大学无机化学第18章 氢气和稀有气体
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第十八章氢和稀有气体§18-1 氢1.形成离子键:Na 、K 、Ca 等形成H -,这个离子因有较大的半径(208 pm),仅存在于离子型氢化物的晶体中。
氢的电子层构型为1s 1,电负性为2.2。
一、氢在自然界的分布二、氢的成键特征§18.1 氢第十八章氢和稀有气体1)、氢原子可以填充到许多过渡金属晶格的空隙中,形成一类非整比化合物,一般称之为金属氢化物。
如,LaH 2.87。
ZrH 1.302)、氢桥键3)、氢键3.独特的键型1)、H 2 (非极性)2)、极性共价键H 2O, HCl 2.形成共价键§18.1 氢第十八章氢和稀有气体H 2分子具有高键焓(436 kJ.mol -1)和短键长(74pm),由于分子质量小,电子数少,分子间力非常弱,只有到20K 时才液化。
H 2的高键能,决定了H 2有一定的惰性,在常温下与许多元素的反应很慢,但在加热和光照时反应迅速发生。
2H 2 + O 2 = 2H 2O (加热)H 2 + Cl 2= 2HCl (光照)三、氢的性质和用途§18.1 氢第十八章氢和稀有气体高温下氢是一个很好的还原剂制备许多高纯金属:CuO + H 2= Cu + H 2O TiCl 4+ 2H 2= Ti + 4HCl在适当温度、压力和相应催化剂的条件下,H 2可以和一系列的有机不饱和化合物加氢反应。
§18.1 氢第十八章氢和稀有气体C 6H 5COCH 3 + H 2 →C 6H 5CHOHCH 3 (催化剂)RCHO + H 2 →RCH 2OH (催化剂)C 6H 5NO 2 + H 2 →C 6H 5NH 2 (催化剂)具有前景的是光解水和光电池获得电能电解水,可解决石油资源的枯竭和环境问题。
H 2在地壳中的存在量很低,主要是以水的形式存在。
最经济的方法是用C 和CH 4高温还原H 2O 。
CH 4 + H 2O →CO(g) + 3H 2(g) (1000℃)C(s) + H 2O(g) →CO(g) + H 2(g) (1000℃)CO(g) + H 2O(g) →CO 2(g) + H 2(g) (高温)四、氢的制备(化学法、电解法、工业法)氢也是氯碱工业生产NaOH 和Cl 2的副产物。
无机化学课后答案 第13章氢和稀有气体13-1 氢作为能源,其优点是什么?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。