当前位置：文档之家 › 无机化学,氢气和稀有气体

无机化学,氢气和稀有气体

  • 格式：ppt
  • 大小：1012.00 KB
  • 文档页数：40

下载文档原格式

  / 40

合集下载

《无机化学下》第四版习题答案

《无机化学下》第四版习题答案

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。

无机化学第13章_氢和稀有气体

无机化学第13章_氢和稀有气体

⑤野外工作，用硅等两性金属与碱液反应
0.63kg Si可制取1m3H2 :
Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2(g)
或 LiAlH4+4H2O→Al(OH)3+LiOH+4H2(g)
19
Light work with water, NATHAN S. LEWIS Nature 414, 589 - 590 (December 6, 2001) Direct splitting of water under visible light irradiation with an oxide semiconductor photocatalyst, ZHIGANG ZOU, JINHUA YE, KAZUHIRO SAYAMA & HIRONORI ARAKAWA Nature 414, 625 - 627 (December 6, 2001)
11
11/20/2020
性质： a. 溶解性 273K时1体积水仅能溶解0.02体积氢 b. 可燃性 燃料
c. 氢的化学性质：还原剂原料
冶金
加氢反应等
Vegetable oil to fat 植物油 氢化到 脂肪
人造黄油
肥料
12
检验反应：PdCl2(aq) + H2 → Pd(s) + 2HCl(aq)
11/20/2020
第13章 氢和稀有气体
“机遇号”重大发 现
1
11/20/2020
序言
从本章开始学习元素部分。HUMPHREYO说：“真正的化学 是叙述性化学，即元素化学。只有理论没有性质那就不是化 学。”F A COFTON说：“我们确信象其他教科书那样，没有 或几乎没有包含实际内容的无机化学，就好象没有乐器演奏 的一张乐谱。”因此，我们的学习就是要掌握重要元素及其 化合物的重要性质。

08、无机化学万题库(选择题)(10-15)

08、无机化学万题库(选择题)(10-15)

（十）、氢、稀有气体1．由英国化学家 N ·Bartlett 发现的第一个稀有气体化合物是* （） A、XeF2 B、XeF4 C、XeF6 D、XePtF62．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、A ，B ，C 都是3．19世纪末英国科学家 Rayleigh和Ramsay发现的第一个稀有气体是* （） A、He B、Ne C、Ar D、Kr4．下列原子在基态时呈反磁性的是** （） A、F B、Ne C、B D、Si5．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、NH36．下列合金材料中可用作储氢材料的是* （） A、LaNi5 B、Cu-Zn-Al C、TiC D、Fe3C7．下列叙述中错误的是** （）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间都可形成氢键D、在某些化合物中，氢原子可以形成氢桥8．氢气与下列物质反应，氢气不作为还原剂的是** （） A、单质硫 B、金属锂 C、四氯化钛 D、乙烯9．下列氙的氟化物水解反应中，属于歧化反应的是**** （） 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10．下列各对分子（或）离子中，中心原子杂化方式相同的是*** （）A、XeO3和XeO4B、XeF2和XeF4C、XeOF4和XeO64－D、XeF4和XeO411．下列物质中熔、沸点最低的是* （） A、He B、Ne C、Xe D、Ar12．当氢原子核俘获中子时，它们形成 ** （） A、α粒子 B、氘 C、β射线 D、正电子13．稀有气体氙能与下述哪种元素形成化合物？* （） A、钠 B、氦 C、溴 D、氟14．GeH4属于哪种类型的氢化物？* （） A、离子型 B、共价型 C、金属型 D、都不是15．CrH2属于哪种类型的氢化物？* （） A、离子型 B、共价型 C、金属型 D、都不是16．第一个制得的稀有气体化合物是 * （） A、XeRuF6 B、XeRhF6 C、XePtF6 D、XeF617．将BrO-3离子氧化成BrO-4应选择的试剂是 ** （）A、BrF5B、Cl2C、XeF2D、ClF318．在空气中含量最高（以体积百分数计）的稀有气体是 * （） A、He B、Ne C、Ar D、Xe19．在下述氙酸盐中，热稳定性最大的是 *** （） A、RbXeF7 B、K2XeF8 C、Na2XeF8 D、Cs2XeF820．用锌与稀硫酸反应制备的氢气中含有较多的杂质，需要通过一系列试剂溶液清洗而净化。

