当前位置:首页 >> 学科竞赛 >>

11氢与稀有气体


第十一章 氢与稀有气体

第一节



11-1 氢原子
ⅠA 0 ⅡA

氢是宇宙间所有元素中含量最丰富的元素 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 在自然界中主要以化合态存在 Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn 39 40 41 42 43

44 45 46 47 48 是周期系中第一号元素 Y Zr Ne Mo Tc Re Rh Pa Ag Cd
7 87 88 Fr Ra
5771 La 89103 Ac

1 1 H 2 3 Li 3 11 Na 4 19 K 5 37 Rb 6 55 Cs

元素周期表
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB Ⅷ ⅠB ⅡB

ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 2

4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba

72 73 74 75 76 77 78 79 80 Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg 104 105 106 107 108 109 110 111 112 Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub

5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl

6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb

7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi

8 O 16 S 34 Se 52 Te 84 Po

9 F 17 Cl 35 Br 53 I 85 At

He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn

11-1-1 氢原子的性质及其成键特征

氢有三种同位素
符号
1 1H 2 1H 3 1H

含量/%

(氕) H

99.98

(氘) D
(氚) T

0.016
0.004

氢有三种同位素
1 1H 2 1H 3 1H

符号 H D T

含量/% 99.98 0.016 0.004

目前世界各地建造的实验性聚变反应堆 用的是一种D和T构成的等离子体燃料

氢有三种同位素 符号 含量/% 1H H 99.98 2H D 0.016 3H T 0.004
∵三种同位素质子数相同, 中子数不同。
∴它们的单质和化合物的化学性质基本 相同,物理性质和生化性质则不同。

价层电子 构型 2. 结合一个电子 :H 氧化数 -1,0,+1 易与活泼金属形 原子半径 37 成离子型氢合物 /pm 电离能 1312 3.易与非金属通过 -1 (kJ· mol ) 共用电子对形成 电子亲合能 -72.8 (kJ· mol-1) 共价型氢化物 2.20 电负性 1s1

1.失去价电子→H+

11-1-2 氢气的性质和用途
1. 氢气是无色、 熔点/℃ 无味、无臭 沸点/℃ 的可燃性气 气体密度 (g· cm-3) (为空气的1/40倍) 体,是所有气 △fusHm 117.15 -1 体中最轻的。 (J· mol ) △vapH 氢气球可携带仪器作高空探测 m 903.74 -1 (J· mol ) 也可携带干冰、碘化银等试剂进 0.187 热导率 -1· (W· m K-1) (为空气的5倍) 行人工降雨。

-259.23 -252.77 8.988×10-5

11-1-2 氢气的性质和用途
熔点/℃ 沸点/℃ 气体密度 -259.23 -252.77 8.988×10-5

2. 熔、沸点极低,

难液化。

(g· cm-3) (为空气的1/40倍)

液氢是重要的高能燃料。是美国宇宙航 △fusHm 117.15 -1 (J· mol ) 天飞机和我国“长征”三号火箭所用燃料 △vapHm 903.74 -1 (J· mol ) 液氢是超低温制冷剂,可将除氦外的所 0.187 热导率 有气体冷冻成固体。 (W· m-1· K-1) (为空气的5倍)

11-1-2 氢气的性质和用途
熔点/℃ 沸点/℃ 气体密度
△fusHm
(J· mol-1)

-259.23 -252.77 8.988×10-5 117.15
903.74

(g· cm-3) (为空气的1/40倍)

3. 在水中的溶 解度很小。 可大量溶于 镍、钯、铂 等金属中。

0.187 (W· m-1· K-1) (为空气的5倍) 利用此性质可制得极纯的氢气

△vapHm (J· mol-1) 热导率

补充催化剂 原理

11-1-2 氢气的性质和用途

4. 氢分子在常温下不活泼,但当已 解离的氢原子结合为分子时,可 放出大量热:
2H → H2 ?rHm = -436 kJ· mol-1

利用此性质可作原子氢吹管,用 于熔化难熔的金属(如W、Ta等)

