1、1第 2 课时 配位键 金属键学习目标定位 1.知道配位键、配合物的概念，学会配位键的判断方法，会分析配合物的组成与应用。2.知道金属键的概念及其实质，能够用金属键理论解释金属的物理特性。一 配位键和配合物1配位键(1)用电子式表示 NH3、NH 的形成 4N 原子与 H 原子以共价键结合成 NH3分子：3H H H； N N NH 3分子与 H 结合成 NH 4H N , H H N , H 。 H H H H (2)中共价键的形成与相比较有何不同？答案 中形成共价键时，N 原子一方提供孤对电子，H 提供空轨道。(3)由上述分析可知配位键的概念是成键原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道形成
2、的共价键。配位键常用 A B 表示，其中 A 是提供孤对电子的原子，B 是具有能够接受孤对电子的空轨道的原子。配位键与共价键在形成过程上的主要不同是配位键的共用电子对是由某个原子提供的，共价键的共用电子对是成键原子双方共同提供的。2配合物(1)在盛有 2mL0.1molL1 的 CuSO4溶液中，逐滴加入过量的浓氨水，观察到的现象是先生成蓝色沉淀，继续加氨水，沉淀溶解，最后变为蓝色透明溶液。反应的离子方程式是Cu 2 2NH 3H2O=Cu(OH)22NH ； 4Cu(OH) 24NH 3H2O=Cu(NH3)42 2OH 4H 2O。(2)分析Cu(NH 3)42 (配离子)的形成：氨分子中
3、氮原子的孤对电子进入 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对电子形成配位键。配离子Cu(NH 3)42 可表示为(如右图所示)。(3)配合物的概念：由提供孤对电子的配位体与接受孤对电子的中心原子以配位键结合2形成的化合物。如Cu(NH 3)4SO4、Ag(NH 3)2OH 等均为配合物。归纳总结1配位键的形成条件(1)成键原子一方能提供孤对电子。如分子有 NH3、H 2O、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 、Al 3 、B 及过渡金属的原子或离子。2配合物的组成配合物Cu(NH 3)4SO4的
4、组成如下图所示：(1)中心原子是提供空轨道接受孤对电子的原子。中心原子一般都是带正电荷的阳离子(此时又叫中心离子)，过渡金属离子最常见的有 Fe3 、Ag 、Cu 2 、Zn 2 等。(2)配位体是提供孤对电子的阴离子或分子，如 Cl 、NH 3、H 2O 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对电子的原子，如 NH3中的 N 原子，H 2O 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) 64 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
5、，外界和内界以离子键相结合。活学活用1下列各种说法中错误的是( )A形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子B配位键是一种特殊的共价键CNH 4NO3、H 2SO4都含有配位键D共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子答案 D解析 配位键是成键的两个原子一方提供孤对电子，另一方提供空轨道而形成的共价键，可见成键双方都不存在未成对电子，故 A、B 对，D 错；NH 4NO3、H 2SO4中的 NH 、SO 4含有配位键，故 C 对。242磷在空气中充分燃烧后生成结构如图所示的分子。图中的圆圈表示原子，实线表示化学键。3(1)请在图中找出磷原子，并在图上将其涂黑。(2)该化合物的化学式为_。
