第三章 晶体结构与性质
本节课能够了解配位键的特点，认识简单的配合物的成键特征，认识配合物的存在与应用。在此基础上了解人类探索物质结构的过程，能够从原子、分子、超分子等不同尺度认识物质结构的意义。认同“物质结构的探索是无止境的”观点。培养学生的科学精神与社会责任的化学核心素养。 课程目标 | 扫地机滚刷学科素养 |
1、通过熟悉的无水硫酸铜与其溶液颜不同这一现象，认识配位键的特征，并能与共价键进行简单比较。 2、在配位键的基础上，认识配合物的存在、结构特点及常见配合物的制取等。 3、了解超分子与分子的区别、超分子的简单应用。 | a.宏观辨识与微观辨析：能从微观角度理解配位键的形成条件和表示方法；能判断常见的配合物。 b.证据推理与模型认知：能利用配合物的性质去推测配合物的组成，从而形成“结构决定性质”的认知模型。 c.科学精神与社会责任：学习超分子，提升学生的科学精神与社会责任。 |
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教学重点：配位键、配合物的概念，形成条件和组成
教学难点：配位键、配合物的概念，形成条件和组成
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【导入新课】
无水硫酸铜是白的,但CuSO4·5H2O晶体却是蓝的，这是为什么呢?
【实验3-2】
固体 | (1)CuSO4 (2)CuCl (3)CuBr2 (4)NaCl (5)K2SO4 (6)KBr 白 绿 深褐 白 白 白 |
哪些溶液呈天蓝 | (1)、(2)、(3) |
| 溶液呈天蓝是由阳离子Cu2+引起的，SO42-、Cl-、Br-、Na+、K+在溶液中均无 |
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【讲解】
实验证明，上述实验中呈蓝的物质是水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2+ ，叫做四水合铜离子。
【过渡】
我们学过的的化学键有共价键、离子键、金属键，那么它们的结合是什么键？Cu2+与H2O是如何结合成[Cu(H2O)4]2+的呢？
【学生活动】
讨论回答
【讲解】
1.配位键
(1)配位键定义：成键原子或离子一方提供空轨道，另一方提供孤电子对而形成的，这类“电
子对给予-接受”键被称为配位键。
(2)基本概念：
①中心原子（离子）：提供空轨道，接受孤电子对。通常是过渡元素的原子或离子，如Fe、Ni、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Ag+、Co3+、Cr3+等。
②配位体：提供孤电子对的离子或分子，如分子CO、NH3、H2O等，阴离子F-、CN-、CI-等。配位原子必须有孤电子对。
③配位数：直接同中心原子（离子）配位的分子或离子的数目叫中心原子（离子）的配位数。
(3)配位键的形成条件
①成键原子一方能提供孤电子对。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；离子有Cl－、OH－、CN－、SCN－等。
②成键原子另一方能提供空轨道。如H＋、Al3＋、B及过渡金属的原子或离子。
(4)配位键同样具有饱和性和方向性。
一般来说，多数过渡金属的原子或离子形成配位键的数目是基本不变的，如Ag＋形成2个配位键；Cu2＋形成4个配位键等。
(5)配位键的表示：
(电子对给予体)A→B(电子对接受体)或A—B。例如H3O+
2、配合物
(1)定义：通常把金属离子或原子（称为中心离子或原子）与某些分子或离子（称为配体或配位体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。
(2)组成：配合物由中心离子或原子（提供空轨道）和配体（提供孤电子对）组成，分为内界和外界，以[Cu(NH3)4]SO4为例。
【讲解】
展示[Cu(NH3)4]SO4的组成部分。
【实验探究】
【实验3-3】制取[Cu(NH3)硫铁矿制硫酸4](OH)2
实验操作 | 实验现象 | 实验结论 |
向盛有4mL 0.1mol/L CuSO4溶液的试管里滴加几滴1 mol/L 氨水 | 弱碱水设备形成难溶物 | 景区拍照 Cu2+ + 2NH3·H2O = Cu(OH)2↓+2NH4+ |
继续添加氨水并振荡试管 | 难溶物溶解，得到深蓝的透明溶液 | Cu(OH)2 + 4NH3 = [Cu(NH3)4](OH)2 |
再向试管中加入极性较小的溶剂(如加入8 mL 95%乙醇)，并用玻璃棒摩擦试管壁 | 析出深蓝晶体 | 深蓝晶体为[Cu(NH3)4]SO4·H2O，说明该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度 |
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【实验结论】
实验证明，无论在得到的深蓝透明溶液中，还是在析出的深蓝的晶体中，深蓝都是由于存在 [Cu(NH3)4]2+，它是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是Cu2+，而配体是NH3，配位数为4。
【实验3-4】制取 Fe(SCN)3
实验操作：向盛有少量0.1 mol/L FeCl3溶液（或任何含Fe3+的溶液）的试管中滴加1滴0.1 mol/L硫(KSCN)溶液。
实验现象：溶液变为红。
应用：
①利用硫氰化铁配离子的颜，可鉴定溶液中存在Fe3+，又由于该离子的颜极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。
【实验3-5】制取 [Ag(NH3)2]Cl
实验操作 | ①向盛有少量0.1 mol/L NaCl溶液的试管里滴几滴0.1 mol/L AgNO3溶液，产生难溶于水的白的AgCl沉淀； ②再滴入1 mol/L 氨水，振荡。 |
实验现象 | ①得到白沉淀 ②沉淀溶解，得到澄清的无溶液 |
实验结论 | ①Ag+ + Cl- = AgCl↓ ②AgCl + 2NH3 = [Ag(NH3)2]Cl |
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3、配合物的形成对性质的影响
(1)对溶解性的影响：一些难溶于水的金属氢氧化物、氯化物、溴化物、碘化物、，可以溶解于氨水中，或依次溶解于含过量的OH-、Cl-、Br-、I-、CN-的溶液中，形成可溶性的配合物。
(2)颜的改变：当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜发生变化就是一种常见的现象，根据颜的变化就可以判断是否有配离子生成。
(3)稳定性增强：
①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。
②许多过渡金属元素的离子对多种配体具有很强的结合力，因而，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
③当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe塑料水嘴2+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。
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