高中化学专题4第2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教案苏教版选修3

第1课时配合物的形成与空间构型

[学习目标定位] 1.了解配合物的概念，能从微观角度理解配合物的组成及形成条件。2.能利用轨道杂化理论判断及解释配合物的空间构型。

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：

(1)写出上述反应的离子方程式。

答案Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋4，

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

(2)[Cu(NH3)4]2＋(配离子)的形成：氨分子中氮原子的孤电子对进入Cu2＋的空轨道，Cu2＋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(NH3)4]2＋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(NH3)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH等均为配合物。

3．配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如下图所示：

(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＋、Cu2＋、Zn2＋等。

(2)配位体是提供孤电子对的阴离子或分子，如Cl－、NH3、H2O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)6]4－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回答下列问题：

(1)若BCl3与XY n通过B原子与X原子间的配位键结合形成配合物，则该配合物提供孤电子对的原子是______。

(2)NH3与BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，______原子提供孤电子对，________原子提供空轨道。写出NH3·BF3的结构式，并用“→”表示出配位键：________。

(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的

结构可用示意图表示为__________。

答案(1)X (2)N B

(3)

解析(1)BCl3分子中的B原子的1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化形成3个sp2杂化轨道。B原子还有1个空轨道(未杂化的2p轨道)，所以B原子与X形成配位键时，X应提供孤电子对。

(2)NH3中N原子为sp3杂化，N原子上有一对孤电子对，BF3中B原子为sp2杂化，杂化轨道与F原子形成3个共价键，故有一个2p空轨道，与NH3形成配位键。

(3)Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子上有孤电子对，故O与Cu2＋之间以配位键结合。

例

20.01mol氯化铬(CrCl3·6H2O)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( )

A．[Cr(H2O)6]Cl3

B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O

C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O

D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O

答案 B

解析根据题意知，氯化铬(CrCl3·6H2O)和氯化银的物质的量之比是1∶2，根据氯离子守恒知，一个氯化铬(CrCl3·6H2O)中含有2个氯离子，剩余的1个氯离子是配位体，所以氯化铬(CrCl3·6H2O)的化学式可能为[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O，故选B。

思维启迪——确定配合物化学式的基本步骤

二、配合物的空间结构

1．顺反异构

配合物Pt(NH3)2Cl2的中心原子是Pt2＋，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。

2．配离子的空间构型与杂化轨道类型的关系

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)3]2－ 3 sp2平面三角形

[Zn(NH3)4]2＋ 4 sp3四面体型

例

3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

解析本题考查杂化轨道类型与配合物的空间构型的关系。Zn2＋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[ZnCl4]2－的空间构型为正四面体型。

(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。