无机化学元素及化合物

无机化学元素及化合物

六、卤化物
卤素有很强的氧化性。其它元素和氟形 成氟化物，其它元素往往表现出最高氧化态。 F → I，氧化性减弱。其它元素和 I 化合时， 表现出较低的氧化态，如CuI。 大多数金属卤化物可以由元素的单质直 接化合生成。 nX2 + 2M = 2MXn
1)
2) 3)
4.
活泼金属生成离子型化合物； 与电负性小的非金属元素化合成 极性共价键； 配位键 除F 外，Cl、Br、I 可显示正氧化 态，氧化数为+1、+3、+5、+7
三、卤素单质及性质
1、氟 氟是最活泼的非金属元素，氟单质是目前已知的最强氧化剂。 与金属反应：在高温和低温可以和所有的金属直接反应生成高价 氟化物。 nF2+2M = 2MFn 与非金属反应：氟几乎能与所有非金属(氧、氮除外)直接化合 2F2 + S = SF4 (SF6) 2F2 + Si = SiF4 3F2 + 2P = 2PF3 (PF5) 甚至能氧化极不活泼的稀有气体氙，也能在523 K与氟反应生成 氟化物： F2 + Xe = XeF2 (XeF4、XeF6) • 氟是人体形成强壮的骨骼和预防龋齿所必需的微量元素。 • 氟化物无论是气态、液态还是固态都对皮肤有严重的灼伤，这是 由于氟化物的水解产生氟化氢的缘故。 •氟能氧化高能燃料：2F2+N2H4=N2+4HF； •CaF2、MgF2难溶于水，AgF可溶于水； •氟能使硫氧化为+6价，其它卤素均不能将硫氧化为+6价。
四、卤素的存在、提取和用途
1.
氟的制备
氟的生产不能使用水溶液电解质，这是由
于产生的氟会立即氧化H2O。
工业上通常是电解熔融HF中的KF(即KHF2 )

无机化学课件稀有气体化合物

无机化学课件稀有气体化合物
2XeO3+2Ba(OH)2 ===Ba2XeO6↓+ Xe + O2+2H2O ③与碱反应 XeO3+ MOH → M4XeO6 ↓ XeO3+ M(OH)2→ M2XeO6↓ XeO3+ 4NaOH + O3===Na4XeO6↓+ O2 + 2H2O 2XeO3+2Ba(OH)2 ===Ba2XeO6↓+ Xe + O2+2H2O
水溶液不导电，表明XeO3以分子状态存在。
② 强氧化性：具有很强的氧化性，能将 Fe2+ 氧 化成 Fe 3+，把氨氧化成 N2，把盐酸氧化成Cl2， 把 Mn2+ 氧化成 MnO4−。把Br- 氧化成BrO3−，把 有机醇和羧酸等氧化成CO2
② 强氧化性
XeO3 +6HCl=== Cl2↑+Xe+3H2O 5XeO3 + 6Mn2+ + 9H2O===5Xe↑+ 6MnO4- +18H+
无机化学多媒体电子教案
第十八章 氢和稀有气体
18. 2. 2稀有气体化合物
1962年3月2日下午6时45分英国化学家Bartlett 合成了第
一个真正的“惰性气体”元素的化合物：XePtF6 思路：刚刚制备出新化合物：
O2（g）+ PtF6(s) = O2[PtF6] (s)
O2

O
+ 2
+
e-
③ 均为氟化剂
XeF6 + 3C6H6 → 3C6H5F + 3HF + Xe↑ XeF2 + IF5 → Xe↑ + IF7 XeF4 + 2SF4 → Xe↑ + 2SF6 XeF4 + Pt 液—态→HF Xe↑ + 2PtF4 XeF4 + 2CF3CF=CF2 → Xe↑ + 2SF6 2XeF6 + SiO2 → 2XeOF4 + SiF4↑ (不能用玻璃或者石英容器盛放六氟化氙，要用镍制容器)

化学《无机化学》三基要求

化学《无机化学》三基要求

化学《无机化学》三基要求(总14页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--化学《无机化学》三基要求课程编码：5 6课程性质：学科专业必修课程教学对象：化学专业本科生学时学分：136学时 8学分编写单位：化学系编写人：王克诚审定人：刘欣编写时间：2006年11月前言为了更好地贯彻执行无机化学教学大纲的教学规范与要求，强化无机化学的“基础知识、基本理论和基本技能”的教学，提高教学质量，夯实学生的专业知识基础和能力基础，提高教学质量，特制定《无机化学》课程的三基要求。

