子，可以识别碱金属离子 D．细胞和细胞器的双分子膜具有自组装特征
4．已知冠醚15-冠-5空腔直径为170-220pm，Li+、Na+、K+、Rb+
Cu2+(aq) + 2OH－(aq) +
4NH3
=
[Cu(NH3)4]2+
[Cu(H2O)4]2+
Cu(OH)2 [Cu(NH3)4]2+
配位键的强度有大有小，有的配合物较稳定，有的配合物较不稳定。
通常情况，较稳定的配合物可以转化为稳定性更强的配合物
【实验 硫3-酸3】铜硫与酸氨铜水与的氨反水应的反应