下载文档原格式
第13章 氢和稀有气体13-1 氢作为能源，其优点是？目前开发中的困难是什么？1、解：氢作为能源，具有以下特点：（1）原料来源于地球上储量丰富的水，因而资源不受限制；（2）氢气燃烧时放出的热量很大；（3）作为燃料的最大优点是燃烧后的产物为水，不会污染环境；（4）有可能实现能量的储存，也有可能实现经济高效的输送。
发展氢能源需要解决三个方面的问题：氢气的发生，氢气的储备和氢气的利用13-2按室温和常压下的状态（气态 液态 固态）将下列化合物分类，哪一种固体可能是电的良导体？BaH 2;SiH 4;NH 3;AsH 3;PdH 0.9;HI13-3试述从空气中分离稀有气体和从混合气体中分离各组分的根据和方法。
3、解：从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分，主要是利用它们不同的物理性质如：原子间不同的作用力、熔点沸点的高低以及被吸附的难易等差异达到分离的目的。
13-4试说明稀有气体的熔点 、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？4、解：氦、氖、氩、氪、氙，这几种稀有气体熔点、沸点、密度逐渐增大。
这主要是由于惰性气体都是单原子分子，分子间相互作用力主要决定于分子量。
分子量越大，分子间相互作用力越大，熔点沸点越来越高。
密度逐渐增大是由于其原子量逐渐增大，而单位体积中原子个数相同。
13-5你会选择哪种稀有气体作为：（a ）温度最低的液体冷冻剂；（b ）电离能最低 安全的放电光源；（c ）最廉价的惰性气氛。
13-6用价键理论和分子轨道理论解释HeH 、HeH +、He 2+ 粒子存在的可能性。
为什么氦没有双原子分子存在？13-7 给出与下列物种具有相同结构的稀有气体化合物的化学式并指出其空间构型： (a) ICl 4- (b)IBr 2- (c)BrO 3- (d)ClF7、 解： 4XeF 平面四边形 2XeF 直线形 3XeO 三角锥 XeO 直线形13-8用 VSEPR 理论判断XeF 2 、XeF 4、XeF 6、XeOF 4及ClF 3的空间构型。
第二章物质的状态1.某气体在293K与9.97×104Pa时占有体积1.910-1dm3其质量为0.132g，试求这种气体的相对分子质量，它可能是何种气体?解4.一容器中有4.4 g CO2，14 g N2，12.8g O2，总压为2.026105Pa，求各组分的分压。
解9.有一高压气瓶，容积为30 dm3，能承受2.6×107Pa，问在293K时可装入多少千克O2而不致发生危险？解第五章氢和稀有气体3.写出工业制氢的三个主要化学方程式和实验室中制备氢气最简便的方法？答14.完成并配平下列反应方程式：（1）XeF4 + ClO-3→（2）XeF4 + Xe →（3）Na4XeO6 + MnSO4 + H2SO4→（4）XeF4 + H2O →（5）XeO3 + Ba(OH)2→（6）XeF6 + SiO2→答①XeF4 +2 ClO-3+2 H2O=Xe + 2ClO-4+ 4HF③5Na4XeO6 + 2MnSO4 +7 H2SO4 =5XeO3 +2 NaMnO4 + 7 H2O + 9Na2SO4⑤2XeO3 +2 Ba(OH)2 = Ba2XeO6 + Xe + O2 + 2H2O第六章化学热力学初步2. 计算体系的热力学能变化，已知：（1）体系吸热1000J，对环境做540J的功；（2）体系吸热250J，环境对体系做635J的功；解3. 在298K 和100kPa 恒压下，21mol 的OF 2同水反应，放出161.5kJ 热量，求 反应OF 2(g) + H 2O(g) → O 2(g) + 2HF(g)的△rH θm 和△rU θm 。
解12. 已知下列键能数据键 N ≡N N —F N —Cl F —F Cl —Cl 键能/ kJ ·mol1- 942 272 201 155 243试由键能数据求出标准生成热来说明NF 3在室温下较稳定而NCl 3却易爆炸。