第一章化学基本概念和定律基础知识：1、原子、分子、单质、化合物2、元素、核素、同位素3、物质的量、摩尔、摩尔质量4、相对原子质量、相对分子质量5、理想气体基本理论：1、理想气体状态方程2、混合气体分压定律3、气体扩散定律基本技能：1、理想气体状态方程的应用2、混合气体分压定律的应用3、气体扩散定律的应用第二章溶液基础知识：1、分散系2、溶液4、渗透压基本理论：1、拉乌尔定律2、稀溶液的依数性3、胶体理论基础基本技能：1、溶液浓度的表示、换算和计算2、利用拉乌尔定律和稀溶液的依数性进行相关计算3、胶体的结构、性质，制备和破坏第三章化学热力学基础基础知识：1、体系与环境2、热和功3、状态和状态函数4、热力学能、焓和焓变、熵和熵变、自由能和自由能变基本理论：1、热力学第一定律和数学表达式2、热化学、盖斯定律3、化学反应方向的判据4、吉布斯－亥姆霍兹公式5、化学反应等温式基本技能：1、运用盖斯定律进行热化学的计算2、运用热力学数据计算化学反应的ΔrH°、ΔrS°、ΔrG°3、用ΔrG判据判断化学反应的方向4、利用吉布斯－亥姆霍兹公式，分析温度对反应方向的影响和相关计算5、利用化学反应等温式求K°第四章化学动力学基础基础知识：1、化学反应速率及其表示方法2、反应速率方程、反应级数、速率常数、半衰期3、反应机理、活化能4、基元反应、复杂反应基本理论：1、反应速率理论——碰撞理论和过渡状态理论2、浓度对反应速率的影响——速率方程3、温度对反应速率的影响——阿仑尼乌斯公式4、质量作用定律5、催化理论基本技能：1、由实验建立速率方程2、利用速率方程进行相关计算，求反应级数、速率常数；一级反应半衰期的计算3、利用阿仑尼乌斯公式进行相关计算第五章化学平衡基础知识：1、可逆反应2、化学平衡3、化学平衡常数、转化率4、化学平衡的移动基本理论：1、化学平衡定律2、多重规则3、化学平衡移动原理基本技能：1、化学平衡的有关计算2、Kc、Kp与K°的计算3、利用ΔrG°计算K°4、多重平衡的应用5、浓度、压力、温度对化学平衡的影响及有关计算6、勒夏特里原理的应用第六章电离平衡基础知识：1、电离平衡、电离平衡常数、水的离子积常数、电离度2、酸和碱、酸度、pH值、酸碱指示剂3、同离子效应、盐效应4、缓冲溶液6、溶度积常数基本理论：1、酸碱理论——电离理论、质子理论、电子理论2、化学平衡之电离平衡和溶解平衡理论3、溶度积规则基本技能：1、根据计算酸碱质子理论判断酸、碱和两性物质2、运用Ka（Kb）计算弱酸（弱碱）溶液的pH值3、缓冲溶液的配制和pH值计算4、盐溶液的pH值计算5、溶度积规则的应用和溶解平衡体系中物质浓度的计算6、多重平衡体系中平衡常数和平衡浓度的计算第七章原子结构和元素周期系基础知识：1、原子的组成2、电子运动的特点——能量的量子化、波粒二象性3、核外电子运动状态的描述——波函数和原子轨道，四个量子数4、核外电子运动的统计解释——概率和概率密度、电子云5、核外电子的排布——屏蔽效应和钻穿效应，原子轨道的能级，电子排布三原则，原子的电子构型6、原子结构与元素周期表的关系7、元素的性质——原子半径、电离能、电子亲合能、电负性基本理论：1、玻尔理论2、薛定谔方程3、原子结构的量子力学理论4、电子排布三原则5、元素周期律6、元素的性质7、斯莱特规则基本技能：1、用四个量子数表示核外电子运动状态，根据n、l、m确定原子轨道、轨道的角度分布2、电子云的形状和表示4、熟悉原子结构与元素周期表的关系，能正确确定某元素在周期表的位置和结构5、元素的性质的变化与原子结构的关系第八章分子结构基础知识：1、化学键、键参数和分子的性质2、离子键、晶格能3、共价键、共价键的类型（σ键、π键）和性质，杂化和杂化轨道成键分子轨道、反键分子轨道、键级4、金属键5、