第13章 氢和稀有气体2010.ppt

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1、第13章稀有气体《元素无机化学》怎样学？1．以无机化学基本原理为纲热力学原理---宏观结构原理（原子、分子、晶体）---微观元素周期律---宏观和微观2．预习---复习---总结(规律性、特殊性、反常性,记忆重要性质。)3．作业4．实验《无机化学II》下册的内容元素无机化学元素无机化学学什么？1.各族元素重要单质及其重要化合物的存在；2.制备（工业和实验室制法）;3.结构特点;4.性质和规律性变化;5.重要单质、化合物的应用或用途。了解氢在周期表中的位置；本章教学要求了解稀有气体的发现简史，单质、化合物的性质掌握用VSEPR理论来判断稀有气体化合物的结构。掌握二元氢化物的分类及其

2、特点；3.认识氢的三种同位素；了解氢的存在和用途，掌握氢的主要工业和实验室制法；本章内容13.1氢hydrogen13.2稀有气体raregasesH氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素.······13.1.1氢的存在和物理性质氢是宇宙中丰度最高的元素，在地球上的丰度排在第九位。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。13.1氢主要以化合态存在于水、石油、天然气以及生物的组织中。由光谱数据分析表明，太阳和其他一些星球的大气中含有大量的氢。1766年，英国的物理学家和化学家卡文迪什（1731─1810）用六种相似的反

3、应制出了氢气。这些反应包括锌、铁、锡分别与盐酸或稀硫酸反应。同年，他在一篇名为“人造空气的实验”的研究报告中谈到此种气体与其它气体性质不同，但由于他是燃素学说的虔诚信徒，他不认为这是一种新的气体，他认为这是金属中含有的燃素在金属溶于酸后放出，形成了这种“可燃空气”。事实上是杰出的化学家拉瓦锡（1743─1794）1785年首次明确地指出：水是氢和氧的化合物，氢是一种元素。并将“可燃空气”命名为“Hydrogen”。这里的“Hydro”是希腊文中的“水”，“gene”是“源”，“Hydrogen”就是“水之源”的意思。它的化学符号为H。氢的发现氢的同位素：1H——又称氕，符号为H，

4、占99.98%2H——又称为氘，符号为D，占0.02%3H——又称为氚，符号为T，是H的107分之一，主要是核衰变的产物。HDT制备利用重水与水的差别，富集重水，再以任一种从水中制H2的方法从D2O中获得D。慢中子轰击锂产生：H2O和D2O之间沸点的差异反映了O···H—O氢键不如O···D—O氢键强。相同化学环境下键焓高于键焓的现象在很大程度上是由零点能的差别引起的。零点能低时键焓相对比较高，零点能高时键焓相对比较低。氢同位素造成的性质差别大得足以找到某些实际应用。例如，由于D2O中D–O键的键焓相对比较高，电解速率应当低于，其结果是在电解水而得到的残液中得以富集。我国首座重水

5、堆核电站—泰山三核用上国产核燃料势能H–H键焓D–D键焓H2的零点能D2的零点能H2,D2分子的势能曲线RH2在化学反应中的几种成键情况：13.1.2氢的性质和氢化物(1)氢原子失去1个电子成质子H+;(2)氢原子得到1个电子成H-;(3)氢原子与其它电负性不大的非金属原子通过共价键结合，形成共价型氢化物。氢化物的合成方法：合成二元氢化物的三种常用方法是：(1)元素直接化合2E+H2(g)2EH例如，2Li(l)+H2(g)2LiH(s)(2)BrØnsted碱的加合质子E-+H2O(ag)EH+OH-例如，Li3N(s)+3H2O(l)3Li(OH)(ag)+NH3(g)(3)

6、卤化物或拟卤化物与氢化物之间的复分解E’H+EXE’X+EH例如，LiAlH4+SiCl4LiAlCl4+SiH4工业上用第(1)种方法合成化合物，然而某些情况下需要采取强化条件(高压、高温和催化剂)以克服不利的动力学因素。采取第(2)和(3)种方法，以避免强化条件带来的麻烦。后两类方法也可用来制备吸热化合物。二元氢化合物的标准生成自由能是判断氢与其它元素直接化合反应的重要判据.为正值的氢化合物都不能由单质间的反应合成。s区和p区元素二元氢化合物的ΔfHθm/kJ•mol–1(298K)121314151617LiH(s)–68.4NaH(s)–33.5KH(s)–36.0RbH

7、(s)–30.0CsH(s)–32.0BeH2(s)+20.0MgH2(s)–35.9CaH2(s)–147.2SrH2(s)–141.0BaH2(s)–140.0B2H6(g)+86.7AlH3(s)–1.0GaH3>0CH4(g)–50.7SiH4(g)+56.9GeH4(g)+113.4SnH4(g)+188.3NH3(g)–16.5PH3(g)+13.4AsH3(g)+68.9SbH3(g)+147.8H2O(l)–237.1H2S(g)–33.6H2Se(g)+15.9