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1配合物理论简介——认识配合物河南省洛阳师范学院附属中学王克一、教材和学情分析1．教材分析高中化学新课程将《物质结构与性质》作为选修模块3，在以提高学生科学素养为核心的前提下，帮助学生体会科学探索的过程和方法，理解物质结构的奥秘，提高抽象思维能力，是对物质结构理论的拓展和加深。在必修2和选修3已介绍共价键的知识基础上，本节介绍了特殊的共价键——配位键，并得出很庞大的一类物质——配合物。配合物在化学中其实有非常广泛的应用，但因为其结构较为复杂，所以在进行学习时应深入浅出。2．学情分析已有知识：学习过共价键的概念，认识过氢氧化铝的两性，银氨溶液的配制等等局限认识：只限于表面，把他们作为特殊的现象进行了重点记忆，对其中的原因进行了回避发展方向：本节通过配合物的学习，将打开并诠释学生封沉已久的困惑。二、教学目标和教学设计思路1．教学目标知识与技能掌握配位键、配位化合物的概念；正确表示配位键、配位化合物；认识常见配合物，了解配位化合物的组成、命名以及在生活中的应用。过程与方法通过实验探究活用离子的检验，培养学生分析、归纳总结的能力；学会对比实验的方法；培养学生自主学习能力。情感态度与价值观通过顺铂的发现史、实验探究感受“化学是一门以实验为基础的科学”，体会科研之路，使学生感受科学的力量，热爱科学、崇尚科学；通过合作学习培养学生的团队意识及严谨、细致的科学态度；了解配合物在生活中的应用，激发学生学习化学的积极性。2．教学重点和难点教学重点：配位键和配位化合物组成、表示、形成条件及配合物结构和性质教学难点：配合物形成条件，结构与性质关系确立依据：配合物在整个高中阶段出现不多，但应用不少，配合物理论相对比较复杂，但教材中要求学生掌握的并不深，只需要认识和判断配合物和配位键并能正确表达配位键。能知道它在生产和生活中一些简单的应用。3.教学设计思路实验为基础是化学学科的基本特征，化学实验既是重要的课程内容，也是生动有效的教学方式，更是学生学习化学的最有效的学习方式，人教版选修3《物质结构与性质》整本书仅出现了3个实验，这3个实验均出现在配合物理论知识中。本节课如何赋予该实验以探究功能，使实验的教育功能最大化，这是我在设计本节课时考虑最多的问题。本堂课我紧紧抓住认识配合物的“认识”二字，选取认识配合物中的化学键，化学平衡，制备方法和应用四个方面进行设计，深入浅出的使学生建立起配合物的组成、结构、性质、应用的知识网络体系。三、教学流程设计【引入】创设情景，讲述抗癌药物顺铂的发现之旅。错误的联想—错误的设想—错误的实验—成就了一个伟大的发现！顺铂既是抗癌药物，更是简单的配位化合物，从而大大激发了学生学习本节课的兴趣。接着从学生熟悉的物质入手，通过两种配合物的介绍，初步完成配合物的认识。一、认识配合物【情景一】硫酸四水合铜——白色的硫酸铜粉末溶于水后，溶液变蓝了，原来是因为水分子中的氧原子上2有孤电子对，铜离子有空轨道，他们结合在一起形成了[Cu(H2O)4]2+，这种离子是蓝色的，所以溶液变蓝了。【结论】我们把成键的两个原子一方（A）提供孤电子对，一方（B）提供空轨道而形成的共价键，称为配位键，表示为A→B。【情景二】硫酸四氨合铜——往CuSO4溶液中，逐滴加入浓氨水，先产生蓝色沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解，得到深蓝色溶液。【视频】继续认识硫酸四氨合铜，用NaOH溶液和BaCl2溶液分别检验硫酸四氨合铜中的离子。溶液中Cu2+几乎没有了，但有大量SO42-存在，从而引发学生思考。【思考】（那么）Cu2+去哪里了呢？（分析结构，可以看出）这就和做生意一样，Cu2+提供空轨道，NH3提供孤电子对，你情我愿的生意就做成了，形成了[Cu(NH3)4]2+。【结论】像硫酸四氨合铜这样由配位键形成的化合物称为配位化合物，简称配合物，它由内界配离子和外界组成，而内界配离子又由中心离子、配体和配位数三部分组成，从刚才的实验来看，内界配离子和外界之间是离子键，容易电离。內界配离子中铜离子和氨分子之间真的就不能电离吗？带着这个问题带领学生进入下一个主题：探究配合物中的化学平衡。