分子间作用力和氢键基本理论：1、离子键理论2、共价键的现代价键理论、杂化轨道理论和价层电子对互斥理论；3、共价键的分子轨道理论4、金属键理论——自由电子理论和能带理论5、波恩—哈伯循环基本技能：1、用键参数判断共价键的强度、稳定性、分子的空间构型2、用热力学数据计算离子键形成过程中的能量变化，计算晶格能3、用共价键的现代价键理论、杂化轨道理论和价层电子对互斥理论，解释一般分子的成键情况、杂化方式、空间构型4、用共价键的分子轨道理论，说明某些简单双原子分子及相应离子的结构、键级和稳定性5、用金属键能带理论，说明导体、半导体、绝缘体的性质6、能分析分子间作用力的类型、存在范围、氢键的形成情况，能从分子间作用力的角度解释物质的物理性质第九章晶体结构基础知识：1、晶体的特征和晶胞参数2、离子晶体（离子半径、构型、配位数、晶格能），原子晶体，分子晶体，金属晶体基本理论：1、晶体结构理论基本技能：1、熟悉四种晶体的特征和质点间作用力的不同点，正确判断晶体类型2、掌握晶体类型与物质性质的关系3、用离子极化理论解释离子极化作用对键型和化合物性质的影响第十章氧化还原和电化学基础知识：1、氧化数、氧化还原反应、歧化反应2、原电池、电极、电极反应与电池反应3、电极电势、标准电极电势、电池电动势4、元素电势图、pH电势图5、电解基本理论：1、电化学理论2、电极电势的双电层理论；3、标准电极电势4、能斯特方程5、电解原理基本技能：1、正确完成氧化还原方程的配平2、明确氧化还原反应与电化学的关系，掌握原电池的符号表示，能根据原电池正确书写电池反应式3、用标准电极电势说明氧化剂或还原剂的相对强弱，计算标准电池电动势，计算平衡常数，判断反应方向4、利用能斯特方程计算非标准电极电势和非标准电池电动势5、掌握元素电势图、pH电势图的应用第十一章配位化合物基础知识：1、配合物的基本概念（配合物、中心离子、配位体、配位原子、配位数）2、配合物的命名、配合物的分类、单齿配体和多齿配体、螯合物3、高自旋配合物、低自旋配合物5、配位平衡、K稳和K不稳基本理论：1、配合物的价键理论3、配位平衡基本技能：1、掌握配合物的命名2、用配合物的价键理论，解释配合物的形成、中心原子的杂化类型及配合物的空间构型，说明配合物的稳定性3、掌握配位平衡的相关计算，计算配位平衡体系中离子的浓度，计算K稳，判断配合物的稳定性4、掌握配位平衡与溶解平衡，配位平衡与氧化还原平衡等综合平衡的计算问题，讨论难溶盐的溶解性，计算配离子电对的φ°值5、了解螯合物的特殊稳定性与结构的关系第十二章氢、稀有气体基础知识：1、氢气，氢气的性质、制法和用途2、氢化物3、稀有气体、稀有气体的性质与分离5、氙的重要化合物基本理论：1、共价键的现代价键理论2、杂化轨道理论和价层电子对互斥理论；基本技能：1、掌握氢气的性质、氢化物的类型，了解氢能源的优点2、了解稀有气体的发现史3、了解氙的重要化合物的制备与性质第十三章卤素基础知识：1、卤素的通性2、卤素单质的结构、性质及其变化规律3、卤化氢和氢卤酸、卤化物和卤素互化物5、卤素含氧化合物：氧化物、含氧酸及其盐4、拟卤素5、氟及其化合物的特殊性基本理论：1、热力学知识、原子结构理论、分子结构理论、杂化轨道理论3、卤素单质、次卤酸、次卤酸盐的歧化条件及其变化规律4、卤化氢的还原性、热稳定性和酸性的变化规律5、卤素含氧酸的氧化性、热稳定性和酸性的变化规律基本技能：1、掌握卤素单质及其重要化合物的结构、性质、制备和用途2、能解释，按HF-HCl-HBr-HI顺序，酸强度递增，稳定性递减、还原性递增的变化规律3、掌握卤素元素电势图的应用4、掌握卤素含氧酸性质的变化规律，解释含氧酸及其盐的氧化性、热稳定性和酸性的强弱5、根据X-还原性差别，掌握制取HX的不同方法。