氢模拟考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 氢气在标准状况下的密度是多少？A. 0.08988 g/LB. 0.0899 g/LC. 0.0999 g/LD. 0.8988 g/L2. 氢气在空气中燃烧时，生成的主要产物是什么？A. 一氧化碳B. 二氧化碳C. 水D. 氮气3. 氢气在工业上的主要应用是什么？A. 制造化肥B. 生产钢铁C. 制造塑料D. 以上都是4. 氢气在常温常压下是什么状态？A. 固体B. 液体C. 气体D. 等离子体5. 氢气燃烧时的化学方程式是什么？A. 2H2 + O2 → 2H2OB. H2 + O2 → H2OC. 2H2 + 2O2 → 4H2OD. H2 + 2O2 → 2H2O6. 氢气在人体中的主要作用是什么？A. 提供能量B. 调节酸碱平衡C. 促进新陈代谢D. 以上都是7. 氢气在自然界中主要存在于哪些地方？A. 水中B. 空气中C. 石油中D. 以上都是8. 氢气在化学反应中的氧化态是多少？A. +1B. 0C. -1D. +29. 氢气在工业上可以通过哪种方法生产？A. 电解水B. 石油裂解C. 天然气重整D. 以上都是10. 氢气在医学上有哪些潜在的应用？A. 治疗癌症B. 治疗心脏病C. 治疗糖尿病D. 以上都是答案：1-5 CADBA，6-10 DADDD二、填空题（每空2分，共20分）11. 氢气在标准状况下的摩尔体积是_________。
答案：22.4 L/mol12. 氢气燃烧时的热值是_________。
答案：142 MJ/kg13. 氢气在工业上用于制造化肥，主要通过_________反应。
答案：哈伯-博世（Haber-Bosch）14. 氢气在自然界中主要以_________的形式存在。
答案：水（H2O）15. 氢气在常温常压下是无色无味的_________气体。
答案：无色无味三、简答题（每题10分，共20分）16. 简述氢气在能源领域的应用前景。
第11章氢和稀有气体习题1．选择题11-1根据价层电子对互斥理论，判断RnF4的空间结构式为………………( )(A) 正八面体(B) 正四面体(C) 平面正方形(D) 变形四面体11-2 稀有气体氙能与下列哪种元素形成化合物……………………………( )(A) F (B) K (C) Na (D) Br11-3氙的氟化物是很好的氧化剂，其原因是………………………………( )(A) 氧化性强 (B) 还原到氙 (C) 不污染反应体系 (D) 前三者都是11-4下列氢化物中，在室温下与水反应不产生氢气的是……………………( )(A) LiAlH4(B) CaH2(C) SiH4(D) NH311-5在周期表中氡(Rn，原子序数86)下面的另一个未发现的稀有气体元素的原子序数应是………………………………………………………………………( )(A) 109 (B) 118 (C) 173 (D) 22211-6在化合物O2[PtF6]中，氧成键属于类型…………………………………( )(A) O2 (B) +O (C) -22O(D) -2O22．填空题11-7稀有气体的第一个化合物_____________，是由______ 于_________年制备的。
11-8根据价层电子对互斥理论,XeF2分子中，中心原子的价电子对构型为，XeF2分子稳定构型为_____________ 。
11-9稀有气体能被液化，是由于_____________。
最难被液化的稀有气体是_____________。
11-10XeO3是一种易潮解和易爆炸的固体化合物，其水溶液是一种极强的______，XeO3的水溶液能迅速地将氨氧化成______。
11-11由三氧化氙制高氙酸钠的反应方程式是__________________________。
3．简答题11-12通常说“氢和氧可以化合成水”，即发生下面反应：12H2(g) + O2(g) →12H2O(g) mrΔH(H2O, g) = -241.8 kJ · mol-1但在常温时却看不到反应发生，并且在温度达到4000 K高温时，将有70 %的水分解为H2和O2。
第十七章氢和稀有气体一、氢1．氢的成键方式氢形成化学键主要方式，依赖于其核外电子的得失，共有三个过程。
(1)失去电子氢的1s电子可以失去形成H+，H+仅是一个质子。
(2)获得电子氢原子能够获得一个电子，达到氦的结构1s2，形成含H-的氢化物，这个离子只存在于活泼金属的氢化物中。