6、(3)分子内磷原子排列成_形。(4)在用实线表示的化学键中，两原子间单线表示的是_键，两原子间双线表示的是_键。(填“极性” 、 “非极性”或“配位”)答案 (1)图中虚线形成的正四面体的四个顶点原子是 P 原子 (2)P 4O10 (3)正四面体 (4)极性 配位解析 图中有两类原子：一类每个原子形成两个共价键，另一类原子形成五个化学键。联想 P 呈5 价，O 呈2 价，则第一类为 O 原子，第二类为 P 原子。图中四个 P 原子排列为正四面体形(虚线)，故单线指的是极性键，双线指的是配位键(P 原子提供电子)。二 金属键1金属键的概念及其实质(1)钠原子、氯原子能够形成三种不同类别的物质：
7、化合物是 NaCl，其化学键类型是离子键。非金属单质是 Cl2，其化学键类型是共价键。金属单质是 Na，根据金属单质能够导电，推测金属单质钠中存在的结构微粒是 Na和自由电子。(2)由以上分析，引伸出金属键的概念是金属中金属阳离子和自由电子之间存在的强烈相互作用。(3)金属键的成键微粒是金属阳离子和自由电子。金属键的本质是电性作用。2用金属键理论解释金属的下列物理性质(1)金属不透明，具有金属光泽答案 固态金属中有“自由电子” ，当可见光照射到金属表面时， “自由电子”能够吸收所有频率的光并很快放出，使得金属不透明并具有金属光泽。(2)金属具有良好的延展性答案 金属键没有方向性，当金属受到外力
8、作用时，金属原子间发生相对滑动而不会破坏金属键，金属发生形变但不会断裂，故金属具有良好的延展性。(3)金属具有良好的导电性4答案 金属材料有良好的导电性是由于金属晶体中的自由电子可以在外加电场作用下发生定向移动。(4)金属具有良好的导热性答案 金属的导热性是自由电子在运动时与金属离子碰撞而引起能量的交换，从而使能量从温度高的部分传到温度低的部分，使整块金属达到相同的温度。3金属键的强弱影响金属的硬度、熔沸点(1)填写下表空格：Na Mg Al Cr原子价电子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1原子半径/pm 186 160 143.1 124.91mol 金属固体完全气化吸收的热量
9、/kJmol 1108.4 146.4 326.4 397.5熔点/ 97.5 650 660 1900(2)观察分析上表，回答下列问题。影响金属键强弱的因素有哪些？答案 影响金属键强弱的主要因素有金属的原子半径、单位体积内自由电子的数目等。一般而言，金属元素的原子半径越小，单位体积内自由电子的数目越多，金属键越强。金属的熔点高低与金属键强弱的关系如何？答案 金属键越强，金属的熔点(沸点)越高，硬度一般也越大。归纳总结活学活用3下列有关金属键的叙述错误的是( )A金属键没有饱和性和方向性B金属键是金属阳离子和自由电子之间存在的强烈的静电吸引作用C金属键中的自由电子属于整块金属5D金属的性质和金
10、属固体的形成都与金属键有关答案 B解析 金属原子脱落下来的价电子形成遍布整块晶体的“自由电子” ，被所有原子所共用，从而把所有的金属原子维系在一起，故金属键无饱和性和方向性；金属键中的自由电子属于整块金属共用；金属键是金属阳离子和自由电子之间的强烈相互作用，既包括金属阳离子与自由电子之间的静电吸引作用，也包括金属阳离子之间及自由电子之间的静电排斥作用；金属的性质及固体的形成都与金属键强弱有关。4判断下列各组金属熔、沸点高低顺序，其中正确的是( )AMgAlCa BAlNaLiCAlMgCa DMgBaAl答案 C解析 电荷 Al 3 Mg2 Ca 2 Ba 2 Li Na ，金属阳离子半径：
11、r(Ba2 )r(Ca2 )r(Na )r(Mg2 )r(Al3 )r(Li )，则 C 正确；B 中 LiNa，D 中 AlMgBa。化学键的比较键型 离子键 共价键(含配位键) 金属键概念阴、阳离子之间通过静电作用形成的化学键原子间通过共用电子对形成的化学键自由电子和金属阳离子之间的强的相互作用成键方式通过得失电子达到稳定结构通过形成共用电子对达到稳定结构许多原子共用许多电子成键粒子阴、阳离子 原子 自由电子、金属阳离子成键性质静电作用 静电作用 静电作用形成条件活泼金属元素与活泼非金属元素化合时形成离子键同种或不同种非金属元素化合时形成共价键(稀有气体元素除外)固态金属或合金成键特点无方
