2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第3節(jié) 第2課時 配位鍵金屬鍵學(xué)案 魯科版選修3.docx

第2課時配位鍵金屬鍵學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道配位鍵、配合物的概念，學(xué)會配位鍵的判斷方法，會分析配合物的組成與應(yīng)用。2.知道金屬鍵的概念及其實質(zhì)，能夠用金屬鍵理論解釋金屬的物理特性。一配位鍵和配合物1配位鍵(1)用電子式表示NH3、NH的形成N原子與H原子以共價鍵結(jié)合成NH3分子：3HHH；NH3分子與H結(jié)合成NHHN,HHN,H。(2)中共價鍵的形成與相比較有何不同？答案中形成共價鍵時，N原子一方提供孤對電子，H提供空軌道。(3)由上述分析可知配位鍵的概念是成鍵原子一方提供孤對電子，另一方提供空軌道形成的共價鍵。配位鍵常用AB表示，其中A是提供孤對電子的原子，B是具有能夠接受孤對電子的空軌道的原子。配位鍵與共價鍵在形成過程上的主要不同是配位鍵的共用電子對是由某個原子提供的，共價鍵的共用電子對是成鍵原子雙方共同提供的。2配合物(1)在盛有2mL0.1molL1的CuSO4溶液中，逐滴加入過量的濃氨水，觀察到的現(xiàn)象是先生成藍(lán)色沉淀，繼續(xù)加氨水，沉淀溶解，最后變?yōu)樗{(lán)色透明溶液。反應(yīng)的離子方程式是Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH；Cu(OH)24NH3H2O=Cu(NH3)422OH4H2O。(2)分析Cu(NH3)42(配離子)的形成：氨分子中氮原子的孤對電子進(jìn)入Cu2的空軌道，Cu2與NH3分子中的氮原子通過共用氮原子提供的孤對電子形成配位鍵。配離子Cu(NH3)42可表示為(如右圖所示)。(3)配合物的概念：由提供孤對電子的配位體與接受孤對電子的中心原子以配位鍵結(jié)合形成的化合物。如Cu(NH3)4SO4、Ag(NH3)2OH等均為配合物。歸納總結(jié)1配位鍵的形成條件(1)成鍵原子一方能提供孤對電子。如分子有NH3、H2O、HF、CO等；離子有Cl、OH、CN、SCN等。(2)成鍵原子另一方能提供空軌道。如H、Al3、B及過渡金屬的原子或離子。2配合物的組成配合物Cu(NH3)4SO4的組成如下圖所示：(1)中心原子是提供空軌道接受孤對電子的原子。中心原子一般都是帶正電荷的陽離子(此時又叫中心離子)，過渡金屬離子最常見的有Fe3、Ag、Cu2、Zn2等。(2)配位體是提供孤對電子的陰離子或分子，如Cl、NH3、H2O等。配位體中直接同中心原子配位的原子叫做配位原子。配位原子必須是含有孤對電子的原子，如NH3中的N原子，H2O分子中的O原子等。(3)配位數(shù)是直接與中心原子形成的配位鍵的數(shù)目。如Fe(CN)64中Fe2的配位數(shù)為6。(4)內(nèi)界和外界：配合物分為內(nèi)界和外界，其中配離子稱為內(nèi)界，與內(nèi)界發(fā)生電性匹配的陽離子或陰離子稱為外界，外界和內(nèi)界以離子鍵相結(jié)合。 活學(xué)活用1下列各種說法中錯誤的是()A形成配位鍵的條件是一方有空軌道一方有孤對電子B配位鍵是一種特殊的共價鍵CNH4NO3、H2SO4都含有配位鍵D共價鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對電子答案D解析配位鍵是成鍵的兩個原子一方提供孤對電子，另一方提供空軌道而形成的共價鍵，可見成鍵雙方都不存在未成對電子，故A、B對，D錯；NH4NO3、H2SO4中的NH、SO含有配位鍵，故C對。2磷在空氣中充分燃燒后生成結(jié)構(gòu)如圖所示的分子。圖中的圓圈表示原子，實線表示化學(xué)鍵。(1)請在圖中找出磷原子，并在圖上將其涂黑。(2)該化合物的化學(xué)式為_。(3)分子內(nèi)磷原子排列成_形。(4)在用實線表示的化學(xué)鍵中，兩原子間單線表示的是_鍵，兩原子間雙線表示的是_鍵。(填“極性”、“非極性”或“配位”)答案(1)圖中虛線形成的正四面體的四個頂點原子是P原子(2)P4O10(3)正四面體(4)極性配位解析圖中有兩類原子：一類每個原子形成兩個共價鍵，另一類原子形成五個化學(xué)鍵。