第2课时 配合物的性质与应用
[核心素养发展目标] 1.从微观角度理解配合物的形成对物质性质的影响。2.了解配合物在生活、生产和科学实验中的应用。
一、配合物的形成对性质的影响 1．颜色的改变
当简单离子形成配离子时其性质往往有很大的差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，据此可以判断配离子是否生成。如Fe与SCN在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子(血红色)，反应的离子方程式为Fe＋nSCN===[Fe(SCN)n]2．溶解度的改变
一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物可以依次溶解于过量的Cl、Br、I
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－
－
3＋
－
(3－n)＋
3＋
－
。
、CN和氨中，形成可溶性的配合物。
－
(1)如难溶的AgCl可溶于过量的浓盐酸和氨水中，形成配合物，反应的离子方程式分别为 AgCl＋HCl(浓)===[AgCl2]＋H；
AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋Cl＋2H2O。 (2)Cu(OH)2沉淀易溶于氨水中，反应的离子方程式为 Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]＋2OH＋4H2O。 3．溶液的酸碱性强弱的改变
氢氟酸是一种弱酸，若通入BF3或SiF4气体，由于生成了HBF4、H2SiF6而使溶液成为强酸溶液。配位体与中心原子配合后，可以使其酸性或碱性增强，如Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]
＋
2
2＋
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＋
－
－
＋
＋2OH＋4H2O碱性增强。
－
4．稳定性增强
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。例如，血红素中的Fe
2＋
2＋
2＋
与CO分子形成的配位键比Fe与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe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。
(1)中心原子和配位体之间通过配位键结合，一般很难电离。
(2)配位键越强，配合物越稳定。当中心原子相同时，配合物的稳定性与配位体的性质有关。 例1 向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是( ) A．[Co(NH3)4Cl2]Cl C．[Co(NH3)6]Cl3
B．[Co(NH3)3Cl3] D．[Co(NH3)5Cl]Cl2
1
答案 B
解析 在配合物中，内界以配位键结合很牢固，难以在溶液中电离；而内界和外界之间以离子键相结合，在溶液中能够完全电离。不难看出A、C、D三项中配合物在水中均电离产生Cl
－
，而B项无外界离子，不能电离。
例2 向盛有少量氯化钠溶液的试管中滴加少量硝酸银溶液，生成白色沉淀；再向试管中滴加浓氨水，沉淀溶解。
(1)写出上述实验中发生反应的化学方程式：
①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________。 (2)在上述实验发生化学反应所涉及的物质中，属于配合物的是__________________(写名称)。
(3)在上述实验中，生成白色沉淀的原因是________________________________；白色沉淀溶解的原因是____________________________________。 (4)欲将混合在同一溶液中的Al____________________________。 答案 (1)①NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3 ②AgCl＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]Cl＋2H2O (2)氯化二氨合银
(3)AgCl难溶于水(或AgCl在水中溶解度小) [Ag(NH3)2]Cl或[Ag(NH3)2]更稳定 (4)浓氨水
解析 本题考查配合物的简单知识。氯化银难溶于水，氯化钠与硝酸银在溶液里反应生成的白色沉淀是氯化银。由配合物[Ag(NH3)2]OH知，氯化银溶于氨水的原因应是生成了稳定性更强的配合物[Ag(NH3)2]Cl。已知[Ag(NH3)2]OH读作氢氧化二氨合银，则[Ag(NH3)2]Cl应读作氯化二氨合银。向Al
3＋
＋
3＋
、Ag
＋
分离开来，可选择一种试剂，它是
、Ag的混合溶液中滴加氨水至过量，发生化学反应：Al
＋
＋
＋
＋3＋
＋
3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH4，Ag＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4，AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]
＋
＋OH＋2H2O。
－
二、配合物的应用
1．检验Fe常用的方法是什么？检验有机物分子中含有醛基常用的试剂有哪些？ 答案 检验Fe常用的方法：取待测溶液少许，加KSCN溶液，若溶液变为血红色，则含有Fe。
检验醛基常用试剂：银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液。
2．冶炼金的废水不能任意排放，排放前必须处理。为什么？已知：提取Au的原理为 4Au＋8CN＋2H2O＋O2===4[Au(CN)2]＋4OH
2
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3＋
3＋
3＋
再用Zn还原成单质金：Zn＋2[Au(CN)2]===2Au＋[Zn(CN)4]。
答案 炼金废水中含有配合物[Au(CN)2]和[Zn(CN)4]，它们可电离出有毒的CN，当H与CN结合生成HCN，毒性更强，可导致鱼类等水生物死亡，因此不能任意排放。 3．为什么Au不能溶于浓HNO3、浓HCl和浓H2SO4，但可溶于王水？ 答案 金能溶于王水是因为Au与王水发生如下反应： Au＋4HCl＋HNO3===H[AuCl4]＋NO↑＋2H2O
4．为什么工业水进入锅炉前都要用三聚磷酸钠(Na5P3O10)处理？