12、向性和饱和性 有方向性和饱和性 无方向性和饱和性存在 离子化合物绝大多数非金属单质、共价化合物、某些离子化合物金属单质、合金当堂检测61下列不能形成配位键的组合是( )AAg 、NH 3 BH 2O、H CCo 3 、CO DAg 、H 答案 D解析 配位键的形成条件必须是一方能提供孤对电子，另一方能提供空轨道，A、B、C 三项中，Ag 、H 、Co 3 能提供空轨道，NH 3、H 2O、CO 能提供孤对电子，所以能形成配位键，而 D 项 Ag 与 H 都只能提供空轨道，而无法提供孤对电子，所以不能形成配位键。2下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )A配位化合物中必定存在配位键B配位化合
13、物中只有配位键CCu(H 2O)42 中的 Cu2 提供空轨道，H 2O 中的氧原子提供孤对电子形成配位键D配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用答案 B解析 配位化合物中一定含有配位键，但也可能含有其他化学键；Cu 2 有空轨道，H2O 中氧原子有孤对电子，可以形成配位键；配位化合物应用领域特别广泛，D 选项中提到的几个领域都在其中。3金属键的强弱与金属的价电子数多少有关，价电子数越多金属键越强；与金属阳离子的半径大小也有关，金属阳离子半径越大，金属键越弱。据此判断下列金属熔点逐渐升高的是( )ALi、Na、K BNa、Mg、AlCLi、Be、Mg
14、DLi、Na、Mg答案 B解析 金属键越强，金属的熔点越高。A 项中，阳离子半径顺序为 LiNaK，熔点依次降低；B 项，价电子数的关系为 NaMgAl，故金属键依次增强，熔、沸点依次升高；C 项中 Be 的熔点高于 Mg；D 项中Li 的熔点高于 Na。4下列叙述错误的是( )A离子键没有方向性和饱和性，而共价键有方向性和饱和性B两种不同的非金属元素可以形成离子化合物C配位键在形成时，是由成键双方各提供一个电子形成共用电子对D金属键的实质是金属中的“自由电子”与金属阳离子形成的一种强烈的相互作用答案 C7解析 由离子键、共价键的特性和金属键的实质可知 A、D 两项正确；N 和 H 可以形成离
15、子化合物 NH5，即 NH4H，其电子式为H N , H H ，B 项正确；配位键中的共H H 用电子对是由成键原子单方面提供的，C 项错误。5(1)在 Fe3 、Cu 2 、Zn 2 、Ag 、H 2O、NH 3、F 、CN 、CO 中，可以作为中心离子的是_；可以作为配位体的是_。(2)在配离子Fe(CN) 63 中，中心离子的配位数为_。配离子的空间构型是_。(3)配合物Cr(H 2O)4Br2Br2H2O 中，中心离子的化合价为_，配离子的电荷数是_。(4)短周期元素中，由三种元素组成的既有离子键、共价键，又有配位键且阴、阳离子含电子总数相等的物质是_，该物质的电子式为_。答案 (1)
16、Fe 3 、Cu 2 、Zn 2 、Ag H 2O、NH 3、F 、CN 、CO(2)6 正八面体 (3)3 价 带 1 个单位正电荷 (4)NH4F H N , H H H F 40 分钟课时作业基础过关一、配位键的形成与判断1在 NH 中存在 4 个 NH 共价键，则下列说法正确的是( ) 4A4 个共价键的键长完全相同B4 个共价键的键长完全不同C原来的 3 个 NH 的键长完全相同，但与通过配位键形成的 NH 键不同D4 个 NH 键键长相同，但键能不同答案 A解析 NH 可看成 NH3分子结合 1 个 H 后形成的，在 NH3中中心原子氮采取 sp3杂化， 4孤对电子占据一个轨道，3