11-1-2 氢气的性质和用途

5. 氢气在氧气或空气中燃烧,
可得到温度近3000℃的氢氧焰
1

H2 + 2 O2 → H2O △rHm = -285.830 kJ· mol-1
可用于金属的切割或焊接

1-1-2 氢气的性质和用途

5. 氢气在氧气或空气中燃烧,
可得到温度近3000℃的氢氧焰。 注 意 1.点燃或加热氢气时,必须确 保氢气的纯净; 2.使用氢气的厂房要严禁烟火 加强通风。

11-1-2 氢气的性质和用途
6. 氢气在高温下,可与氧化物氯

化物反应,得到金属或非金属 如 工业上高纯钨和硅的制取
WO3 + 3H2 SiHCl3 + H2
高温 高温

W + 3H2O Si + 3HCl↑

11-1-3 氢气的制备
实验室

用锌和盐酸或稀硫酸作用 Zn + 2H+ → Zn2+ + H2↑

11-1-3 氢气的制备 工业上:1. 水煤气法
(1) 天然气或焦炭与水蒸气作用, 得到水煤气

CH4 +

700-870℃ H2O Ni、Co催化剂
1000℃

CO + 3H2

C + H2O

CO + H2

(2) 水煤气与水蒸气反应,得到CO2和H2的混合气

CO + H2O

Fe、Cr催化剂

CO2 + H2

(3) 除去CO2可得较纯的氢气

11-1-3 氢气的制备 工业上:2. 电解法 电解15%-20%氢氧化钠溶液

阴极: 2H+ +2e- → H2↑
阳极:4OH- - 4e- → 2H2O + O2↑ 制得的氢气较纯净,但耗电量大

11-1-4 氢化物 氢与其它元素形成的二元化合物
Li Be Na Mg B C N O F Al Si P S Cl

K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I

Cs Ba La Hf Ta W Ir Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At

离子 型氢 化物

金属型氢化物 (原子态氢)

共价型 氢化物

11-1-4 氢化物

1. 离子型(类盐型)氢化物

形成
2M + H2 → 2MH (M代表碱金属)
M + H2 →MH2 (M代表碱土金属)

11-1-4 氢化物 1. 离子型(类盐型)氢化物

(1)纯的为白色晶体, 不纯的为浅灰色至黑色 (2)具有离子化合物特征, 如熔、沸点较高, 熔融时能导电 (3)受热时能分解为氢气和游离金属 2MH MH2
△ △

性质

2M + H2↑ M + H2↑

1. 离子型(类盐型)氢化物

(1)纯的为白色晶体, 不纯的为浅灰色至黑色 (2)具有离子化合物特征, 如熔、沸点较高, 熔融时能导电 (3)受热时能分解为氢气和游离金属 (4)与水反应产生氢气
MH + H2O → MOH + H2↑

性质

1. 离子型(类盐型)氢化物

(1)纯的为白色晶体, 不纯的为浅灰色至黑色 -能在非水溶剂中与B3+、Al3+、Ga3+等 H (2)具有离子化合物特征, 结合成复合氢化物 如熔、沸点较高, 熔融时能导电
( 3)受热时能分解为氢气和游离金属 4LiH + AlCl3 Li[AlH4] + 3LiCl Li[AlH ( 4)与水反应产生氢气 4]+4H2O → LiOH +Al(OH)3 +H2 (5)是极强的还原剂 E (H2/H-)=-2.23V
如 TiCl4 + 4NaH
400℃

性质

乙醚

Ti + 4NaCl + 2H2↑

2.共价型(分子型)氢化物
(1) 大多数在固态时属分子晶体
(2) 大多数为无色,熔、沸点较低 (3) 化学性质差异较大
常温下除H2O、BiH3为液体外,其余均为气体 不稳定 稳定性 稳定存在 能形成 稳定的 或不存在 氢化物 F、O、N Ge、Br At、Po、Pb

PH3、AsH3、SbH3气体的毒性较大

3.金属型氢化物
氢以原子状态存在与金属晶格中 氢的价电子进入氢化物导带中, 以H+形式存在 氢从氢化物导带中得一个电子, 以H-形式存在

(1) 在过渡型氢化物中, 氢以三种形式存在。

(2) 某些过渡金属和合金具有可逆吸收和 释放氢气的作用。 2Pd + H2 2PdH
298K,2.5×102kPa 某些过渡金属或过渡金属合金可做储氢材料 LaNi + 3H LaNi H
5 2

为理想的储氢材料

微热

5

6

H失去1s电子→H+
H+实际上是氢原子核——质子 质子半径很小,具有很强的极

化力,在水溶液中与H2O结合,
形成水合氢离子(H3O+)。
返回

无机化学多媒体电子教案

第九章 元素概论
第七节稀有气体

第七节

稀有气体

9-7-1 稀有气体的发现
元素 发现年代 1868 氦 1895 1894 氩 1898 氖 1898 氪 1898 氙 1900 氡 发 现 者
J.N.Lockyer, S.E.Frankland (英) W.Ramsay(英) J.W.Rsyleigh W.Ramsay(英) W.Ramsay(英) W.Ramsay(英) F.E.Dorn

9-7-2 稀有气体的存在、 结构、性质和用 途

存在
主要存在于空气 氦也存在于某些天然气中 氡为某些放射性元素的蜕变产物

9-7-2 稀有气体的存在、 结构、性质和用途

结构
氦为2电子构型 其它为稳定的8电子构型

9-7-2 稀有气体的存在、 结构、性质和用途

性质
在一般条件下不具备化学活性 在自然界以原子形式存在
熔、沸点低, 并随原子序数的增加而递增

用途



是除氢以外最轻的气体,可用它 取代氢气填充气球和汽艇; 可利用氦和氧的混合物制成“人 造 空气”供潜水员呼吸,以防得潜 水 可作超低温研究中的制冷剂, 病; 还可作低温温度计的填充气体; 可用做电弧焊中的惰性保护气体。