答案 工业水中含有较多的Ca、Mg等离子，长时间煮沸会生成水垢，加入三聚磷酸钠后三聚磷酸根离子可与Ca、Mg等离子结合生成可溶性稳定配合物，可防止水垢的沉积，以确保锅炉安全。
配合物的应用
(1)在实验研究中，人们常用形成配合物的方法来检验金属离子、分离物质、定量测定物质的组成。
(2)在生产中，配合物被广泛应用于染色、电镀、硬水软化、金属冶炼领域。
(3)在许多尖端研究领域如激光材料、超导材料、抗癌药物的研究、催化剂的研制等方面，配合物发挥的作用也越来越大。
(4)配合物与生物固氮；许多酶的作用与其结构中含有形成配位键的金属离子有关。 例3 向黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色。该反应可以用方程式FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl表示。
(1)该反应的类型是________________________，生成物中KCl既不是难溶物、难电离物质，也不是易挥发物质，则该反应之所以能够进行是由于生成了_____________的Fe(SCN)3。 (2)向上述血红色溶液中继续加入浓KSCN溶液，溶液血红色加深，这是由于________(填字母)。
a．与Fe配合的SCN数目增多 b．血红色离子的数目增多 c．血红色离子的浓度增大
答案 (1)复分解反应 难电离 (2)c
解析 两种化合物之间相互交换成分，生成另外两种化合物的反应是复分解反应。反应进行的条件为有气体、水、沉淀或难电离的物质生成。颜色的深浅与有色物质的浓度有关。 例4 某配合物的摩尔质量为260.6 g·mol，按质量分数计，其中铬元素占20.0%，氨占39.2%，氯元素占40.8%；取25.00 mL浓度为0.052 0 mol·L的该配合物的水溶液用0.121 0 mol·L
－1
－1
－1
3＋
－
2＋
2＋2＋
2＋
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2－
－
＋
－2－
的AgNO3溶液滴定，达到终点时，耗去AgNO3溶液32.50mL。滴加NaOH溶液使该化合物的溶
液呈强碱性并加热，未检验到NH3的逸出。求该配合物的化学式。
3
答案 由铬元素、氨、氯元素的质量分数之和为100%可知该物质不含其他成分，由此可得出20.0%×260.6
它们的物质的量之比为n(Cr)∶n(NH3)∶n(Cl)＝∶
52
39.2%×260.640.8%×260.6
∶≈1∶6∶3。结合该物质的摩尔质量，又因为1mol配合物里所
1735.532.50×0.1210－
含的可电离的Cl为mol≈3mol，所以该配合物的化学式为[Cr(NH3)6]Cl3。
25.00×0.0520解析 可先根据铬元素、氨、氯元素的质量分数求出它们在配合物中的物质的量之比，再根据Cl与Ag的反应求出处于外界的Cl的数目，便可求出该配合物的化学式。
?1?生成配合物导致体系颜色的变化或物质溶解度变化的情况常常用于离子?或物质?的检验、分离某些混合物等。
?2?确定配合物化学式的方法思路：确定各成分?离子、原子、分子?的物质的量之比?依据方程式、关系式、电荷守恒、质量守恒等?→确定各成分的位置。
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＋
－
1．在[Co(NH3)6]中，与中心原子形成配位键的原子是( ) A．N原子 C．Co原子 答案 A
解析 在[Co(NH3)6]中，配位体是NH3，用N原子上的孤电子对与Co配位。
2．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( ) A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6 B．该配合物可能是平面正方形结构 C．Cl和NH3分子均与Pt配位
D．配合物中Cl与Pt配位，而NH3分子与Pt不配位 答案 C
解析 在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，以强碱处理无NH3放出，说明Cl
－
－
4＋
4＋
－
4＋
3＋
3＋
3＋
B．H原子 D．N、H两种原子
、NH3均处于配合物的内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl和NH3
4＋
－
分子均与Pt配位，A、D错误，C正确；因为配位体在中心原子周围配位时采取对称分布状态以达到能量上的稳定状态，Pt配位数为6，则其空间构型为八面体型，B错误。 3．向含等物质的量的[Co(NH3)4Cl2]Cl、[Co(NH3)6]Cl3、[Co(NH3)5Cl]Cl2的溶液中分别加入过量的AgNO3溶液，生成AgCl沉淀的质量比是( ) A．1∶2∶3
4＋
B．2∶1∶3
4
C．1∶3∶2 答案 C
D．3∶2∶1
解析 在配合物外界中的Cl易发生电离，电离后与AgNO3发生反应Ag＋Cl===AgCl↓，而内界中配离子难以电离，不与AgNO3反应。
4．已知Zn(OH)2是一种两性氢氧化物，若将溶液中的Zn和Al分离，下列试剂中最合适的是( ) A．盐酸 C．氢氧化钠溶液 答案 D
解析 Zn和Al的分离：由于Zn(OH)2和Al(OH)3均为两性氢氧化物，不能用酸、碱加以区分，但Zn可与过量氨水反应，生成[Zn(NH3)4]，Al无此性质，可选用氨水为试剂，生成沉淀Al(OH)3，保留在溶液中的离子为[Zn(NH3)4]。
5．无水CoCl2为深蓝色，吸水后变为粉红色的水合物，水合物受热后又变成无水CoCl2，故常在实验室中用作吸湿剂和空气湿度指示剂。
CoCl2＋xH2O
CoCl2·xH2O
2＋
2＋
2＋
3＋
2＋
3＋
2＋
3＋
－＋－
B．硝酸 D．氨水
深蓝色 粉红色
现有65g无水CoCl2，吸水后变成CoCl2·xH2O119g。 (1)水合物中x＝______________。
(2)若该化合物中Co配位数为6，而且经定量测定得知内界和外界各占有Cl个数比为1∶1，则其化学式可表示为__________________。 答案 (1)6 (2)[CoCl(H2O)5]Cl·H2O 解析 (1)xH2O＋CoCl2===CoCl2·xH2OΔm 130＋18x 18x 119g (119－65) g 130＋18x18x＝， 119g?119－65?g解得：x＝6。
(2)该化合物CoCl2·6H2O中Co配位数为6，而且经定量测定得知内界和外界各占有Cl个数比为1∶1，即各有1个氯离子，则内界中含有1个氯离子和5个水分子；外界有1个氯离子，另外还有1个结晶水，所以化学式可表示为[CoCl(H2O)5]Cl·H2O。
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