17、 个未成键电子占据另 3 个杂化轨道，分别结合 3 个 H 原子形成3 个 键，由于孤对电子的排斥，所以空间构型为三角锥形，键角压缩至 107.3。但当有 H 时，N 原子的孤对电子会进入 H 的空轨道，以配位键形成 NH ，这样 N 原子就不再 4存在孤对电子，键角恢复至 109.5，故 NH 为正四面体形，4 个 NH 键完全一致，配位 4键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。2下列分子或离子中都存在着配位键的是( )ANH 3、H 2O BNH 、H 3O 4CN 2、HClO DCu(NH 3)42 、PCl 3答案 B83既有离子键又有共价键和配位键的化合物是( )ANH 4NO3
18、 BNaOHCH 2SO4 DH 2O答案 A解析 碱和盐中金属阳离子与氢氧根、酸根之间通过离子键相结合，含氧酸根内有共价键，在我们中学所学的复杂离子中主要有 NH 、H 3O 内存在配位键。 4二、配合物的组成与判断4下列物质不属于配位化合物的是( )ACuSO 45H2O BFe(SCN) 2Cl2CNaOH DAg(NH 3)2OH答案 C5对盐类物质可有下列分类：如氯化硝酸钙Ca(NO 3)Cl是一种混盐，硫酸铝钾KAl(SO4)2是一种复盐，冰晶石(六氟合铝酸钠)Na 3AlF6是一种络盐。对于组成为 CaOCl2的盐可归类于( )A混盐 B复盐C络盐 D无法归属于上述类别答案 A解
19、析 CaOCl 2可写成 Ca(ClO)Cl，是混盐。6配位化合物简称配合物，它的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物Zn(NH3)4Cl2的中心离子、配位体、中心离子的电荷数和配位数分别为( )AZn 2 、NH 3、2、4 BZn 2 、NH 3、1、4CZn 2 、Cl 、2、2 DZn 2 、NH 3、2、2答案 A解析 在Zn(NH 3)4Cl2中中心离子为 Zn2 ，配位体为 NH3，配位数为 4，构成Zn(NH 3)42 。7以下微粒含配位键的是 ( )N 2H CH 4 OH NH Fe(CO) 3 Fe(SCN) 3 H 3O Ag(NH 3)2OH 5 4A BC
20、 D全部答案 C解析 N 2H 的结构式为 ； 59H 3O 的结构式为 ；Fe(CO)3、Fe(SCN) 3、Ag(NH 3)2OH 均为配合物，中心离子(或原子)与配体之间均含配位键。三、金属键与金属性质8下面有关金属的叙述正确的是( )A金属受外力作用时常常发生变形而不易折断，是由于金属离子之间有较强的作用B通常情况下，金属中的自由电子会发生定向移动，而形成电流C金属是借助金属离子的运动，把能量从温度高的部分传到温度低的部分D金属的导电性随温度的升高而降低答案 D解析 金属受外力作用时变形而不易折断是因为金属晶体中各原子层会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，故 A 项不正确；自由电
21、子要在外加电场作用下才能发生定向移动产生电流，B 项不正确；金属的导热性是由于自由电子在热的作用下与金属原(离)子频繁碰撞将能量进行传递，故 C 项不正确。9金属具有延展性的原因是( )A金属原子半径都较大，价电子较少B金属受外力作用变形时，金属阳离子与自由电子间仍保持较强的作用C金属中大量自由电子受外力作用时，运动速度加快D自由电子受外力作用时能迅速传递能量答案 B解析 金属晶体具有良好的导电、传热、延展性等，其原因都与遍布晶体的“自由电子”有关。金属具有延展性是原子层相对滑动，但金属阳离子与自由电子形成的化学键没有被破坏，故金属阳离子与自由电子间仍保持较强的作用。能力提升10水是生命之源，
22、它与我们的生活密切相关。在化学实验和科学研究中，水也是一种常用的试剂。(1)写出与 H2O 分子电子数相等的微粒_(写一个即可)。(2)水分子在特定条件下容易得到一个 H ，形成水合氢离子(H 3O )。下列对上述过程的描述不合理的是_。A氧原子的杂化类型发生了改变B微粒的形状发生了改变C微粒的化学性质发生了改变D微粒中的键角发生了改变10(3)将白色的无水 CuSO4溶解于水中，溶液呈蓝色，是因为生成了一种呈蓝色的配位数是 4 的配合离子，请写出生成此配合离子的离子方程式_。答案 (1)HF、NH 3、CH 4、Na 、Mg 2 、Al 3 、F 、O 2 、N 3 、OH 、NH 、H 3