聯(lián)想P呈5價，O呈2價，則第一類為O原子，第二類為P原子。圖中四個P原子排列為正四面體形(虛線)，故單線指的是極性鍵，雙線指的是配位鍵(P原子提供電子)。二金屬鍵1金屬鍵的概念及其實質(zhì)(1)鈉原子、氯原子能夠形成三種不同類別的物質(zhì)：化合物是NaCl，其化學(xué)鍵類型是離子鍵。非金屬單質(zhì)是Cl2，其化學(xué)鍵類型是共價鍵。金屬單質(zhì)是Na，根據(jù)金屬單質(zhì)能夠?qū)щ?，推測金屬單質(zhì)鈉中存在的結(jié)構(gòu)微粒是Na和自由電子。(2)由以上分析，引伸出金屬鍵的概念是金屬中金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈相互作用。(3)金屬鍵的成鍵微粒是金屬陽離子和自由電子。金屬鍵的本質(zhì)是電性作用。2用金屬鍵理論解釋金屬的下列物理性質(zhì)(1)金屬不透明，具有金屬光澤答案固態(tài)金屬中有“自由電子”，當(dāng)可見光照射到金屬表面時，“自由電子”能夠吸收所有頻率的光并很快放出，使得金屬不透明并具有金屬光澤。(2)金屬具有良好的延展性答案金屬鍵沒有方向性，當(dāng)金屬受到外力作用時，金屬原子間發(fā)生相對滑動而不會破壞金屬鍵，金屬發(fā)生形變但不會斷裂，故金屬具有良好的延展性。(3)金屬具有良好的導(dǎo)電性答案金屬材料有良好的導(dǎo)電性是由于金屬晶體中的自由電子可以在外加電場作用下發(fā)生定向移動。(4)金屬具有良好的導(dǎo)熱性答案金屬的導(dǎo)熱性是自由電子在運動時與金屬離子碰撞而引起能量的交換，從而使能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分，使整塊金屬達(dá)到相同的溫度。3金屬鍵的強弱影響金屬的硬度、熔沸點(1)填寫下表空格：NaMgAlCr原子價電子排布3s13s23s23p13d54s1原子半徑/pm186160143.1124.91mol金屬固體完全氣化吸收的熱量/kJmol1108.4146.4326.4397.5熔點/97.56506601900(2)觀察分析上表，回答下列問題。影響金屬鍵強弱的因素有哪些？答案影響金屬鍵強弱的主要因素有金屬的原子半徑、單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目等。一般而言，金屬元素的原子半徑越小，單位體積內(nèi)自由電子的數(shù)目越多，金屬鍵越強。金屬的熔點高低與金屬鍵強弱的關(guān)系如何？答案金屬鍵越強，金屬的熔點(沸點)越高，硬度一般也越大。歸納總結(jié)活學(xué)活用3下列有關(guān)金屬鍵的敘述錯誤的是()A金屬鍵沒有飽和性和方向性B金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間存在的強烈的靜電吸引作用C金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬D金屬的性質(zhì)和金屬固體的形成都與金屬鍵有關(guān)答案B解析金屬原子脫落下來的價電子形成遍布整塊晶體的“自由電子”，被所有原子所共用，從而把所有的金屬原子維系在一起，故金屬鍵無飽和性和方向性；金屬鍵中的自由電子屬于整塊金屬共用；金屬鍵是金屬陽離子和自由電子之間的強烈相互作用，既包括金屬陽離子與自由電子之間的靜電吸引作用，也包括金屬陽離子之間及自由電子之間的靜電排斥作用；金屬的性質(zhì)及固體的形成都與金屬鍵強弱有關(guān)。4判斷下列各組金屬熔、沸點高低順序，其中正確的是()AMg>Al>Ca BAl>Na>LiCAl>Mg>Ca DMg>Ba>Al答案C解析電荷 Al3>Mg2Ca2Ba2>LiNa，金屬陽離子半徑：r(Ba2)>r(Ca2)>r(Na)>r(Mg2)>r(Al3)>r(Li)，則C正確；B中Li>Na，D中Al>Mg>Ba。