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
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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 ①N原子與H原子以共價鍵結(jié)合成NH3分子: 3H+―→HH; ②NH3分子與H+結(jié)合成NH HN,+H+―→[HN,H]+。 (2)②中共價鍵的形成與①相比較有何不同? 答案 ②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 ①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。 ②配位鍵常用A―→B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。 ③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2mL0.1molL-1的CuSO4溶液中,逐滴加入過量的濃氨水,觀察到的現(xiàn)象是先生成藍色沉淀,繼續(xù)加氨水,沉淀溶解,最后變?yōu)樗{色透明溶液。反應(yīng)的離子方程式是 ①Cu2++2NH3H2O===Cu(OH)2↓+2NH; ②Cu(OH)2+4NH3H2O===[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O。 (2)分析[Cu(NH3)4]2+(配離子)的形成:氨分子中氮原子的孤對電子進入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)4]2+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)4]SO4、[Ag(NH3)2]OH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)4]SO4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)6]4-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 C.NH4NO3、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): ①化合物是NaCl,其化學(xué)鍵類型是離子鍵。 ②非金屬單質(zhì)是Cl2,其化學(xué)鍵類型是共價鍵。 ③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: Na Mg Al Cr 原子價電子排布 3s1 3s2 3s23p1 3d54s1 原子半徑/pm 186 160 143.1 124.9 1mol金屬固體完全氣化吸收的熱量/kJmol-1 108.4 146.4 326.4 397.5 熔點/℃ 97.5 650 660 1900 (2)觀察分析上表,回答下列問題。 ①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。 ②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( ) A.Mg>Al>Ca B.Al>Na>Li C.Al>Mg>Ca D.Mg>Ba>Al 答案 C 解析 電荷 Al3+>Mg2+=Ca2+=Ba2+>Li+=Na+,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 通過得失電子達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu) 通過形成共用電子對達到穩(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( ) A.Ag+、NH3 B.H2O、H+ C.Co3+、CO D.Ag+、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 C.[Cu(H2O)4]2+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( ) A.Li、Na、K B.Na、Mg、Al C.Li、Be、Mg D.Li、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- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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