第1章-氢和稀有气体.ppt

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1、第一章氢和稀有气体本章介绍氢和稀有气体单质和重要化合物的性质，制备和用途。通过稀有气体的结构介绍价层电子对互斥理论。第一节氢第二节稀有气体1教学要求1．氢的物理性质与化学性质2．了解稀有气体的发现简史。3．掌握稀有气体单质，化合物的性质及其结构特点。4．了解稀有气体的用途。5．稀有气体化合物及其结构。2第一节氢1-1氢的存在和物理性质存在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。氢的同位素1H——又称氕，符号为H，占99.98%2H——又称

2、为氘，符号为D，占0.02%3H——又称为氚，符号为T，是H的1017分之一，主要是核衰变的产物。HDT一、氢的存在3氢的发现Cavendish(1731-1810)Laviusiser(1743-1794)早在16世纪就有人发现了氢气体,它是硫酸与铁反应生成的一种气体，1766年英国物理学家卡尔文迪西确认它是一种易燃气体，并称为“易燃空气”。而到1787年，拉瓦锡才将其命名为“Hydrogen”，“Hydro”是希拉文“水”的意思，指出，水是氢和氧的化合物。4元素周期表ⅠA011HⅡAⅢAⅣAⅤAⅥAⅦA2

3、He23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne311Na12MgⅢBⅣBⅤBⅥBⅦBⅧⅠBⅡB13Al14Si15P16S17Cl18Ar419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Ne42Mo43Tc44Re45Rh46Pa47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba57-71La72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79A

4、u80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn787Fr88Ra89-103Ac104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub氢是宇宙间所有元素中含量最丰富的元素在自然界中主要以化合态存在是周期系中第一号元素5二、氢的物理性质氢是密度最小的无色无味的气体扩散速度快，因而具有很高的导热性微溶于水（一体积水在273K时溶解0.02体积氢）沸点低，是20.4K，液态氢可以把除氦以外的所有气体冷却为固体易被钯、铂、镍等金属吸收，其中钯的吸氢能力最强，室温下

5、一体积的粉末状钯可吸收900体积的氢。因此这些金属是有关于氢反应的优良催化剂。61-2氢的化学性质和氢化物一、氢的成键特点1.离子键Na+H-NaHH-半径较大，有很强的还原性，主要存在于氢和IA、IIA中（除Be外）的金属所形成的离子型氢化物的晶体中。水溶液中很快与水反应放出氢气H-+H2O=H2↑+OH-↑H1s1（1）均为白色晶体,热稳定性差LiHNaHKHRbHCsHNaCl-90.4-57.3-57.7-54.3-49.3-441△fHΘ7（2）还原性强ΘUO2＋CaH2═U＋Ca(OH)2（3）剧

6、烈水解NaH＋CH3OH═NaOCH3＋H28（4）形成配位氢化物氢化铝锂Li[AlH4]受潮时强烈水解4BF3＋3NaBH4═3NaBF4＋2B2H692.共价键H—ClH—O—H共价键是氢最普遍的成键方式。氢原子失去1s电子成为H+。但是除了气态的质子流外，H+总是与其它的原子或分子相结合。缺电子氢化物：ⅢA族的氢化物B2H6足电子氢化物：ⅣA族的氢化物CH4富电子氢化物：ⅤA~ⅦA的氢化物NH3氢原子和其它电负性不大的非金属原子通过共用电子对结合，形成共价型氢化物。此外，与电负性极强的元素相结合的氢原子

7、易与电性极强的其它原子形成氢键，以及在缺电子化合物中存在的氢桥键。这些是氢特殊的成键方式10氢桥键和氢键11许多过渡金属以及镧系和锕系金属都能与氢结合生成金属氢化物。473KTi＋H2═TiH2RE＋H2═REHxU＋H2═UH33.金属型氢化物：12二、氢气的制备实验室制备实验室由活泼金属和稀酸反应或两性金属与碱反应制备,也可用电解法制备Zn+2H+=H2↑+Zn2+Zn+2H2O+2OH-=Zn(OH)42-+H2↑由两性金属与碱反应或电解法得到的氢气纯度更高氢气的工业制备天然气裂解法:CH4======

8、C+2H2催化剂水煤气法:C+H2O====CO↑+H2↑1273K阴极:2H2O+2e======H2↑+2OH-电解法阳极:4OH--4e======O2↑+2H2O水蒸气转化法：CH4+H2OCO+3H2(g)1073~1273K催化剂13三、氢气的化学性质氢气的键能很大(436kJ·mol-1)主要反应是高温反应1、少数常温反应例子：H2+F2＝2HF2H2+O2====2H2OPd2、高温