化學(xué)鍵的比較鍵型離子鍵共價鍵(含配位鍵)金屬鍵概念陰、陽離子之間通過靜電作用形成的化學(xué)鍵原子間通過共用電子對形成的化學(xué)鍵自由電子和金屬陽離子之間的強的相互作用成鍵方式通過得失電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)通過形成共用電子對達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)許多原子共用許多電子成鍵粒子陰、陽離子原子自由電子、金屬陽離子成鍵性質(zhì)靜電作用靜電作用靜電作用形成條件活潑金屬元素與活潑非金屬元素化合時形成離子鍵同種或不同種非金屬元素化合時形成共價鍵(稀有氣體元素除外)固態(tài)金屬或合金成鍵特點無方向性和飽和性有方向性和飽和性無方向性和飽和性存在離子化合物絕大多數(shù)非金屬單質(zhì)、共價化合物、某些離子化合物金屬單質(zhì)、合金當(dāng)堂檢測1下列不能形成配位鍵的組合是()AAg、NH3BH2O、HCCo3、CODAg、H答案D解析配位鍵的形成條件必須是一方能提供孤對電子，另一方能提供空軌道，A、B、C三項中，Ag、H、Co3能提供空軌道，NH3、H2O、CO能提供孤對電子，所以能形成配位鍵，而D項Ag與H都只能提供空軌道，而無法提供孤對電子，所以不能形成配位鍵。2下列關(guān)于配位化合物的敘述中，不正確的是()A配位化合物中必定存在配位鍵B配位化合物中只有配位鍵CCu(H2O)42中的Cu2提供空軌道，H2O中的氧原子提供孤對電子形成配位鍵D配位化合物在半導(dǎo)體等尖端技術(shù)、醫(yī)學(xué)科學(xué)、催化反應(yīng)和材料化學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用答案B解析配位化合物中一定含有配位鍵，但也可能含有其他化學(xué)鍵；Cu2有空軌道，H2O中氧原子有孤對電子，可以形成配位鍵；配位化合物應(yīng)用領(lǐng)域特別廣泛，D選項中提到的幾個領(lǐng)域都在其中。3金屬鍵的強弱與金屬的價電子數(shù)多少有關(guān)，價電子數(shù)越多金屬鍵越強；與金屬陽離子的半徑大小也有關(guān)，金屬陽離子半徑越大，金屬鍵越弱。據(jù)此判斷下列金屬熔點逐漸升高的是()ALi、Na、KBNa、Mg、AlCLi、Be、MgDLi、Na、Mg答案B解析金屬鍵越強，金屬的熔點越高。A項中，陽離子半徑順序為Li<Na<K，金屬鍵的強弱為Li>Na>K，熔點依次降低；B項，價電子數(shù)的關(guān)系為Na<Mg<Al，離子半徑大小關(guān)系為Na>Mg>Al，故金屬鍵依次增強，熔、沸點依次升高；C項中Be的熔點高于Mg；D項中Li的熔點高于Na。4下列敘述錯誤的是()A離子鍵沒有方向性和飽和性，而共價鍵有方向性和飽和性B兩種不同的非金屬元素可以形成離子化合物C配位鍵在形成時，是由成鍵雙方各提供一個電子形成共用電子對D金屬鍵的實質(zhì)是金屬中的“自由電子”與金屬陽離子形成的一種強烈的相互作用答案C解析由離子鍵、共價鍵的特性和金屬鍵的實質(zhì)可知A、D兩項正確；N和H可以形成離子化合物NH5，即NH4H，其電子式為HN,HH，B項正確；配位鍵中的共用電子對是由成鍵原子單方面提供的，C項錯誤。5(1)在Fe3、Cu2、Zn2、Ag、H2O、NH3、F、CN、CO中，可以作為中心離子的是_；可以作為配位體的是_。(2)在配離子Fe(CN)63中，中心離子的配位數(shù)為_。配離子的空間構(gòu)型是_。(3)配合物Cr(H2O)4Br2Br2H2O中，中心離子的化合價為_，配離子的電荷數(shù)是_。(4)短周期元素中，由三種元素組成的既有離子鍵、共價鍵，又有配位鍵且陰、陽離子含電子總數(shù)相等的物質(zhì)是_，該物質(zhì)的電子式為_。答案(1)Fe3、Cu2、Zn2、AgH2O、NH3、F、CN、CO(2)6正八面體(3)3價帶1個單位正電荷 (4)NH4FHN,H40分鐘課時作業(yè)基礎(chǔ)過關(guān)一、配位鍵的形成與判斷1在NH中存在4個NH共價鍵，則下列說法正確的是()A4個共價鍵的鍵長完全相同B4個共價鍵的鍵長完全不同C原來的3個NH的鍵長完全相同，但與通過配位鍵形成的NH鍵不同D4個NH鍵鍵長相同，但鍵能不同答案A解析NH可看成NH3分子結(jié)合1個H后形成的，在NH3中中心原子氮采取sp3雜化，孤對電子占據(jù)一個軌道，3個未成鍵電子占據(jù)另3個雜化軌道，分別結(jié)合3個H原子形成3個鍵，由于孤對電子的排斥，所以空間構(gòu)型為三角錐形，鍵角壓縮至107.3。