1 / 26

Chapter 11 Hydrogen and Noble Gases

Chapter 11 Hydrogen and Noble Gases. 氢和稀有气体. H. 氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素. · · · · · ·. 中文名 英文名称 表示方法 符号 说明. 氕 * (音撇) protium 1 H H 稳定同位素 氘 (音刀) deuterium 2 H D 稳定同位素

dean-parker
Download Presentation

Chapter 11 Hydrogen and Noble Gases

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Chapter 11 Hydrogen and Noble Gases 氢和稀有气体

  2. H 氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素.······

  3. 中文名 英文名称 表示方法 符号 说明 氕*(音撇) protium 1H H 稳定同位素 氘 (音刀) deuterium 2H D 稳定同位素 氚(音川) tritium 3H T 放射性同位素 * 氕这个名称只在个别情况下使用，通常直接叫氢；氘有时又叫“重氢”. 11.1 氢的同位素 主要同位素有3种，此外还有瞬间即逝的4H 和 5H。重氢以重水（D2O）的形式存在于天然水中，平均约占氢原子总数的 0.016%。

  4. 氢的存在与制备 • 存在 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。

  5. N2 NaH H2 H2 H2O CH4 C H2 H2 1143 K 1273 K H2 热解 光解 电 解 H2 H2 氢的制备（每年估计达500×109m3 ）

  6. H2S 锌中含微量 ZnS H2S + Pb2+ + 2H2O →PbS + 2H3O+ AsH3 锌和硫酸中含微 量As AsH3+3Ag2SO4+3H2O→ 6Ag+H3AsO3+3H2SO4 SO2 锌还原 H2SO4 产生 SO2 + 2KOH → K2SO3 + H2O 实验室制备方法 Zn + H3O+ →Zn2+ + 2H2O + H2 ↑

  7. 水蒸气转化法 1273 K CH4(g) + H2O(g) 3 H2(g) + CO(g) 水煤气反应 1273 K C (s) + H2O(g) H2(g) + CO(g) 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 。 Fe2O3 CO + H2 + H2O(g) CO2 + 2 H2 > 723 K 工业制备方法

  8. 工业制备方法 电解 20% NaOH或 15% KOH水溶液，耗能大，效率也只有 32% 4OH- → O2+2H2O + 4e- (阳极) 2H2O +2e- → 2OH- + H2 (阴极) 有文献报道，加热(383～423K)加压(1013～3039 kPa)，效率可提高到 90% 以上。

  9. 氢能源—21世纪的清洁能源 ★氢燃烧速率快，反应完全。氢能源是清洁能源，没有环境污染，能保持生态平衡。 ★目前，已实验成功用氢作动力的汽车，有望不久能投入实用氢作为航天飞机的燃料已经成为现实，有的航天飞机的液态氢储罐存有近1800 m3的液态氢。 ★ 氢能源研究面临的三大问题： 氢气的发生（降低生产成本） 氢气的储存氢气的输送（利用）

  10. 燃 料 燃烧值/(kJ·kg-1) 氢 气 120918 （H2） 戊硼烷 64183 （B5H9） 戊 烷 43367 （C5H12） 氢的用途

  11. 氢化物 • 离子型氢化物 • 分子型氢化物 • 金属型氢化物

  12. 二元氢化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。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。 离子型

  13. 离子型氢化物 (1) 与s 区金属形成。非挥发性，不导电并具明确结构的晶形固体。 (2) H-的半径在 126 pm(LiH)与154 pm(CsH) 之间，说明原子核对核外电子的控制较松弛。 (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.

  14. 氢化钙剧烈水解 • 钛的冶炼 • 剧烈水解 • 形成配位氢化物 受潮时强烈水解 +4H2O 离子型氢化物的化学性质 • 还原性强

  15. 分子型氢化物 除铝、铋和钋外，第13至第17族元素都形成这类氢化合物。它们以其分子能够独立存在为特征。

  16. B2H6 CH4 NH3 存在形式 ● 缺电子氢化物，中心原子未满８电子构型。 ●满电子氢化物，中心原子价电子全部参与成键。 ● 富电子氢化物，中心原子成键后有剩余未成键的孤电子对.

  17. 金属型氢化物 CuH，ZnH2

  18. 金属型氢化物 (1) 大部分是用单质直接化合的方法制备。 (2) 都有金属的电传导性和显有其他金属性质如磁性。 (3) 金属 Pt不能形成氢化物，但对加氢反应具有催化作用。

  19. 常况 523 K 2 Pd + H2 2 PdH U + 3/2 H2 UH3 减压,327 K 573 K (2~3) × 105Pa LaNi5 + 3 H2 LaNi5H6, 含H2量大于同体积液氢 微热 可逆储氢材料 1体积金属Pd 可吸收700 体积 H2，减压或加热可使其分解：

  20. 稀有气体 Noble Gases • 存在和用途 • 化合物

  21. 存在和用途 除氦之外, 大气是其他稀有气体元素的唯一资源。有些地区的天然气中含有高浓度的He(高达8%)。 空气分离中可得 He、Rn外的所有其他稀有气体。He最难被液化(b. p. 4.2K)。Rn是放射性元素。

  22. He大型反应堆的冷却剂，He-Ne-O2 呼吸气可防 “气 塞病”，飞船的飞升气体，保护气 Ne霓红灯，电子工业中的充气介质，低温冷冻剂 Ar灯泡填充气，保护气 Kr灯泡填充气，同位素测量 XeXe-O2深度麻醉剂，制造高压“人造小太阳” Rn“氡管”用于治疗癌症和中子源

  23. 稀有气体化合物 1962年3月32日下午6时45分Bartlett N第一个观察到 “惰性气体”元 素的化学行为：XePtF6 红色液体生成！ O2（g）+ PtF6(s) = O2+[PtF6]-(s)

  24. Xe (g) + F2 (g) XeF2 (s) (Xe过量) K(250℃)=8.79×104 Xe (g) + 2 F2 (g) XeF4 (s) [n(Xe):n(F2) = 1:5] K(250℃)=1.07×104 Xe (g) + 3 F2 (g) XeF6 (s) [n(Xe):n(F2) = 1:20] K(250℃)=1.01×108 XeF6与氧化物之间的复分解反应可使本身转化为氧化物： XeF6(s) + 3 H2O(l) XeO3(aq) + 6 HF(g) 2 XeF6(s) + 3 SiO2 (s) 2 XeO3(s) + 3 SiF4(g) 吸能化合物 XeO3 易爆炸，碱性水溶液中Xe（Ⅵ）的氧阴离子 在歧化并使 H2O氧化的过程中缓慢分解生成高氙酸根离子 和 Xe: pH﹥10 +OH- XeO3 + OH-+ Xe + O2 + H2O 氙的氟化物可由直接化合反应合成

  25. XeF2(直线型) XeF4(平面四方形) XeF6(变型八面体) [XeO6]4- 氙化合物的结构 价层电子对互斥理论对氙的 化合物的空间结构的描述

More Related