第10章 氢和稀有气体.ppt

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1、第10章氢和稀有气体Chapter10Hydrogen&NobleGases10.1氢10.1.1氢及其化合物10.1.2氢能源10.2稀有气体10.2.1稀有气体10.2.2价层电子对互斥理论简介1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。氢有三种同位素：它们具有相同的电子层结构，核外均有一个电子，所以化学性质基本相同，但质量数不同。质量数产生差异的原因是原子核中含有不同的中子。由于质量相差较大，从而导致其单质和化合物在物理性质上有差异。10.1氢10.1.1氢及其化合物氢的同位素2氢的性质常

2、温下，H2是无色、无臭、无味的可燃性气体，几乎不溶于水（273K时，1体积的水仅能溶解0.02体积的氢）。由于分子间色散力很小，难以液化，通常把它压缩装入钢瓶中使用。氢原子的价电子层结构为1s1，电负性为2.2,当氢原子同其他元素的原子化合时，具有如下成键特征：离子键；共价键；氢键；特殊键型.常温下，氢气在暗处与单质氟迅速反应生成HF,但不与其他卤素或氧发生反应；高温下氢气是非常好的还原剂；氢可使许多有机化合物加氢还原；原子氢是一种比分子氢还原性更强的还原剂。3氢化物氢能源1.氢能源的优点：（1）氢气可以燃

3、烧并在燃烧时放出大量的热。（2）氢气作为气体燃料,它对环境不会造成污染，燃烧后的产物是水，而且氢气本身也无毒。（3）资源丰富。在地球上水是最丰富的资源,以水作为原料制氢，氢可以反复使用。（4）运输方便。可采用管道运输，也可将H2液化,利用液化H2储罐，储运。离子型氢化物如：LiH、NaH、CaH2等共价型或分子型氢化物:CH4、NH3、BeH2、MgH2AlH3等金属型或过渡型氢化物:VH1.8,TaH0.76,LaNiH5.7等4物质H2汽油木炭烟煤木材天然气酒精燃烧值/（kJ·g－1）142483432

4、187040.5几种物质的燃烧值2、氢的发生和储存第一种储存法是在高压下，令氢气连续冷冻和绝热膨胀，使之液化成为液态氢，使用耐高压的特制容器储存。另一种储存法是使用储氢材料(金属或合金)生成金属型氢化物，使氢成为一种凝聚的形式(氢的固定)，称为可逆储氢。La－Ni合金（LaNi5）的吸氢反应如下：LaNi5+3H2LaNi5H6510.2稀有气体10.2.1稀有气体的发现Ar稀有气体：HeNeArKrXeRn空气分馏氮：1.2572g•L-1化学法制备氮：1.2505g•L-1价层电子构型:ns2np

5、6零族元素(或VIIIA族)氦氖氩氪氙氡1968年，法国天文学家简森发现了He。1894年，英国物理学家瑞利发现了Ar,被称为“第三位小数的胜利”。1898年，英国化学家拉姆赛发现了Kr、Ne、Xe。1900年，德国物理学家道纳发现了Rn。610.2.2稀有气体的性质HeNeArKrXeRnI1/kJ·mol-1237220871527135711761043m.p./℃-272-249-189-157-112-71S/ml/kgH2O8.610.533.659.4108230临界温度/K5.2544.51

6、50.9209.4289.7378.1临界压力/105Pa2.2927.4548.9555.0158.3663.23稀有气体的物理性质：临界温度就是某种气体能压缩成液体的最高温度。高于这个温度，无论多大压力都不能使它液化，这个温度对应的压力就是临界压力。71962年3月,英国化学家巴特列特用PtF6的蒸气与O2等摩尔比在室温(21℃)条件下混合反应,制成一种橙黄色的固体,经X光衍射及其它实验,确定此化合物的分子式为O2PtF6。这是人类第一次制得O+2的盐，证明PtF6是能够氧化氧分子的强氧化剂。10.2.

7、4稀有气体化合物这个发现启迪了巴特莱特的智慧，他十分敏锐的思索着这样一个重要的问题:可以合成：XePtF68巴特莱特采用合成O2PtF6相似的方法，将氙与六氟化铂的蒸气按等摩尔在室温(25℃)下混合，果然制得了分子式为XePtF6的橙黄色固体（不溶于CCl4）。其反应为:Xe+PtP6→XePtF6这是人类历史上首次合成的“惰性”气体化合物，从此“惰性气体”名称才被“稀有气体”代替。9基本要点：分子或离子的空间构型与中心原子的价层电子对数目有关。价层电子对尽可能远离，以使斥力最小。相互排斥力：LP-LP>L

8、P-BP>BP-BP价层电子对=σ键电子对+孤对电子对(VP)(σBP)(LP)10.2.4价层电子对互斥理论（VSEPR）10推断分子或离子的空间构型的具体步骤：确定中心原子的价层电子对数：以AXm为例(A—中心原子,X—配位原子)：①A的价电子数=主族序数；②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价电子,氧与硫不提供价电子；③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。例：VP()=(6+4×0+2)=4VP=1/2