(3)共用电子对-共价键的形成在多数含氢化合物中，H原子都与其他元素的原子共用一对电子，或者说形成一个共价键。
除了氢分子中的共价键呈非极性以外，在为数众多的氢化物中，所形成的共价键在某种程度上都具有极性的特征。
氢键不能算作一种化学键，其键能的大小介于化学键与范德华力之间。
我们学习过，在含有强极性键的共价氢化物，如HF，H2O，NH3中，近乎裸露的氢原子核可以定向吸引邻近电负性高的原子，加F，O，N上的孤电子对，从而形成分子间或分子内氢键。
2．氢气的性质与制备(1)氢气性质氢有三种同位素，11H(氕，符号H)，21H(氘，符号D)和31H(氚，符号T)，普通的氢和氚有稳定的核，氚是一种不稳定的放射性同位素。
在适当的温度、压强和相应的催化剂存在下，H2可与CO反应，生成一系列的有机化合物。
(2)氧气的制备①实验室制法室验室里，常利用稀盐酸或稀硫酸与锌等活泼金属作用抽取氢气。
因为金属体中常含有Zn3P2，Zn3As2，ZnS等杂质，它们与酸反应生成PH3，AsH3，H2S等气体混杂在氢气中，需要经过纯化后才能得到纯净的氢气。
而用电解水的方法制备氢气，所得的氢气纯度高。
常采用质量分数25％的NaOH或KOH溶液为电解液，电极反应如下：3．氢化物氢化物可以分成离子型氢化物、共价型氢化物和金属型氢化物三大类。
(1)离子型氢化物氢同碱金属及多数碱土金属在较高的温度下直接化合时，H原子获得一个电子成为H-，生成离子型氢化物，离子型氢化物的重要化学性质是，可与水剧烈反应放出氢气。
分子型氢化物都具有还原性，而且同族氢化物的还原能力随原子序数增加而增强。
第十八章 氢和稀有气体一 选择题1.稀有气体不易液化是因为（ ）A.它们的原子半径大B.它们不是偶极分子C.它们仅仅存在较小的色散力而使之凝聚D.它们价电子层已充满 2.用VSEPR 理论判断，中心原子价电子层中的电子对数为3的是（ ）A .PF 3 B.NH 3 C.-34PO D.-3NO3.用价电子对互斥理论判断，中心原子周围的电子对数为3的是（ ）(吴成鉴《无机化学学习指导》)A.SCl 2B.SO 3 C .XeF 4 D. PF 54.用价电子对互斥理论判断，中心原子价电子层中的电子对数为6的是（ ）A.SO 2B. SF 6C.-34AsOD. BF 35. XeF 2的空间构型是（ ）A.三角双锥B.角形C. T 形D.直线型 6.下列稀有气体的沸点最高的是（ ） (吴成鉴《无机化学学习指导》) A.氪 B.氡 C.氦 D.氙7.能与氢形成离子型氢化物的是（ ） (吴成鉴《无机化学学习指导》) A.活泼的非金属 B.大多数元素 C.不活泼金属 D.碱金属与碱土金属 8.稀有气体原名惰性气体，这是因为（ ） A.它们完全不与其它单质或化合物发生化学反应B.它们的原子结构很稳定，电离势很大，电子亲合势很小，不易发生化学反应C.它们的价电子已全部成对D.它们的原子半径大9．下列各对元素中，化学性质最相似的是 （ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》)A.Be 与MgB.Mg 与Al C Li 与Be D.Be 与Al10.下列元素中，第一电离能最小的是 （ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A.Li B.Be C. Na D.Mg11.下列化合物中，在水中的溶解度最小的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.NaFB.KFC.CaF2D.BaF212.下列氢化物中，最稳定的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.LiHB.NaHC.KHD.RbH13.下列化合物中，键能最大的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.HBrB.NH3C.H2D.KH14．合成出来的第一个稀有气体化合物是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.XeF2B.XeF4C.XeF6D.Xe[PtF6]15.下列化合物中，具有顺磁性的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A.Na2O2B.SrOC.KO2D.BaO216.下列叙述中错误的是（） (大连理工大学《无机化学习题详解》)A.氢原子可获得一个电子形成含H-的离子型化合物。
