师:同学们,今天我们学习高二人教版化学选择性必修2第三章实验活动——简单配合物的形成。配合物是由中心原子或离子与一定数目的中性分子或阴离子以配位键结合而形成的一类化合物。中心离子形成配合物后,性质不同于原来的金属离子,具有新的化学特性。本节课通过实验活动了解配合物的形成,加深对配合物的认识,探究简单离子与配离子的区别。

  本节课的实验用品有:试管、胶头滴管、硫酸铜溶液、氨水、硝酸银溶液、氯化钠溶液、氯化铁溶液、硫氰化钾溶液、铁氰化钾溶液、蒸馏水、乙醇。下面我们通过两个实验活动来了解简单配合物的形成。实验一,四氨合铜离子的形成;实验二,银氨离子的形成。

  师:首先进行实验一,四氨合铜离子的形成。向盛有4毫升0.1摩尔每升硫酸铜溶液的试管中滴加几滴1摩尔每升氨水,继续添加氨水并震荡试管,观察实验现象。再向试管中加入6毫升95%乙醇,并用玻璃棒摩擦试管壁,观察实验现象。请看视频。

  (播放视频:四氨合铜离子的生成。本实验用到的试剂有0.1摩尔每升的硫酸铜溶液,1摩尔每升的氨水,95%的乙醇溶液。用量筒量取4毫升0.1摩尔每升的硫酸铜溶液,倒入试管中。向其中滴加几滴氨水,可以观察到有蓝色沉淀生成。继续向其中滴加氨水并震荡试管,可以观察到蓝色沉淀溶解,溶液变为深蓝色。用量筒量取6毫升95%的乙醇溶液倒入上述试管中,并用玻璃棒摩擦试管壁,可以观察到有深蓝色晶体析出。)

  师:向硫酸铜溶液中逐滴加入氨水,首先生成的是氢氧化铜沉淀,继续滴加氨水,氢氧化铜溶解生成深蓝色的四氨合铜离子。加入乙醇后,四氨合铜离子与硫酸根离子结合以晶体形式析出。结构测定的实验证明,无论是在加入氨水后得到的深蓝色的透明溶液中,还是在析出的深蓝色的晶体中,深蓝色都是由于存在四氨合铜离子,它是铜离子与氨分子形成的配离子,中心离子为铜离子,配体是氨分子,配位数为4。在四氨合铜离子中,氨分子中的氮原子给出孤电子对,铜离子接受孤电子对,以配位键形成了四氨合铜离子。

  硫酸铜溶液中呈蓝色的物质是四水合铜离子,向蓝色的硫酸铜溶液中滴加氨水,试管中先出现蓝色的氢氧化铜沉淀。这是由于氨水呈碱性,铜离子与一水合氨反应生成氢氧化铜沉淀和铵根离子。继续滴加氨水至过量,蓝色的氢氧化铜沉淀逐渐消失,得到深蓝色的透明溶液,深蓝色是由于存在四氨合铜离子,它是氢氧化铜与氨反应生成的。

  在加入乙醇后析出的深蓝色晶体是一水硫酸四氨合铜晶体。乙醇可以降低一水硫酸四氨合铜晶体的溶解度,这是由于乙醇的极性较小,使该配合物在乙醇中的溶解度小于在水中的溶解度。由于配合物溶解度变小,导致配合物的晶体从溶液中析出。用玻璃棒在试管内壁轻轻摩擦,可以从试管内壁刮下少量碎屑,充当晶核,可以加快结晶速度,析出晶体沉淀。无论在得到的深蓝色透明溶液中,还是在析出的深蓝色的晶体中,深蓝色都是由于存在四氨合铜离子。它是铜离子的另一种常见配离子,中心离子仍然是铜离子,而配体是氨分子,配位数为4。在四氨合铜离子中,氨分子中的氮原子给出孤电子对,铜离子接受孤电子对,以配位键结合形成了四氨合铜离子。

  师:接下来进行实验二,银氨离子的形成。向盛有少量0.1摩尔每升氯化钠溶液的试管中滴加几滴0.1摩尔每升硝酸银溶液,再滴入1摩尔每升氨水震荡,观察实验现象。请看视频。

  (播放视频:银氨离子的生成。本实验用到的试剂有0.1摩尔每升的氯化钠溶液、0.1摩尔每升的硝酸银溶液、1摩尔每升的氨水。取1毫升0.1摩尔每升的氯化钠溶液于试管中。向其中滴加几滴0.1摩尔每升的硝酸银溶液,可以观察到有白色的氯化银沉淀生成,向试管中继续滴加1摩尔每升的氨水,并不断震荡,可以观察到沉淀消失。)

  师:氯化钠溶液中的氯离子与硝酸银溶液中的银离子生成氯化银沉淀,滴加氨水后,氯化银与氨分子生成银氨离子,因此沉淀消失,得到澄清的无色溶液。

  在这个实验过程中,向氯化钠溶液中滴加硝酸银溶液,银离子和氯离子反应,产生难溶于水的白色的氯化银沉淀。滴入氨水后,白色的氯化银沉淀消失,得到澄清的无色溶液。这是由于氯化银与氨发生了反应,生成银氨离子。银氨离子的中心离子是银离子,而配体是氨分子,配位数为2。在银氨离子中,氨分子中的氮原子给出孤电子对,银离子接受孤电子对,以配位键结合形成了银氨离子。

  师:温馨提醒,一、配置银氨溶液时应防止加入过量的氨水,否则可能会生成雷酸银,雷酸银在受热或撞击时有爆炸危险;二、银氨溶液必须随配随用,不可久置,因为银氨溶液久置后将变成迭氮化银沉淀,它受震动时很容易分解而发生猛烈爆炸。实验完毕,试管内的银氨溶液要及时处理,不能直接当废液倾倒。

  师:配合物的形成对性质有影响。这两个实验都是通过形成配合物将难溶于水的沉淀转变为易溶于水的物质。如何运用平衡移动原理来解释上述实验中沉淀为什么会溶解?

  生:氢氧化铜在水中存在沉淀溶解平衡。当向氢氧化铜沉淀中滴加氨水时,溶液中的铜离子与氨结合生成四氨合铜离子,导致氢氧化铜的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。氯化银在水中也存在沉淀溶解平衡。当向氯化银沉淀中滴加氨水时,溶液中的银离子与氨结合生成银氨离子,导致氯化银的沉淀溶解平衡向溶解的方向移动。

  师:配合物的结构有什么特点呢?配合物为一类具有特征化学结构的化合物,由中心原子或离子和围绕它的配体分子或离子以配位键结合形成。在配合物中,内界是配位单元,外界是简单离子。在水溶液中,配合物外界易电离,内界难电离。配合物的内界包含中心原子或离子和配体分子或离子。在形成配合物的过程中,配体分子或离子提供孤电子对,中心原子或离子提供空轨道接受孤电子对。中心原子或离子周围的配位原子个数是配位数,对于某一中心原子或离子在与不同的配体结合时常具有一定的特征配位数,中心原子或离子的配位数一般是2 - 8,最常见的是4和6。配位数的多少取决于中心原子或离子和配体的性质,例如,在配合物硫酸四氨合铜中,中心离子铜离子和四个配体氨分子结合形成四氨合铜离子,构成配合物的内界,平衡电荷的硫酸根作为外界。同样在配合物氯化二氨合银中,中心离子银离子和两个配体氨分子结合形成银氨离子,构成配合物的内界,平衡电荷的氯离子作为外界。

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《化学 选择性必修2 第3章 实验活动:简单配合物的形成 逐字稿-4,661字 第5版》.docx
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