二、配合物中的化学平衡——铜离子与氯离子的配合氯离子也有孤电子对，它是不是也能与铜离子形成配离子呢？【实验1】取棕黄色的氯化铜于试管中，向试管中加少量水，生成绿色溶液，继续加水，又生成蓝色溶液。【思考】棕黄色的氯化铜溶于水为什么不是棕黄色，为什么水量不同，颜色不同呢？（提示[CuCl4]2-配离子的颜色为棕黄色）【学生猜想】（同学们的猜想很正确）在溶液中可能存在着两种配离子，如果溶液较浓，则主要显示四氯合铜配离子的棕黄色，如果水多，则主要显示四水合铜配离子的蓝色，如果介于二者之间，就呈现绿色。【教师】Cl-和Cu2+反应生成配离子[CuCl4]2-如果能与[Cu(H2O)4]2+转化，就说明溶液中存在一个化学平衡：Cu2++4Cl-[CuCl4]2-。【实验2】向蓝色的氯化铜溶液中加NaCl固体，会有变化吗？溶液由蓝色变为绿色，加水溶液变为蓝色。【教师】这是为什么呢？【结论】说明加大Cl-浓度能生成更多的[CuCl4]2-，使溶液从蓝色变为绿色（从而证明确实存在一个平衡：Cu2++4Cl-[CuCl4]2-）。【教师】化学平衡除了受浓度的影响，还与温度有关。如果改变蓝色氯化铜溶液的温度，会有变化吗？【实验3】加热蓝色的氯化铜溶液，溶液由蓝色变为绿色，冷却溶液变为蓝色。【教师】以上这些颜色变化说明了什么呢？请同学们进行小组讨论，并展示汇报【结论】1、内界中心离子和配体之间也能电离，但是微弱的，可逆的。[CuCl4]2-[Cu(H2O)4]2-[Cu(NH3)4]2-NH3H+H2OCl-[CuCl4]2-[Cu(H2O)4]2-[Cu(NH3)4]2-NH3H+NH3H+H2OCl-H2OCl-2、配位键越强，配合物越稳定，Cu2+在不同配体之间传递时，由弱配体向强配体的转化，只需加入强配体即可；而逆向的转化，往往是通过对强配体的破坏或强制性的平衡移动才能实现。对配合物有了整体的认识之后，完成本节第三个问题：晶体的制备三、配合物晶体的制备—以[Cu(NH3)4]SO4为例引导学生思考：我们以前学习过什么方法能把溶液中的溶质提取出来？学生马上想到了蒸发溶剂，冷却结晶，请同学们动手验证！3【学生验证实验】加热蒸发硫酸四氨合铜溶液，闻到刺激性气味，并且看到颜色变黑。共同分析原因，可能这种物质受热容易分解，不适合加热，生成了氨气和氧化铜。【思考】要用什么办法才能得到晶体呢？介绍新的方法，并进行试验验证【实验】在硫酸四氨合铜溶液中加入乙醇，使溶剂极性降低，析出深蓝色晶体。【小结】从溶液中得到晶体的方法应该有两种：（1）蒸发溶剂法（2）加入乙醇，降低溶剂极性法四、高考链接，知识升华【2012江苏】一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为。【教师】：这是一道江苏的高考题，试着完成第三问——[Cu(OH)4]2－是怎样产生的呢？请同学们完成自主小实验，并汇报结果。【自主小实验】铜离子与氢氧根离子的配合【学生自主实验】取两只试管分别加入CuSO4和Al2(SO4)3溶液，再分别持续加入浓NaOH溶液至过量，观察现象，讨论并解释其中原因。【学生展示】CuSO4中开始生成氢氧化铜蓝色沉淀，后来蓝色沉淀溶解，是因为生成了[Cu(OH)4]2-；Al2(SO4)3溶液中开始生成氢氧化铝白色沉淀，后来白色沉淀溶解，是因为生成了Na[Al(OH)4]。【教师】Cu(OH)2和Al(OH)3都溶解于过量的NaOH，原来都是生成了四羟基配合物。【提问】看得出同学们很用心，但是这种解释与高一年级生成NaAlO2的解释是否矛盾呢？【教师】随着我们知识的丰富，认识会不断地升华和改写。五、课堂小结——配合物的应用配合物在许多领域都有非常广泛的应用，它与我们的生活息息相关，在抗癌药顺铂之后，科学家们还在继续寻找下一代铂系抗癌药，效果较好的是卡铂，这也是一种配合物。希望同学们好好学习化学知识，积极参与化学研究，为人类的发展开辟新的思路。【教学反思】本节课恰当的选择了切入点，重视动态知识建立过程，通过一个个简单易做、现象明显的化学实验，灵活应用离子检验，化学平衡移动，相似相容原理，使学生主动学习、乐于探究，完成对配合物的认识。通过顺铂发现之旅的引入，和结尾的呼应，使学生感受到科学的力量，激发学生学习化学，研究化学，应用化学的科学理想。