高考化学：无机化学知识点归纳(超全面)

无机化学知识点归纳一、物质的溶解性规律1、常见酸、碱、盐的溶解性规律：（只限于中学常见范围内）①酸：只有硅酸（H2SiO3或原硅酸H4SiO4）难溶，其他均可溶；②碱：只有NaOH、KOH、Ba(OH)2可溶，Ca(OH)2微溶，其它均难溶。

③盐：钠盐、钾盐、铵盐、硝酸盐均可溶；硫酸盐：仅硫酸钡、硫酸铅难溶、硫酸钙、硫酸银微溶，其它均可溶；氯化物：仅氯化银难溶，其它均可溶；碳酸盐、亚硫酸盐、硫化物：仅它们的钾、钠、铵盐可溶。

④磷酸二氢盐几乎都可溶，磷酸氢盐和磷酸的正盐则仅有钾、钠、铵可溶。

⑤碳酸盐的溶解性规律：正盐若易溶，则其碳酸氢盐的溶解度小于正盐（如碳酸氢钠溶解度小于碳酸钠）；正盐若难溶，则其碳酸氢盐的溶解度大于正盐（如碳酸氢钙的溶解度大于碳酸钙）。

2、气体的溶解性：①极易溶于水的气体：HX、NH3②能溶于水，但溶解度不大的气体：O2(微溶)、CO2（1：1）、Cl2（1：2）、H 2S（1：2.6）、SO2（1：40）③常见的难溶于水的气体：H2、N2、NO、CO、CH4、C2H4、C2H2④氯气难溶于饱和NaCl溶液，因此可用排饱和NaCl溶液收集氯气，也可用饱和NaCl溶液吸收氯气中的氯化氢杂质。

3、硫和白磷（P4）不溶于水，微溶于酒精，易溶于二硫化碳。

4、卤素单质（Cl2、Br2、I2）在水中溶解度不大，但易溶于酒精、汽油、苯、四氯化碳等有机溶剂，故常用有机溶剂来萃取水溶液中的卤素单质（注意萃取剂的选用原则：不互溶、不反应，从难溶向易溶；酒精和裂化汽油不可做萃取剂）。

5、有机化合物中多数不易溶于水，而易溶于有机溶剂。

在水中的溶解性不大：烃、卤代烃、酯、多糖不溶于水；醇、醛、羧酸、低聚糖可溶于水（乙醇、乙醛、乙酸等和水以任意比例互溶），但随着分子中烃基的增大，其溶解度减小（憎水基和亲水基的作用）；苯酚低温下在水中不易溶解，但随温度高，溶解度增大，高于70℃时与水以任意比例互溶。

二、常见物质的颜色：1、有色气体单质：F2（浅黄绿色）、 Cl2（黄绿色）、 O3（淡蓝色）2、其他有色单质：Br2(深红色液体)、I2（紫黑色固体）、S（淡黄色固体）、Cu（紫红色固体）、Au（金黄色固体）、P（白磷是白色固体，红磷是赤红色固体）、Si（灰黑色晶体）、C（黑色粉未）3、无色气体单质：N2、O2、H2、稀有气体单质4、有色气体化合物：NO2（红棕色）5、黄色固体：S、、Na2O2、Ag3PO4、AgBr、AgI6、黑色固体：FeO、Fe3O4、MnO2、C、CuS、PbS、CuO（最常见的黑色粉末为MnO2和C）7、红色固体：Fe(OH)3、 Fe2O3、 Cu2O、 Cu8、蓝色固体：（胆矾或蓝矾）CuSO4·5H2O9、绿色固体：（绿矾）FeSO4·7H2O10、紫黑色固体：KMnO4、碘单质。

无机化学教学课件 18章 氢和稀有气体

第18章 氢和稀有气体
Chapter 18 Hydrogen and Rare
Gases
2020/4/24
氢、稀有气体 在周期表中 的位置
2020/4/24
H
氢是周期表中唯一尚未找到确切位
置的元素.· · · · · ·
2020/4/24
本章教学要求
1．了解氢和稀有气体的特点； 2．了解重点元素的存在、分离、性质和用途； 3. 掌握素氢和稀有气体的单质及氢化合物的性质，
H2(g) + CO(g) 就是水煤气，可做工业燃料，使用时不必分离. 但若为了 制氢，必须分离出CO.
可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂，CO变成 CO2 ，然
后在 2×106 下用水洗涤 CO2 和 H2 的混合气体，使 CO2溶于水而分离出 H2 .
2020/4/24
CO + H2 + H2O(g)
(1) p
Protium 氕
p+n
Deuterium 氘
p+2n
Tritium 氚
2020/4/24
(2) 存在：丰度：H（99.985%）、D（0.015%）、T（1015%）
原子个数比，H : D = 6800 : 1 H : T = 1010 : 1
(3) 制备：
Tritium是半衰期（half-life）为12.6年的β放射性衰变体。 通常只有核反
18-1-2 氢气的性质与制备 Hydric Properties and Preparation
1. 氢的同位素
1931年底美国哥伦比亚大学的尤里（Urey）教授和他的助手，发现了质 量数为2的重氢，称为氘。后来英、美科学家又发现了质量数为3的氚。氘的 发现是科学界在本世纪三十年代初的一件大事。尤里因该成果，获得1934年 的Nobel化学奖。它们的物理性质见表18—2，主要特征总结如下：