用途
能产生鲜艳的红光,可用于



霓红灯、灯塔等照明工程;

氖也可作冷冻剂
致冷温度为25-40K。

用途
当电流通过充氩灯管时,



能产生蓝光,可用于霓红 灯、灯塔等照明工程; 氩和氦的混合气体充填灯泡;

常用作保护气体。

用途



制造特种光源、高效灯泡; 其同位素在医学上用于测量 脑血流量和研究肺功能、计

算胰岛素分泌量等。

用途
制造特种光源;



用于充填光电管和闪光灯,

有“小太阳”之称; 其同位素在医学上用于测量
脑血流量和研究肺功能、计

算胰岛素分泌量等。

用途



用于

恶性肿瘤的
放射性治疗

9-7-3 稀有气体化合物
(1) 1962年,由英国化学家N.Bartlett 合成了第一个稀有气体化合物Xe+[PtF6]-

Xe + PtF6

Xe+[PtF6]-

如 卤化物

(2) 至今已制成稀有气体化合物数百种
XeF2、XeF4、XeCl2、KrF2 氧化物 XeO3、XeO4 氟氧化物 XeOF2、XeOF4 含氧酸盐 M(I)HXeO4、M(I)4XeO6

本节内容 讲述完毕!

稀有气体化合物
1. 稀有气体化合物中 简单化合物甚少 2. 大多数化合物的制备与氟化 物有关,有的化合物可看作 是氟化物的衍生物

稀有气体化合物
3. XeF2、XeF4、XeF6的性质:

(1) 为稳定的白色结晶状共价化合物
(2) 能与水反应
如 2XeF2 +2H2O → 2Xe+4HF +O2↑

(3) 是优良的氟化剂
如 2XeF6 +SiO2 → 2XeOF4 + SiF4
返回

本节内容 讲述完毕!


相关文章:
氢、稀有气体
11氢和稀有气体 5页 1财富值 第十八章 氢和稀有气体 21页 1财富值 第12章 稀有气体和氢 41页 5财富值 第五章氢和稀有气体 19页 5财富值 第13章...
5.氢和稀有气体
11氢和稀有气体 5页 1财富值 武汉大学版无机化学课后习... 3页 免费 无机化学精品教程 第7章 ... 10页 10财富值 稀有气体 42页 免费 大学《无机化...
气体章节练习
【章节训练】10.3气体的... 暂无评价 24页 1下载券 第11章-氢和稀有气体习题...《气体》章节练习一、选择题 1.关于理想气体,下列说法正确的是( A.温度极低...
第五章 氢与稀有气体
第18章氢和稀有气体 42页 1财富值如要投诉违规内容,请到百度文库投诉中心;如要...2 无机化学课后习题 11. 巴特列脱用 Xe 气和 PtF6 作用, 制得 Xe 的第一...
国内主要稀有气体空分厂家
目前,武氧已建成亚洲最大的稀有气体产销基地,拥有 11稀有气体相关专利技术,...升级气体产业链延伸步伐,先后开 发出了氪、氙等稀有气体和高纯氧、高纯氢、...
高一奥赛氢和稀有气体其化合物的性质
举报文档 wujiao怪贡献于2012-11-10 0.0分 (0人评价)暂无用户评价 我要评价...高一奥赛氢和稀有气体其化合物的性质高一奥赛氢和稀有气体其化合物的性质隐藏>>...
稀有气体
第十章§10-1 一、的同位素 稀有气体 1.共有五种核素,其中主要...十一、拟卤素和拟卤化物 1.类型 氰 (CN)2 、硫氰 (SCN)2 、氧氰 (OCN)...
大学化学第13章 氢稀有气体知识点
3、什么是正氢和仲氢?正氢第13 章 氢 稀有气体 氢 1、氢的三种同位素是...11 强---弱 碱金属的次卤酸盐易水解,其水溶液显碱性。 次卤酸都是强氧化...
第十一章 主族元素及其化合物
十一章【竞赛要求】 主族元素及其化合物 卤素、氧、硫、氮、磷、碳、硅、...【知识梳理】 一、氢和稀有气体 (一)氢 氢位于周期表的第一周期 IA 族,...
稀有气体的应用
氦气是除了氢气以外密度最小的气体,可以代替氢气装在飞船里,不会着火和发 生...工业气体标准 11页 免费 稀有气体的用途 1页 免费 稀有气体 42页 免费©...
更多相关标签:
氢气是稀有气体吗 | 第13章氢和稀有气体 | 氢气 稀有气体 | 稀有气体 | 稀有气体化合物 | 稀有气体是纯净物吗 | 稀有气体是单质吗 | 稀有气体的用途 |