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高中化学竞赛配合物构型问题的解题思路


高中化学竞赛配合物构型问题的解题思路 【摘要】根据高中化学竞赛大纲,结合自己多年的竞赛教学经验,对 竞赛中出现的配合物问题进行总结, 强调配合物构型在竞赛中的重要 性。本文就配合物构型方面的问题展开论述,并对拓展知识“反位效 应”和“EAN 规则”进行了简要介绍,结合具体例题,总结出配合物构 型问题的解题思路。 【关键词】高中化学竞赛 配合物 构型 异构现象 解题思路 高中化学配

合物构型问题在化学竞赛中都不同程度地出现, 也可以说 是绕不开的一道槛。它不但在化学竞赛中屡见不鲜,而且在高中化学 的其他考试中也常常出现。在此,就高中化学竞赛配合物构型问题进 行探讨。 一、配合物问题在高中化学竞赛中的考点分析 2008 年至 2013 年 6 届化学竞赛初赛试卷中出现的配合物问题分值统 计如下。 从近 6 年考卷分析,配合物知识点在 2008—2013 年的化学竞赛初赛 试题中占分分别为 11 分、12 分、16 分、10 分、15 分和 14 分。赋分 比例基本保持稳定,是化学竞赛中重点考核内容之一。 高中化学竞赛大纲指出,配合物的组成、结构、异构现象、配位方程 式为主要考点。近年来的考题当中,配合物构型不仅每年必考,而且 占分比例较高。 二、配合物构型问题的理论基础与解题方法拓展 (一)理论基础 参加高中化学竞赛的考生,必须非常清楚地掌握配合物基本理论。 主要包括: 1.配位键的作用形式。熟悉配位键是由单方面提供孤对电子形成 的;了解常见的中心离子的核外电子排布(如 Fe3+,Cu2+等) ;了解 常见的单齿配体(如 OH-,NH3 等)和多齿配体(如乙二胺,EDTA 等) ,并了解多齿配体的多种配位方式。 2.配合物构型基本理论。了解配合物的杂化轨道理论和晶体场理 论;了解内轨型和外轨型配合物构型上的差别;了解晶体场稳定化能 对配合物稳定性的影响。 (二)解题思路 配合物构型解题思路,概括如下。 1.中心离子(原子)的选择。先按单核中心考虑,根据中心离子 (原子)的种类确定配位数,进而确定基本构型,如 4 配位对应四面 体或平面正方形,6 配位对应八面体等。同时也要注意题目的描述, 例如,题目提到 AX2Y2 类型配合物 2 种不同的熔点时,应可以推出 是正方形的顺反两种异构体,而不是四面体构型。 2.配体的选择。确定配位数后,先考虑给定的配体当中是否有多 齿配体,然后考虑多齿配体占用多少配位数,最后再考虑简单配体, 凑够配位数。当最大配位原子数大于配位数时,一般有两种情况:有 的配体位于外界;多齿配体并非所有原子参与了配位。 3.构型的分析。先考虑立体异构,再考虑光学异构。 (1)立体异构。单齿配体立体异构包括:①平面正方形结构的顺 反异构,如二氯二氨合铂(Ⅱ)。②八面体 AX2Y4 的顺反异构,如四 氨二水合铜(Ⅱ)离子。③AX3Y3 的面经异构,如三氯三氨合铜(Ⅱ)离 子。双齿配体需要注意使同一配体各配位原子彼此相邻。 (2)光学异构。如果配合离子或分子中不存在对称面,则具备光 学活性,例如 AX3Y3 的面式结构。在确定其中一个构型时,同时需 要画出它的镜像,以防书写遗漏。 4.不同构型配合物的鉴别。首先考虑内界配体和外界离子的区别, 即内界配体无法直接反应,外界离子的性质与游离离子性质相同,例 如,可用硝酸酸化的硝酸银溶液鉴别卤离子位于配离子内界或外界。 然后考虑内界配体不同构型下的偶极矩差异,通常来说,顺反异构中 的反式、面经异构中的经式结构偶极较小,在电磁场中显示出的诱导 偶极较弱。最后考虑光学异构,一般需要用到旋光仪等光学

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