高中化学奥赛辅导-----无机化学9元素概论 氢、稀有气体


3、导电性和超导性 主族元素单质的导电性差别较大，从左至右，一般 由导体至半导体再到非导体变化。主族金属单质均为导体 ，主族非金属单质一般不导电，位于 P 区对角线上的一些 单质如Si、Ge、 Sb、 Se 、 Te 等单质具有半导体性质，其中 Si 和 Ge 是 最好的半导体材料。 过渡元素单质均为导体。 金属元素中有很多在一定温度下均具有超导性。
应用范围：用以制备以负氧化值存在的非金属单质。
5、电解法 原理：使用外力直流电源将元素还原为单质。 举例： 电解 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
电解
2Al2O3（熔体）
Na3 AlF6 , 96应用范围：制取活泼金属和活泼非金属单质。
二、氢化物 几乎能和除稀有气体外的所有元素结合，形成不同类 型的二元化合物，这就是广义的氢化物定义。严格讲，氢 化物是指H-的化合物，而非金属氧化物则称“某化氢”。 （如HF、HCl、H2S等）。 氢化物按其结构和性质的不同可大至分为三种类型： 离子型、共价型和金属型。某种元素属哪种类型，与元素 的电负性和周期表中位置有关。
基本要求：了解单质的性质和制备方法；氢化物 的类型、结构和特性；氢的化合物的性质。
2、热分解法 原理：某些化合物热稳定性低的特点，制取单质。 300 o C 举例：2Ag2O(s) 4Ag(s)+O2(g) 应用范围：（1）应用于制取活泼性差的金属单质； （2）制取一些高纯单质，如Ni、Zr等。
3、还原法
原理：用还原剂还原化合物（如氧化物等）来制取 单质，一般常用的还原剂是焦炭，CO、H2、活泼金属等。 举例： 高炉炼铁： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 铝热剂法： Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3 电炉法制黄磷： 2Ca3(PO4)2+10C+6SiO2