B.氢原子可以失去一个电子形成含H+的离子型二元化合物C.氢原子与电负性大的元素都可形成氢键。
D,在某些化合物中，氢原子可以与其它元素的原子间形成氢桥17．氢气与下列物质反应中，氢气不作为还原剂的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.单指硫；B.金属锂；C.四氯化钛D.乙烯18.下列氙的氟化物水解反应中，属于歧化反应的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.XeF2的水解；B.XeF6的不完全水解；C.XeF4的水解；D.XeF6的完全水解19.下列各对分子（或离子）中，中心原子采用相同杂化方式成键的是（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.XeO3和XeO4；B.XeF2和XeF4；C.XeOF4和XeO64-；D.XeF4和XeO4。
20.用H2处理0.3934g某种氙的氟化物样品，得到了0.1922gHF，回收了0.2108gXe，该氟化物的化学式为（）(大连理工大学《无机化学习题详解》)A.XeF 2；B.XeF 4；C.XeF 6；D.XeOF 4 二 填空题1.稀有气体包括 ，它们都是属于 分子。
稀有气体原子半径 ，并按 顺序增大，它们的第一电离势按 顺序 。
2.稀有气体的熔、沸点 ，随着原子序数增加，熔、沸点 ，这是因为 。
3.稀有气体的化学活泼性 ，这与它们的 有关；稀有气体化合物稳定性 。
4.获得稀有气体的主要原料是 ，分离稀有气体的简要步骤是 .5.金属锂应保存在 中，金属钠和钾应保存在 中 (吉林大学《无机化学例题与习题》)6.熔盐电解法制得的金属钠中一般含有少量的 ，其原因是 . (吉林大学《无机化学例题与习题》)7.电解熔盐NaCl 制备金属钠时加入CaCl2的作用是 ；电解熔盐BeCl2制备金属铍时加入NaCl 的作用是 . (吉林大学《无机化学例题与习题》) 8.地壳中丰度最大的元素是（ ）；太阳大气中丰度最大的元素是（ ）。
在所有气体中，最轻的是（ ），扩散速度最快的是（ ），最难液化的是（ ）.(大连理工大学《无机化学习题详解》)9.氢可以与其它元素形成氧化值为（ ）的化合物，能与氢直接化合形成离子型氢化物的元素有（ ）.(大连理工大学《无机化学习题详解》) 10.在稀有气体中，最外层电子构型与其它稀有气体不同的元素是（ ）。
在空气中，含量最高的稀有气体是（ ）. (大连理工大学《无机化学习题详解》)三 问答题1.用电子配对法，画出下列物质的分子结构，并描述它们的几何形状，各中心原子的杂化轨道类型。
⑴ NF 3 ⑵-2NO ⑶ -4C l O ⑷ -33PO ⑸ C 2H 42.用价电子对互斥理论（VSEPR ）分析以下分子的空间几何构型及中心原子的杂化类型。
⑴ +4NH ⑵ 5PCl ⑶ BF 3 ⑷SO 33.应用价层电子对互斥理论，画出下列化合物的空间构型（标出孤电子对的位置）。
⑴ XeOF 4 ⑵ -2C l O ⑶ -56IO ⑷ PCl 3 ⑸ -3I4.根据价层电子对互斥理论画出下列分子（离子）的空间构型，并写出中心原子和杂化轨道类型。
（孤对电子和π键亦标出）⑴ COCl 2 ⑵-4ICl ⑶-3NO ⑷SO 2 ⑸SF 45.试用价层电子对互斥理论解释ClF 3可能有几种结构，哪一种最稳定？6.为什么说氢是很有希望的二级能源，其优点是什么？目前的困难又是什么？7.试述从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分的依据和方法。
