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第十三章 氢　稀有气体

第十三章 氢　稀有气体. 13.1氢. 13.2稀 有 气 体. 本 章 要 求. 作 业. 13.1 氢. 1. 氢是自然界最丰富的元素，丰度占第九位（以质量计），含氢化合物种类很多，水生命物质，化石燃料等。. 13.1.1 氢的存在和物理性质 一、氢的存在. 2. 三种同位素：. 二、氢的物理性质. 1. 无色、无味的可燃性气体，密度小，溶解度小 2. 易被镍、钯、铂等金属吸附，被吸附的氢活性增强，如常温下能与氧化合。 3. 正氢和仲氢

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第十三章 氢　稀有气体

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  1. 第十三章 氢　稀有气体 13.1氢 13.2稀 有 气 体 本 章 要 求 作 业

  2. 13.1 氢 1.氢是自然界最丰富的元素，丰度占第九位（以质量计），含氢化合物种类很多，水生命物质，化石燃料等。 • 13.1.1 氢的存在和物理性质 一、氢的存在 2.三种同位素：

  3. 二、氢的物理性质 • 1.无色、无味的可燃性气体，密度小，溶解度小 • 2.易被镍、钯、铂等金属吸附，被吸附的氢活性增强，如常温下能与氧化合。 • 3.正氢和仲氢 用液态的空气冷却氢气，并用活性炭吸附分离，可得氢的两种变体，正氢和仲氢。普通氢在室温下含75%的正氢，25%的仲氢。二者的区别在于两核的自旋方向不同，物理性质不同，化学性质相同。

  4. 13.1.2 氢的化学性质和氢化物 一、氢的成键特征 （1）配位键：H+与其它的原子或分子。如酸中的水合氢离子。 （2）共价键：与电负性不大的非金属元素以共用电子对结合，如H2O。 （3）离子键：和第ⅠA和ⅡA族元素。 如 NaH （4）独特的键形 氢键：N、O、F的氢化物，如水分子。 氢桥键：在缺电子化合物中，如乙硼烷。

  5. ⑵.在一定条件下，与许多金属、非金属及金属氧化物反应。 2H2 + O2 → 2H2O WO3 + 3H2 → W + 3H2O Cu/ZnO 二、氢的化学性质 1.单质氢 （1）氢分子在常温下不太活泼，解离能为436kJ/mol.与氟化合，还能还原PdCl2水溶液。 PdCl2(aq)+H2 →Pd(s)+2HCl(aq) 该反应可以检验H2的存在。 2H2 + CO → CH3OH 又如油脂的氢化。

  6. 2.原子氢 原子氢的还原性比氢单质要强得多，在常温下能与Ge Sn As Sb等单质直接化合。 • 与As;S等非金属单质的反应 As + 3H → AsH3 S + 2H → H2S • 与金属氧化物或氯化物的反应 CuCl2 + 2H → Cu + 2HCl • 与含氧酸盐的反应 BaSO4 + 8H → BaS + 4H2O

  7. 1373K C(赤热) + H2O（g） → H2(g) +CO(g) 三、氢的制备 1实验室制备 Zn + H2SO4 →ZnSO4 + H2↑ 2.电解法 阴极 2H2O +2e- → H2 ↑ + 2OH- 阳极 4OH- → O2 ↑ + 2H2O +4e- 3.工业生产 4.石油化学工业 C2H6(g)→ CH2=CH2(g) + H2(g) 5.野外工作的简便制法 Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2(g)

  8. 四.氢化物 1、离子型氢化物： 如NaH, LiAlH4 2、金属型氢化物： 如VH0.56 3、共价型氢化物： 4、金属含氢配合物：[Fe(CO)4H2] NaBH4等、 五.氢能源 1.来源丰富 2.热值高，相当于同质量的石油的三倍。 3.无污染。 4.可储存，可高效输送。

  9. 13.2 稀有气体 13.2.1 稀有气体发现简史 普鲁物和拉齐姆在研究空气的成分时发现了氩。后又发现了其它的气体。 13.2.2 稀有气体的存在、性质、制备和用途 一、存在 稀有气体都能在大气中找到，它们约占大气成分的1%.其中氩最多。氦是宇宙中第二最丰元素（23%）。 二、制备 1、空气的液化 2、稀有气体的分离

  10. 氦：不燃烧，密度小，可用来代替氢气充填气球。 氖：用于制造氖灯或仪器中的批示灯。 氩：热传导系数小，用于充填电灯泡，防氧化。 氪和氙：热传导系数小，填充灯泡；同位素用来测量脑血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量。氙“人造小太阳”。 13.2.3 稀有气体化合物 一、稀有气体化合物的发现： 零族元素的确认在发现周期系之后，曾长期叫惰性气体（inert gases），直到1962年英国化学家巴特列在室温下第一次合成出真正的化合物XePtF6： Xe(g)+PtF6(g)===XePtF6 (s,桔红色晶体) 　　第一个rare gas compound被合成,inert gases的神话从此被打破。改称稀有气体(noble gases或rare gases)。

  11. 　　早在1960年巴特列通过实验发现了强氧化性的PtF6(g)可以将O2分子氧化成O2+PtF6-。他考虑到Xe与O2分子的电离能相近(I1Xe=1170KJ/mol,I1O2=1164 KJ/mol),还有O2+与Xe+的半径也大致相似。因此，如果有XePtF6，其晶格能亦与O2PtF6的相似，估计PtF6(g)可以将氙氧化。 Xe(g)+PtF6(g)===XePtF6(s,桔红色晶体) 　　1962年XePtF6第一次问世，使整个化学界大为震惊，许多人转向稀有气体化合物的合成，使稀有气体化合物迅速发展。

  12. 二、稀有气体化合物 　　1、氟化物 在一定条件下氟与Xe有下列反应 F2+Xe(过量)→XeF2 673K,1.03×105pa F2+Xe(少量)→XeF4 873K,6.18×105pa F2+Xe(少量)→XeF6573K,6.18×106pa 　　XeF2是强氧化剂，不太稳定。 2XeF2+2H2O===2Xe+4HF+O2 XeF2+2KCl===Xe+2KF+Cl2 4XeF4+8H2O===2XeO3+2Xe+O2+16HF XeF6+3H2O===XeO3+6HF 氟化氙都是强氧化剂。

  13. 2、氧化物 XeO3：是一种易潮解和易爆炸的化合物，具有强氧化性。 XeO4：很不稳定，具有爆炸性的气态化合物。 氙的化合物，一般都能发生水解，都是强氧化剂，一般情况被还原为单质。 这些性质与稀有气体具有很稳定的电子构型有关。 3、稀有气体化合物的结构（自学） 6XeF4 + 12H2O =2XeO3 +4Xe +24HF +3O2 XeF6 + H2O = XeOF4 + 2HF XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF

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