但當(dāng)有H時，N原子的孤對電子會進(jìn)入H的空軌道，以配位鍵形成NH，這樣N原子就不再存在孤對電子，鍵角恢復(fù)至109.5，故NH為正四面體形，4個NH鍵完全一致，配位鍵與普通共價鍵形成過程不同，但性質(zhì)相同。2下列分子或離子中都存在著配位鍵的是()ANH3、H2OBNH、H3OCN2、HClODCu(NH3)42、PCl3答案B3既有離子鍵又有共價鍵和配位鍵的化合物是()ANH4NO3BNaOHCH2SO4DH2O答案A解析堿和鹽中金屬陽離子與氫氧根、酸根之間通過離子鍵相結(jié)合，含氧酸根內(nèi)有共價鍵，在我們中學(xué)所學(xué)的復(fù)雜離子中主要有NH、H3O內(nèi)存在配位鍵。二、配合物的組成與判斷4下列物質(zhì)不屬于配位化合物的是()ACuSO45H2OBFe(SCN)2Cl2CNaOHDAg(NH3)2OH答案C5對鹽類物質(zhì)可有下列分類：如氯化硝酸鈣Ca(NO3)Cl是一種混鹽，硫酸鋁鉀KAl(SO4)2是一種復(fù)鹽，冰晶石(六氟合鋁酸鈉)Na3AlF6是一種絡(luò)鹽。對于組成為CaOCl2的鹽可歸類于()A混鹽B復(fù)鹽C絡(luò)鹽D無法歸屬于上述類別答案A解析CaOCl2可寫成Ca(ClO)Cl，是混鹽。6配位化合物簡稱配合物，它的數(shù)量巨大，組成和結(jié)構(gòu)形形色色，豐富多彩。配合物Zn(NH3)4Cl2的中心離子、配位體、中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)分別為()AZn2、NH3、2、4BZn2、NH3、1、4CZn2、Cl、2、2DZn2、NH3、2、2答案A解析在Zn(NH3)4Cl2中中心離子為Zn2，配位體為NH3，配位數(shù)為4，構(gòu)成Zn(NH3)42。7以下微粒含配位鍵的是 ()N2HCH4OHNHFe(CO)3Fe(SCN)3H3OAg(NH3)2OHABCD全部答案C解析N2H的結(jié)構(gòu)式為；H3O的結(jié)構(gòu)式為；Fe(CO)3、Fe(SCN)3、Ag(NH3)2OH均為配合物，中心離子(或原子)與配體之間均含配位鍵。三、金屬鍵與金屬性質(zhì)8下面有關(guān)金屬的敘述正確的是()A金屬受外力作用時常常發(fā)生變形而不易折斷，是由于金屬離子之間有較強的作用B通常情況下，金屬中的自由電子會發(fā)生定向移動，而形成電流C金屬是借助金屬離子的運動，把能量從溫度高的部分傳到溫度低的部分D金屬的導(dǎo)電性隨溫度的升高而降低答案D解析金屬受外力作用時變形而不易折斷是因為金屬晶體中各原子層會發(fā)生相對滑動，但不會改變原來的排列方式，故A項不正確；自由電子要在外加電場作用下才能發(fā)生定向移動產(chǎn)生電流，B項不正確；金屬的導(dǎo)熱性是由于自由電子在熱的作用下與金屬原(離)子頻繁碰撞將能量進(jìn)行傳遞，故C項不正確。9金屬具有延展性的原因是()A金屬原子半徑都較大，價電子較少B金屬受外力作用變形時，金屬陽離子與自由電子間仍保持較強的作用C金屬中大量自由電子受外力作用時，運動速度加快D自由電子受外力作用時能迅速傳遞能量答案B解析金屬晶體具有良好的導(dǎo)電、傳熱、延展性等，其原因都與遍布晶體的“自由電子”有關(guān)。金屬具有延展性是原子層相對滑動，但金屬陽離子與自由電子形成的化學(xué)鍵沒有被破壞，故金屬陽離子與自由電子間仍保持較強的作用。能力提升10水是生命之源，它與我們的生活密切相關(guān)。在化學(xué)實驗和科學(xué)研究中，水也是一種常用的試劑。(1)寫出與H2O分子電子數(shù)相等的微粒_(寫一個即可)。(2)水分子在特定條件下容易得到一個H，形成水合氫離子(H3O)。下列對上述過程的描述不合理的是_。A氧原子的雜化類型發(fā)生了改變B微粒的形狀發(fā)生了改變C微粒的化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變D微粒中的鍵角發(fā)生了改變(3)將白色的無水CuSO4溶解于水中，溶液呈藍(lán)色，是因為生成了一種呈藍(lán)色的配位數(shù)是4的配合離子，請寫出生成此配合離子的離子方程式_。