2019年无机化学教学教案课件-18章-氢和稀有气体.ppt

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1、第18章氢和稀有气体Chapter18HydrogenandRareGases氢、稀有气体在周期表中的位置H氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素.······本章教学要求1．了解氢和稀有气体的特点；2．了解重点元素的存在、分离、性质和用途；3.掌握素氢和稀有气体的单质及氢化合物的性质，会用结构理论和热力学解释它们的某些化学现象；18-0元素概述Instructiontotheelements18-1氢Hydrogen18-2稀有气体RareGases18-0第(18)VIIIA族元素概述“机遇号”重大发现火星曾经有水存在？18-1氢Hydrogen18-1-

2、1氢的成键方式Bondingmodeonhydrogen1.失去电子形成H+，无电子质子，由于强的极化作用难以单独存在，易以配位键的形式与可以提供电子对的Lewis碱结合。如，在水中较为复杂，简写为：H3O+2.获得电子形成H−，由于强的还原作用难以单独存在，在无水条件下可以存在于活泼金属的化合物中，电子组态：1s2与He为等电子体。3.共用电子形成共价键：2c—2e，在有机化合物内C—H，水、含氧酸和OH−中O—H，N—H，X—H等氢桥键：3c—2e，在硼烷和部分双核、多核配合物中（μ—氢·二[五羰合铬]）。18-1-2氢气的性质与制备HydricPrope

3、rtiesandPreparation1.氢的同位素1931年底美国哥伦比亚大学的尤里（Urey）教授和他的助手，发现了质量数为2的重氢，称为氘。后来英、美科学家又发现了质量数为3的氚。氘的发现是科学界在本世纪三十年代初的一件大事。尤里因该成果，获得1934年的Nobel化学奖。它们的物理性质见表18—2，主要特征总结如下：(1)pp+np+2nProtiumDeuteriumTritium氕氘氚(2)存在：丰度：H（99.985%）、D（0.015%）、T（1015%）原子个数比，H:D=6800:1H:T=1010:1(3)制备：Tritium是半衰期（

4、half-life）为12.6年的β放射性衰变体。通常只有核反应才能获得。Deuterium可由重水（D2O）获得，工厂每生产一吨重水，必须加工四万五千吨水，循环使用十五万吨H2S。浓或纯的D2O不能维持动植物生命，重水对一般动植物的致死浓度为60%。这种分离的原理是轻的同位素的化学键比重的同位素的化学键更容易断。例如：HD(g)+H2O(g)H2(g)+HDO(g)(4)氢同位素形成的单质H2、D2、T2，在化学性质上完全相同，但物理性质上有差别。如H2b.p.=20.4K，D2b.p.=23.5K，因为氘原子的质量比氢原子大一倍，H2O与D2O沸点（101

5、.4℃）上的差别反映了重水中的氢键比普通水中的氢键更强些。冷热(1)physicalproperties：H2极难溶于水和有机溶剂，可以贮存在金属（Pt、Pd）和合金（LaNi5）中。固态氢又称为金属氢：在晶格质点上为质子，而电子为整个晶体共享，所以这样的晶体具有导电性。固态氢是六方分子晶格。(2)chemicalproperties：a．成键特点：电子构型为1s1，可以放在IA类，但第一电离势高于碱金属的第一电离势；也可放在ⅦA类。H2的键能较大435.88kJ·mol−1，常温下难以反应，除非特别活泼的元素，F2，碱金属等，高温或光照快速。b．化合反应：与

6、金属：2Na+H2==2NaHCa+H2==CaH2与非金属：H2+F2==2HFc．还原反应：CuO+H2==Cu+H2OWO3+3H2==W+3H2O2.氢的性质氢气的制备(每年估计达500×109m3)（1）实验室：Zn+H3O+→Zn2++2H2O+H2↑实验室制氢气中杂质来源与除去方法H2S+Pb2++2H2O→PbS+2H3O+AsH3锌和硫酸中含微量AsAsH3+3Ag2SO4+3H2O→6Ag+H3AsO3+3H2SO4H2S锌中含微量ZnSSO2锌还原H2SO4产生SO2+2KOH→K2SO3+H2OH2OH2H2H2H2H2H2H2NaHN

7、2C1273KCH41143Kpyrolysisphotolysiselecrolysis当今制氢最经济的原料是煤和以甲烷为主要成分的天然气，而且都是通过与水（最廉价的氢资源）的反应实现的.水蒸气转化法CH4(g)+H2O(g)3H2(g)+CO(g)1273K其中产物氢的三分之一来自水.水煤气反应C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)1273K其中产物氢的百分之百来自水.H2(g)+CO(g)就是水煤气，可做工业燃料，使用时不必分离.但若为了制氢，必须分离出CO.可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂，CO变成CO2，然后在2×106下用水洗涤

8、CO2和H2的混合气体，使CO2溶于水