第18章氢和稀有气体ppt课件.ppt

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1、第18章氢和稀有气体教学目标：了解氢的成键方式，氢气及氢化物的性质、制备和用途。了解稀有气体单质和化合物的性质和用途，建议掌握氙的氟化物和氧化物的强氧化性。掌握用VSEPR理论判断稀有气体化合物的结构。3.掌握非金属氢化物和含氧酸的酸碱性递变规律和原因；含氧酸盐的热稳定性和溶解性规律；含氧酸及其盐的氧化还原性递变规律和原因。4．掌握主族金属的物理化学性质和次级周期性。18-1氢18-1-1氢的成键方式1失去电子氢的1s电子可以失去形成H+离子，H+仅是一个质子。在水溶液中，有溶剂水参与的情况下，H+离子将与溶剂分子结合成H3O+。氢原子能获得1个电

2、子，达到氦的结构1s2，形成含H–离子的活泼金属的氢化物。2获得电子3共用电子对——共价键的形成在大多数含氢化合物中，H原子都与其它元素的原子共用1对电子，或者说形成1个共价键。4特殊键型(1)氢桥键(2)氢桥配位键(3)氢键18-1-2氢气的性质与制备氢是宇宙中最丰富的元素，在地壳和海洋中化合形式的氢若以质量计，在丰度序列中占第九位。氢有三种同位素：普通氢或氕(11H或H)、重氢或氘(21H或D)和氚(31H或T)。氢气是无色、无嗅、无味的可燃性气体，比空气轻，具有很大的扩散速度和很好的导热性，在水中的溶解度很小。氢气容易被镍、钯、铂等金属吸附。

3、1氢气的性质H2中H-H键能比一般单键高很多，常温下H2不活泼，只有某些特殊的反应能迅速进行，如H2同F2在暗处能迅速化合。在较高温度下，可与许多金属（NaH）和非金属（HCl）反应得到相应的氢化物。高温下，氢气是一个非常好的还原剂（CuO），还可使许多有机化合物加氢还原。检验反应：PdCl2(aq)+H2=Pd(s)+2HCl(aq)H2受热发生离解，得到原子氢，它是更强的还原剂。As+3H=AsH3CuCl2+2H=Cu+2HClBaSO4+8H=BaS+4H2O2氢气的制备（1）实验室制法实验室里，常利用稀盐酸或稀硫酸与锌等活泼金属作用制取氢

4、气。该法制得的氢需要经过纯化。电解水的方法制备氢气纯度高。常采用质量分数为25%的NaOH或KOH溶液为电解液。电极反应如下：阴极2H2O+2e–H2+2OH–阳极4OH–O2+2H2O+4e–（2）工业制法氢气是氯碱工业中的副产物，电解食盐水的过程中，在阳极上生成Cl2，电解池中得到NaOH的同时，阴极上放出H2。工业生产上大量需要的氢气是靠催化裂解天然气得到的。CH4+H2O=CO+3H2C3H18+3H2O=3CO+7H2工业生产上也利用水蒸气通过红热的炭层来获得氢气，可通过红热的氧化铁后用水洗涤，将CO除去。C(红热)+H2O(g)CO(g

5、)+H2(g)1273K18-1-3氢气的用途氢气重要的用途之一是作为合成氨工业的原料。高温下，氢气能将许多金属氧化物或金属卤化物还原成单质，人们经常利用氢气的这一性质制备金属单质。WO3+3H2=W+3H2OTiCl4+2H2=Ti+4HCl氢气在氧气或空气中燃烧时，火焰温度可以达到3273K左右，工业上利用此反应切割和焊接金属。氢气是重要的无污染燃料。18-1-4氢化物氢同碱金属及多数碱土金属在较高的温度下直接化合时，生成离子型氢化物，其中含有H-离子。1离子型氢化物离子型氢化物可与水发生剧烈反应，放出氢气。NaH(s)+H2O(l)=H2(g

6、)+NaOH(aq)在非水极性溶剂中，离子型氢化物能与一些缺电子化合物结合生成复合氢化物，如：4LiH+AlCl3=LiAlH4+3LiClTiCl4+4NaH=Ti+4NaCl+2H2(g)离子型氢化物以及复合氢化物均具有很强的还原性。p区元素的氢化物属于分子型晶体，这类氢化物具有熔、沸点低的特点，通常条件下多为气体。它们在水中的行为大不相同：HCl，HBr，HI等在水中完全解离，使溶液显强酸性；H2S，HF等在水中部分解离显弱酸性；NH3和PH3等使其水溶液显弱碱性；硅、硼的氢化物同水作用时生成含氧酸并放出氢气；甲烷与水基本不发生作用。分子型氢

7、化物都具有还原性，而且同族氢化物的还原能力随原子序数增加而增强。2分子型氢化物d区元素和f区元素一般都能形成金属型氢化物。从组成上看，这些氢化物有的是整比化合物，如CrH2，NiH，CuH和ZnH2；有的则是非整比化合物，如PdH0.8和一些f区元素的氢化物等。Pt在任何条件下都不能形成氢化物，但氢可在Pt表面上形成化学吸附氢化物，从而使Pt在加氢反应中有广泛的催化作用。这些金属氢化物基本上保留着金属光泽，导电性等金属特有的物理性质。3金属型氢化物18-2稀有气体价电子层结构HeNeArKrXeRn1s22s22p63s23p64s24p65s25

8、p66s26p6稀有气体的发现：“第三位小数的胜利”英国物理学家Rayleigh(雷利)发现，分解氮的化合物得来的氮气每升