答案(1)HF、NH3、CH4、Na、Mg2、Al3、F、O2、N3、OH、NH、H3O(任意一個即可)(2)A(3)Cu24H2O=Cu(H2O)42解析(2)水分子中氧原子采取sp3雜化形成4個雜化軌道，其中2個軌道是由孤對電子占據(jù)的，依據(jù)價電子互斥理論模型，孤對電子參與互相排斥，使水分子為V形，在一定條件下水分子與H形成配位鍵，因此氧原子與3個H原子間的共用電子對和剩下的孤對電子相互排斥形成三角錐形結(jié)構(gòu)，同時鍵角也發(fā)生改變，形成的微粒兼有H2O分子和H的性質(zhì)，故只有A項不正確。11銅單質(zhì)及其化合物在很多領(lǐng)域有重要的用途，如金屬銅用來制造電線電纜，五水硫酸銅可用作殺菌劑。(1)往硫酸銅溶液中加入過量氨水，可生成Cu(NH3)42配離子。已知NF3與NH3的空間構(gòu)型都是三角錐形，但NF3不易與Cu2形成配離子，其原因是_。(2)向CuSO4溶液中加入過量NaOH溶液可生成Cu(OH)42。不考慮空間構(gòu)型，Cu(OH)42的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為_。(3)膽礬CuSO45H2O可寫Cu(H2O)4SO4H2O，其結(jié)構(gòu)示意圖如下：下列有關(guān)膽礬的說法正確的是_。A所有氧原子都采取sp3雜化B氧原子存在配位鍵和氫鍵兩種化學(xué)鍵CCu2的價電子排布式為3d84s1D膽礬中的水在不同溫度下會分步失去答案(1)N、F、H三種元素的電負(fù)性：FNH，在NF3中，共用電子對偏向F原子，偏離N原子，使得氮原子上的孤電子對難與Cu2形成配位鍵(2)或(3)D解析(1)N、F、H三種元素的電負(fù)性：F>N>H，所以NH3中共用電子對偏向N原子，而在NF3中，共用電子對偏向F原子，偏離N原子。(2)Cu2中存在空軌道，而OH中O原子有孤對電子，故O與Cu之間以配位鍵結(jié)合。(3)A項，與S相連的氧原子沒有雜化；B項，氫鍵不是化學(xué)鍵；C項，Cu2的價電子排布式為3d9；D項，由圖可知，膽礬中有1個H2O與其他微?？繗滏I結(jié)合，易失去，有4個H2O與Cu2以配位鍵結(jié)合，較難失去。拓展探究12研究物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，有助于人們理解物質(zhì)變化的本質(zhì)。請回答下列問題。(1)C、Si、N元素的電負(fù)性由大到小的順序是_。(2)A、B均為短周期金屬元素。依據(jù)下表數(shù)據(jù)，寫出B原子的電子排布式：_。電離能/kJmol1I1I2I3I4A93218211539021771B7381451773310540(3)過渡金屬離子與水分子形成的配合物是否有顏色，與其d軌道電子排布有關(guān)。一般地，d0或d10排布時，無顏色，d1d9排布時，有顏色，如Co(H2O)62顯粉紅色。據(jù)此判斷，Mn(H2O)62_顏色(填“無”或“有”)。(4)利用CO可以合成化工原料COCl2、配合物Fe(CO)5等。COCl2分子的結(jié)構(gòu)式為CClClO，則COCl2分子內(nèi)含有_(填字母序號)。A4個鍵B2個鍵、2個鍵C2個鍵、1個鍵D3個鍵、1個鍵答案(1)N>C>Si(2)1s22s22p63s2(3)有(4)D解析(1)因為同周期元素從左到右電負(fù)性逐漸增大，同一主族元素自上而下電負(fù)性逐漸減弱，故電負(fù)性由大到小的順序是N>C>Si。(2)由A、B元素的各級電離能可看出，A、B兩元素容易失去兩個電子形成2價金屬陽離子，故A、B元素屬于A族的元素，由同主族元素電離能變化規(guī)律可知，B元素為鎂元素，其原子的電子排布式為1s22s22p63s2。(3)錳是第25號元素，其原子的核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d54s2，其d軌道上填充有5個電子，故Mn(H2O)62有顏色。(4)在COCl2分子中存在2個CCl鍵，1個CO鍵和1個CO鍵，故選D。