无机化学第五章氢和稀有气体


些领域的应用前景值得期待。例如，利用稀有气体化合物进行化学合成、
制备新材料等。
04
氢和稀有气体的关系与比较
原子结构与电子排布
原子结构
氢和稀有气体原子的原子核都只有一个质子，但它们的电子 排布不同。氢原子只有一个电子，而稀有气体原子的电子排 布遵循一定的规律，最外层电子数均为8个。
电子排布
氢原子的电子排布为1s1，而稀有气体原子的电子排布遵循洪特 规则和泡利原理，最外层电子数为8个。
化学键合与分子结构
化学键合
氢原子可以与其他元素形成共价键， 形成氢化物。而稀有气体原子因其最 外层电子数为8个，不易与其他元素 形成化学键，表现出惰性。
分子结构
氢化物分子中，氢原子通常与非金属 元素形成共价键，形成分子。而稀有 气体元素通常以单原子分子形式存在 。
物理和化学性质的比较
物理性质
氢气是一种无色、无味的气体，密度较小，易燃易爆。稀有气体元素通常以单 原子分子形式存在，在常温常压下为气态，不易与其他物质发生反应。
稀有气体在高科技领域的应用
随着科技的发展，稀有气体在电子、光学、医疗等领域的应用将更加广泛，需要深入研究 其特性和应用技术。
跨学科合作与交流
无机化学的发展需要与其他学科进行合作与交流，共同推动氢和稀有气体领域的发展。
THANKS
感谢观看
氢可以与碳结合形成大量的有机化 合物，如烷烃、烯烃、炔烃等。
03
稀有气体的概述
稀有气体的物理性质
稀有气体单质的颜色
稀有气体单质在常温常压下均为气体，且在可见光区不吸收光， 因此呈现为无色。
稀有气体单质的熔沸点
由于稀有气体原子间的作用力很弱，因此它们的熔点和沸点都很低， 常温下常见氧化态为+1，但 在某些条件下也可以表现 出-1的氧化态。
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 273 K
3 H2(g) + CO(g)
其中产物氢的三分之一来自水. 水煤气反应 C (s) + H2O(g)
1 273 K
H2(g) + CO(g)
其中产物氢的百分之百来自水. H2(g) + CO(g) 就是水煤气，可做工业燃料，使用时不必分离. 但若为了制氢，必须分离出CO. 可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂， CO 变成 CO2 ，然后在 2×106 下用水洗涤 CO2 和 H2 的混合气体，使 CO2溶于水而分离出 H2 . CO + H2 + H2O(g)
★金属型氢化物
第3至第5族所有d 区金属和 f 区金属都形成金属型氢化物：
(1) 大部分是用单质直接化合的方法制备，极纯的金属才可得到含氢 最高的产物. (2) 都有金属的电传导性和显有其他金属性质如磁性. (3) 除 PbH0.8 是非整比外，它们都有明确的物相. (4) 过渡金属吸氢后往往发生晶格膨胀，产物的密度比母体金属的大.
R 势 能 H–H 键焓 D–D 键焓 H2的零点能 D2的零点能 H2, D2分子的势能曲线
★制备 利用重水与水的差别，富集重水，再以任一种从水中制 H2 的方法 从 D2O 中获得 D. 慢中子轰击锂产生 3 H ： 1
6 3 1 Li 0 n 3 H 4 He 1 2
我国首座商用重水堆核电站— 秦山三期核电站
3. 认识氢的三种同位素； 4. 掌握二元氢化物的分类及其特点；
5.
6.
了解稀有气体的发现简史，单质、化合物的性质
掌握用VSEPR理论来判断稀有气体化合物的结构。
本 章 内 容
13.1 氢
hydrogen
13.2 稀有气体
rare gases
H
13.1 氢
13.1.1 氢的存在和物理性质
氢是宇宙中丰度最高的元素，在地球上的丰度排在第15位. 某些矿物 ( 例如石油、天然气)和水是氢的主要资源，大气中 H2 的含量很低是因为 它太轻而容易脱离地球引力场.
★共价型氢化物 (分子型氢化物)
氢与 p 区元素形成二元分子化合物，包括人们熟悉的第2 周期化合物 (CH4、NH3、H2O、HF) 和各族中较重元素的相应 化合物
(1) 存在形式 ● 缺电子氢化物，如 B2H6中 心原子Ｂ未满８电子构型. ● 满电子氢化物，如 CH4， 中心原子价电子全部参与 成键. ● 富电子氢化物，如NH3，中 心原子成键后有剩余未成键 的孤电子对. (2) 熔沸点低，通常条件下为气体 (3) 因共价键极性差别较大而化学行为复杂
13.1.2 氢的化学性质和氢化物
H2在化学反应中的几种成键情况
(1) 氢原子失去1个电子成质子H+ ;
(2)氢原子得到1个电子成离子H- ; (3) 氢原子与其它电负性不大的非金属原子通过共价键结合， 形成共价型氢化物。
氢化物的合成方法
合成二元氢化物的三种常用方法是： (1) 元素直接化合 例如，2Li(l) + H2(g) (2) BrØnsted 碱的加合质子 OH例如，Li3N(s) + 3 H2O(l) 2E + H2(g) 2LiH(s) E- + H2O(ag) EH + 2 EH
★ 离子型氢化物
(1) 电正性高的 s 区金属似盐氢化物是非挥发性，不导电并具明确结 构的晶形固体. 例如 MH 均为 NaCl 型. (2) H-的半径在 130pm (LiH) 与 157pm(CsH) 之间，如此大的变化幅 度说明原子核对核外电子的控制较松弛. H- 与 X - 所带电荷相同 ，半径介于 F-与 Cl-间. 因此才显示出 NaCl 型. （3）H-存在的重要化学证据：电解其与碱金属的熔融物，阳极放H2： 2 H- →H2 + 2e与水反应的实质是：H- +H2O → OH- + H2 此时 H- 表现出强还原性、不稳定性和强碱性. 利用这种性质可以 在实验室用来除去有机溶剂或惰性气体(如 N2,Ar)中的微量水. 但是，溶剂中的大量水不能采用这种方法脱除， 因强放热反应会使产生的 H2 燃烧. (4)
