H和稀有气体

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1、[教学要求]1.掌握氢原子的性质、成键特征、氢化物。2.了解稀有气体的原子结构、性质和用途。[教学重点]氢的物理性质与化学性质[教学难点]稀有气体化合物的性质[教学时数]2学时[教学内容]1.掌握氢的物理性质与化学性质2.掌握稀有气体单质，化合物的性质及其结构特点。3.了解稀有气体的用途。13-1氢一、概述1、氢在周期表中的位置    氢是周期表中的第一个元素，它在所有元素中具有最简单的原子结构。它由一个带+1电荷的核和一个轨道电子组成。   碱金属也都具有一个外层轨道电子，但它们在反应中很容易失去这个电子而生成正离子；与此相反，氢不容易失去这个电子，而

2、是使这个电子配对生成一个共价键。   卤素像氢一样，比稀有气体结构缺少一个电子。在许多反应中，卤素容易获得一个电子而生成负离子；但氢只有在同高电正性的金属反应时才会获得电子而生成负离子。    氢的这些独特性质是由氢的独特的原子结构、氢原子特别小的半径和低的电负性决定的。因为它的性质与碱金属和卤素的性质都不相同，使得很难把它放在周期表中的一个合适位置上。在本科件中，按原子序数把氢放在第IA族元素的位置上。2、氢的同位素   同一种元素的原子具有不同的质量数，这些原子就叫同位素。质量数产生差异的原因是原子核中含有不同的中子。  氢有三种同位素：11H(氕，

3、符号H)，21H(氘，符号D)和31H(氚，符号T)。在它们的核中分别含有0、1和2个中子，它们的质量数分别为1，2，3。自然界中普通氢内H同位素的丰度最大，原子百分比占99.98%，D占0.016%,T的存在量仅为H的10-17。 二、氢的物理性质和化学性质1、物理性质单质氢是由两个H原子以共价单键的形式结合而成的双原子分子，其键长为74pm。氢是已知的最轻的气体，无色无臭，几乎不溶于水（273K时1dm3的水仅能溶解0.02dm3的氢），氢比空气轻14.38倍，具有很大的扩散速度和很高的导热性。将氢冷却到20K时，气态氢可被液化。液态氢可以把除氦以外

4、的其它气体冷却都转变为固体。同温同压下，氢气的密度最小，常用来填充气球。2、化学性质（1）常温下氢气不活泼。但在常温下能与单质氟在暗处迅速反应生成HF，而与其它卤素或氧不发生反应。高温下，氢气是一个非常好的还原剂。①氢气能在空气中燃烧生成水，氢气燃烧时火焰可以达到3273K左右，工业上常利用此反应切割和焊接金属。②高温下，氢气还能同卤素、N2等非金属反应，生成共价型氢化物。大量的氢用于生产氨。③高温下氢气与活泼金属反应，生成金属氢化物。H2+2Na→2NaH④高温下，氢气还能还原许多金属氧化物或金属卤化物为金属：H2+CuO——Cu+H2O3H2+WO3

5、——W+3H2O能被还原的金属是那些在电化学顺序中位置低于铁的金属。这类反应多用来制备纯金属。(2)在有机化学中，氢的重要反应是加氢反应和还原反应。这类反应广泛应用于将植物油通过加氢反应，由液体变为固体，生产人造黄油。也用于把硝基苯还原成苯胺（印染工业），把苯还原成环己烷（生产尼龙-66的原料）。氢同CO反应生成甲醇等等。(3)氢分子虽然很稳定，但在高温下，在电弧中，或进行低压放电，或在紫外线的照射下，氢分子能发生离解作用，得到原子氢。H2→2H  ΔH=436kJ/mol所得原子氢仅能存在半秒钟，随后便重新结合成分子氢，并放出大量的热。 三、氢的成键特

6、征氢原子的价电子层结构为1s1，电负性为2.2，当氢原子同其它元素的原子化合时，可以形成：1、离子键当H与电负性很小的活泼金属（如Na、K、Ca等）形成氧化物时，H获得1个电子形成氢负离子。这个离子因具有较大的半径208pm，仅存在于离子型氢化物的晶体中。2、共价键①两个H原子能形成一个非极性的共价单键，如H2分子。②H原子与非金属元素的原子化合时，形成极性共价键，例如HCl分子。键的极性随非金属元素原子的电负性增大而增强。3、特殊的键型①H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，一般称之为金属型氢化物，例如：ZrH1.30和LaH

7、2.87等。②在硼氢化合物（例如乙硼烷B2H6）和某些过渡金属配合物（例如H[Cr(CO)5]2）中均存在着氢桥键。③能形成氢键。在含有强极性键的共价氢化物中，近乎裸露的H原子核可以定向吸收邻近电负性高的原子（如F、O、N等）上的孤电子对而形成分子间或分子内氢键。例如在HF分子间存在着很强的氢键。　四、制备方法(1)实验室方法①化学法常利用稀盐酸或稀硫酸与锌或铁等活泼金属作用制备氢气。需经纯化后才能得到纯净的氢气。②电解法在电解法中，采用质量分数为25%的NaOH或KOH溶液作为电解液，电解法制得的氢气比化学法纯。(2)工业生产方法①用碳来还原水蒸气制取

8、氢气。用赤热的碳与水蒸气在1273K的高温下反应的H2与CO的混合气体——俗称水