23、O (任意 4一个即可)(2)A(3)Cu2 4H 2O=Cu(H2O)42解析 (2)水分子中氧原子采取 sp3杂化形成 4 个杂化轨道，其中 2 个轨道是由孤对电子占据的，依据价电子互斥理论模型，孤对电子参与互相排斥，使水分子为 V 形，在一定条件下水分子与 H 形成配位键，因此氧原子与 3 个 H 原子间的共用电子对和剩下的孤对电子相互排斥形成三角锥形结构，同时键角也发生改变，形成的微粒兼有 H2O 分子和 H 的性质，故只有 A 项不正确。11铜单质及其化合物在很多领域有重要的用途，如金属铜用来制造电线电缆，五水硫酸铜可用作杀菌剂。(1)往硫酸铜溶液中加入过量氨水，可生成Cu(NH 3
24、)42 配离子。已知 NF3与 NH3的空间构型都是三角锥形，但 NF3不易与 Cu2 形成配离子，其原因是_。(2)向 CuSO4溶液中加入过量 NaOH 溶液可生成Cu(OH) 42 。不考虑空间构型，Cu(OH)42 的结构可用示意图表示为_。(3)胆矾 CuSO45H2O 可写Cu(H 2O)4SO4H2O，其结构示意图如下：下列有关胆矾的说法正确的是_。A所有氧原子都采取 sp3杂化B氧原子存在配位键和氢键两种化学键CCu 2 的价电子排布式为 3d84s1D胆矾中的水在不同温度下会分步失去答案 (1)N、F、H 三种元素的电负性：FNH，在 NF3中，共用电子对偏向 F 原子，偏离
25、 N 原子，使得氮原子上的孤电子对难与 Cu2 形成配位键(2) 或(3)D11解析 (1)N、F、H 三种元素的电负性：FNH，所以 NH3中共用电子对偏向 N 原子，而在 NF3中，共用电子对偏向 F 原子，偏离 N 原子。(2)Cu2 中存在空轨道，而 OH 中 O 原子有孤对电子，故 O 与 Cu 之间以配位键结合。(3)A 项，与 S 相连的氧原子没有杂化；B 项，氢键不是化学键；C 项，Cu 2 的价电子排布式为 3d9；D 项，由图可知，胆矾中有 1 个 H2O 与其他微粒靠氢键结合，易失去，有 4个 H2O 与 Cu2 以配位键结合，较难失去。拓展探究12研究物质的微观结构，有
26、助于人们理解物质变化的本质。请回答下列问题。(1)C、Si、N 元素的电负性由大到小的顺序是_。(2)A、B 均为短周期金属元素。依据下表数据，写出 B 原子的电子排布式：_。电离能/kJmol1 I1 I2 I3 I4A 932 1821 15390 21771B 738 1451 7733 10540(3)过渡金属离子与水分子形成的配合物是否有颜色，与其 d 轨道电子排布有关。一般地，d 0或 d10排布时，无颜色，d 1d 9排布时，有颜色，如Co(H 2O)62 显粉红色。据此判断，Mn(H 2O)62 _颜色(填“无”或“有”)。(4)利用 CO 可以合成化工原料 COCl2、配合物
27、 Fe(CO)5等。COCl 2分子的结构式为CClClO，则 COCl2分子内含有_(填字母序号)。A4 个 键 B2 个 键、2 个 键C2 个 键、1 个 键 D3 个 键、1 个 键答案 (1)NCSi (2)1s 22s22p63s2 (3)有 (4)D解析 (1)因为同周期元素从左到右电负性逐渐增大，同一主族元素自上而下电负性逐渐减弱，故电负性由大到小的顺序是 NCSi。(2)由 A、B 元素的各级电离能可看出，A、B 两元素容易失去两个电子形成2 价金属阳离子，故 A、B 元素属于A 族的元素，由同主族元素电离能变化规律可知，B 元素为镁元素，其原子的电子排布式为 1s22s22p63s2。(3)锰是第 25 号元素，其原子的核外电子排布式为 1s22s22p63s23p63d54s2，其 d 轨道上填充有 5 个电子，故Mn(H 2O)62 有颜色。(4)在 COCl2分子中存在 2 个 CCl 键，1 个 CO 键和 1 个 CO 键，故选 D。