这种配合物对烯烃加氢反应、氢加酰化反应等重要工业过程非 常重要.
氢键的方向性、水合包合物
氢键的内容在前面各有关章节已讲过，这里不再赘述. 这里仅 作简单的复习.
氢键存在的有力证明
H2O、NH3和HF的反 常沸点
冰 的 敞 口 网 状 结 构
可燃冰-水分子彼此间通过 氢键形成笼，将外来中性分 子或离子 (Cl2,CH4, Ar, Xe等)包于笼内的水合物(分 子晶体).
U + 3/2 H2
523 K 573 K
UH3
LaNi5 + 3 H2
(2~3) × 105Pa 微热
LaNi5H6, 含H2量大于同体积液氢
钯的这一性质被用 于制备超纯氢：基于微 热时，PdH2 分解，由于 压差和 H原子在金属Pd 中的流动性，氢以原子 形式迅速扩散穿过 Pd– Ag 合金而杂质气体则 不能.
Fe2O3 > 723 K
CO2 + 2 H2
Question
用焦炭或天然气与水反应制 H2 ，为什么 都需在高温下进行？
因为这两个反应都是吸热反应： CH4(g) + H2O(g) 3 H2(g) + CO(g)，ΔHθm = 206.0 kJ•mol–1 C (s) + H2O(g) H2(g) + CO(g), ΔHθm = 131.3 kJ•mol–1 要反应得以进行，则需供给热量，如添加空气或氧气燃烧：
C + O2 CH4 + 2 O2 CO2, CO2 + 2 H2O, ΔHθm = –393.7 kJ•mol–1 ΔHθm = – 803.3 kJ•mol–1
这样靠“内部燃烧”放热，供焦炭或天然气与水作用所需热量 ，无须从外部供给热量，这是目前工业上最经济的生产氢的方法.
● 热化学循环法制 H2
补充：13.1.3 制备 (每年估计达500×109m3)
H2 H2
N2 NaH
H2 H2
CH4 1143 K
H2 O
elecrolysis
C 1273 K
pyrolysis
photolysis
H2
H2
H2 实验室中制氢的主要方法
H2S + Pb2+ + 2H2O →PbS + 2H3O+
● Zn + H3O+ →Zn2+ + 2H2O + H2 ↑
第四篇 元素化学(一) 非金属
第13 章氢和稀有气体
Chapter 13 Hydrogen and rare gases
元素化学学习 要求
1. 物质的存在 2. 物质的性质(物理性质、化学性质) 3. 重要单质、化合物的主要工业和实验室制法； 4. 重要单质、化合物的 用途（应用）
本章教学要求
1. 2. 了解氢在周期表中的位置； 了解氢的存在和用途，掌握氢的主要工业和实 验室制法；
பைடு நூலகம்
冰
下图清楚说明氢键的方向决不只是直线性的！
Question
将下列化合物归类并讨论其物理性质： HfH1.5 PH3 CsH B2H6
HfH1.5 和 CsH 两个氢化物为固体 前者是金属型氢化物显示良 好的导电性， d 区金属和 f 区金属往往形成这类化合物 . 后者是 s 区金属似盐氢化物，是具有岩盐结构的电绝缘体 . p 区分子型氢化 物 PH3 和 B2H6 具有低的摩尔质量，可以预料具有很高的挥发性（ 标准状况下实际上是气体）. Lewis 结构表明 PH3 的 P 原子上有一对孤对电子，因而是个 富电子化合物，乙硼烷是缺电子化合物.
二元氢化合物的分类
二元氢化合物在周期表中的分布
氢的大多数二元化合物可归入下述三大类中的某一类：共价型氢 化物、离子型氢化物和金属型氢化物(间充型氢化物). 各类氢化物在周 期表中的分布如下表所示.但是这种分类的界限也不十分明确.结构类 型并非非此即彼，而是表现出某种连续性. 例如，很难严格地铍和铝 的氢化物归入“离子型”或“共价型”的任一类.
净反应
1 H 2 O(g) 1300K H 2 (g) O 2 (g) 2
● 电解 20% NaOH或 15% KOH水溶液，耗能大，效率也只 32% 4OH- → O2+2H2O + 4e- (阳极) 2H2O +2e- → 2OH- + H2 (阴极) 加热(383—423K)加压(1013—3039kPa)，效率可提高到 90% 以上.
B2H6
CH4
NH3
★H2 分子配合物
机理中毫无例外地涉及 H—H 键的断裂，是否存在 H—H 键在 反应中被活化而不断裂的情况呢？ 1985年发现了第一个 H2 分子配合物 W(CO)3 [P(C3H7)3]2 (η2-H2), 它暗示存在氢键在反应中被活化而不断裂. iPr iPr iPr P OC H
锌中含微量 ZnS
实验室制氢气中杂质来源与除去方法 H2S
AsH3 锌和硫酸中含微量As SO2 锌还原 H2SO4 产生
AsH3+3Ag2SO4+3H2O→6Ag+H3AsO3+3H2SO4 SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O
当今制氢最经济的原料是煤和以甲烷为主要成分的天然气，而 且都是通过与水（最廉价的氢资源）的反应实现的. 水蒸气转化法 CH4(g) + H2O(g)
标准沸点/℃
平均键焓/ kJ•mol–1 H2 –252.8 436.0 D2 –249.7 443.3 H2O 100.00 463.5 D 2O 101.42 470.9