8.试说明稀有气体的熔、沸点、密度等性质的变化趋势和原因？IV ．参考答案一 选择题1. C2.D3.B4.B5.D6.B7.D8.B9.D 10.C 11.C 12.A 13.C 14.D 15.C 16.B,C 17..B 18.C 19.A,C 20.C 二 填空题1.氦、氖、氩、氪、氙、氡；单原子；大；原子序数；原子半径增大；减小2.低；升高；稀有气体原子间仅存在微弱的色散力，故它们的熔沸点都很低，而色散力随原子序数的增加而增大，所以它们的熔沸点随原子序数的增加而升高。
3.不活泼；价电子层结构；较差。
4.空气；采用分级蒸馏液态空气和分级吸附的方法逐一将稀有气体分离出来。
5.液态石蜡，煤油.6.金属钙，电解时加入CaCl2助熔剂而有少量的钙电解时析出.7.降低盐的熔点；增加熔盐的导电性.8.氧；氢；氢；氢；氦。
9.+1，-1；IA 族元素和钙，锶，钡；10.氦；氩。
三问答题1. ⑴F:N:FF sp3杂化，三角锥⑵sp2杂化，角型⑶O:Cl:OOsp3杂化，四面体⑷Cl:P:ClCl3-不等性sp3杂化，三角锥⑸C____CH HHH sp2杂化，平面四方形2. ⑴σ=4 孤电子对=（5-1×4-1）/2=0价层电子对=4 ∴+4NH为四面体型，N为sp3杂化⑵σ=5 孤电子对=（5-1×5）/2=0价层电子对=5 ∴PCl5为三角双锥，P为sp3d杂化⑶σ=3 孤电子对=（3-1×3）/2=0价层电子对=3 ∴BF3为平面三角形，B为sp2杂化⑷σ=3 孤电子对=（6-3×2）/2=0价层电子对=3 ∴SO3为平面三角形，S为sp2杂化3. 答：⑴σ=5，孤电子对=（8-2-4）/2=1 XeF4空间构型为：⑵σ=2，孤电子对=（7-2×2+1）/2=2 ，-2ClO空间构型为：⑶σ=6，孤电子对=（7-6×2+5）/2=0，-56IO空间构型为：⑷σ=3，孤电子对=（5-1×3）/2=1，PCl3空间构型为：⑸σ=2, 孤电子对=（7-2×1+1）/2=3，-3I可能的空间构型为：（a）（b）（c）900孤-孤数目0 2 2900孤-成数目 6 4 3900成-成数目0 0 1∴（a）构型排斥力最小，最稳定4.答：⑴COCl2：sp2杂化C=O ClCl⑵ -4I C l ： sp 3d 2杂化⑶ -3NO ：sp 2杂化 N-----OO⑷ SO 2 ： sp 2杂化⑸ SF 4： sp 3d 杂化5.答：价层电子对互斥理论认为：共价小分子的几何构型，与其中心原子的价电子对数有关，不同的价电子对，对应于不同的构型。
在ClF 3分子中，中心原子Cl 的价电子总数为10，即5对价电子；其电子对排布构型为三角双锥，由于三角双锥有5个顶点，但ClF 3中只有3个F -，这三个F -的不同分布使ClF 3可能有如下三种结构：根据价电子对互斥理论，具有最小数目的孤对电子之间排斥作用的构型最稳定；判断后如果还存在不止一种构型，可选定孤对电子对—成键电子排斥作用最少的构型为最稳定构型。
在ClF 3分子中，电子对之间的最小角度是900，现将三种构型中900的各种构型对比分析如下：由表可见，构型a和c的孤电子对之间排斥作用数最少，且c的孤电子对-成键电子对排斥作用数少于a，所以在ClF3的三种构型中，构型c最稳定。
6.答：二级能源是需依靠其它能源的能量间接制取的能源。
氢做能源不仅来源不受限制（因为原料来源于地球上贮量丰富的水），而且氢气燃烧时发热量大，因此可以说氢是很有希望的二级能源。
其优点是：（1）原料资源丰富；（2）发热量大，用氢的发动机更容易发动，特别是在寒冷的气候里；（3）燃烧后生成水，因而不污染环境。
但目前用氢作为燃料，在装载和运输方面还不方便、不安全，所以具有一定的困难。
但这些问题一旦解决，氢作为未来的能源是极有希望的。
7.答：从空气中分离稀有气体和从混合稀有气体中分离各组分的根据是利用它们的物理性质之间的差异；如原子间作用力的不同，熔、沸点的高低以及被吸附的难易等差异，达到分离的目的。
其分离方法如下：先将液态空气分级蒸馏，挥发出去大部分氮以后，稀有气体就富集于液氧之中（还含有少量的氮），继续分馏可以把稀有气体和氧分离出来。
将这种气体通过氢氧化钠出去其中的CO2，用炽热的铜丝出去微量的氧，再用灼热的镁屑使氮转变为氮化镁，剩余的气体则是以氩为主的稀有气体。
从混合稀有气体中分离各组分，常用低温分馏或低温选择性吸附的方法。
如在低温下用活性炭处理混合稀有气体，越易液化的稀有气体就越易被活性炭吸附，而且在不同的低温下活性炭对它们的吸附也不同。
