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第 9 章 元素概论 氢、稀有气体

第 9 章 元素概论 氢、稀有气体 内容概述： 本章综述元素的发现、分类和存在形态；元素的自然资源；单质的性质和制备方法；氢气的性质，氢化物的类型及稀有气体及化合物的性质和用途。重点了解单质的性质和制备方法氢化物的结构和特性；氢的化合物的性 质。. 一 . 元素的基本概论 1. 地壳的组成 2. 元素的存在形式 3. 周期表区域的划分 二 . 氢 1. 氢的同位素与氢的成键特征 2. 氢的制备及其化合物 3. 氢的应用 三 . 稀有气体 1. 稀有气体历史回顾、存在分离与成键特征 2. 稀有气体化合物－－－ 氙化学

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第 9 章 元素概论 氢、稀有气体

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  1. 第9章元素概论氢、稀有气体 内容概述：本章综述元素的发现、分类和存在形态；元素的自然资源；单质的性质和制备方法；氢气的性质，氢化物的类型及稀有气体及化合物的性质和用途。重点了解单质的性质和制备方法氢化物的结构和特性；氢的化合物的性 质。

  2. 一. 元素的基本概论 • 1. 地壳的组成 • 2. 元素的存在形式 • 3. 周期表区域的划分 • 二. 氢 • 1. 氢的同位素与氢的成键特征 • 2. 氢的制备及其化合物 • 3. 氢的应用 • 三. 稀有气体 • 1. 稀有气体历史回顾、存在分离与成键特征 • 2. 稀有气体化合物－－－氙化学 • 3. 稀有气态化合物结构（杂化轨道、价层电子对互斥理论） • 4. 稀有气体的应用

  3. 一. 元素的基本概论 1. 地壳的组成 地壳的组成： Atmosphere Hydrosphere lithosphere 原子Clark值 和质量Clark 值

  4. 一. 元素的基本概论 2 . 元素的存在形式

  5. 一. 元素的基本概论 3. 周期表中的区域划分

  6. 二. 氢 • 1. 氢的同位素与氢的成键特征 1）氢的同位素 氢是宇宙中最丰富的元素，主要以化合物形式存在 1H, 2H and 3H（其中所含中子数分别为0，1，2） protiumdeuteriumtritium氕 (H), 氘 (D), 氚 (T) 2H 和 3H是核聚变反应的原料 3H 是不稳定的放射性元素

  7. 二. 氢 2) 氢的成键特征 氢原子属于s区元素，其价电子层构型1s1 a. 离子键－－－电负性小的活泼金属Na, K, Ca等氢化物 b. 共价键－－－非极性共价键H2和极性共价键H2O,NH3 c. 其它键型－－ 某些金属氢化物的晶格空隙中（非整比化物）； 氢桥键（硼氢化合物和某些金属配合物）； 氢键（大多数含有F, N, O, H体系化合物） 2.氢的制备 1)电解法和实验室法：锌等活泼金属与稀盐酸反应制备氢气（装置） 阴极：2H2O + 2e H2 + 2OH-； 阳极：4OH- O2 + 2H2O+4e 2)水煤气:

  8. 二. 氢 3. 氢的化合物 1)离子型氢化物：与电负性小的第IA和IIA族元素形成的化合物 遇水水解－－NaH + H2O = H2 + NaOH（CaH2干燥剂） 还原剂－－－TiCl4 + 4NaH = Ti + 4NaCl + 2H2 缺电子加合氢化物－－4LiH + AlCl3 = LiAlH4 + 3LiCl 2)共价型氢化物：与第IVA至VIIA族元素形成的化合物 缺电子化合物B2H6；满电子化合物CH4；复电子化合物H2O, NH3 3)金属型氢化物：与过渡金属形成的化合物，非整比化合物，用于贮氢 4. 氢的应用 1) 还原剂、干燥剂－－－用于无机和有机合成 2) 动力燃料－－－氢能源LaNi5 3) 氢氧燃－－－用于焊接和切割

  9. 三. 稀有气体 1. 稀有气体历史回顾、存在分离与成键特征 a. 历史回顾： 英国物理学家莱姆赛(Ramsay)---发现（谨慎求证） 1962年，加拿大化学家巴特列脱(Bartlett)----制备了第一个有化学键 的化合物Xe[PtF6]，使“惰性气体”更名为“稀有气体” 氧分子的第一电离能为：1175.7 kJ·mol-1, Xe第一电离能为： 1171.5 kJ·mol-1 O2 + PtF6 == O2+[PtF6]- Xe + PtF6 == Xe+[PtF6]- XePtF6 在室温下稳定，不溶于四氯化碳，遇水分解： XePtF6 + 6H2O == 2Xe + 2PtO2 + 12HF + O2

  10. b. 存在及分离 空气液化精馏，用活性铜除去少量氧，用灼热的Mg Ca Al除去氮，得到稀有气体。再通过它们在沸点和吸附能力上的差别分离出每种稀有气体 He是最难液化的气体。 c.成键特征 外电子层为2e或8e个电子；电子亲和能～0，电离能大； 稳定，不易发 生化学反应； 单原子状态存在(色散力);稀有气体化合物主要是共价键。

  11. 三. 稀有气体 • 2. 稀有气体化合物－－－主要是氙化学 • 1) 氙的氟化物--------不能用玻璃、石英制品，而用镍容器 • Xe + F2 = XeF2 (随F2量的增多，可以生成XeF4 ，XeF6） • a. 强氧化剂：XeF4(s) + Pt(s) = Xe(g) + PtF4(s) • b. 碱性溶液分解：XeF2 + H2O = Xe + 1/2O2 + 2HF • c. 水中歧化：6XeF4 + 12H2O = 2XeO3 + 4Xe + 24HF + 3O2 • d. 水解反应：XeF6 + H2O = XeOF4 + 2HF XeO3 • 2) 含氧化合物－－－XeO3, XeO4以及氙酸盐 • a. XeO3 + OH- = XeO64- + Xe + O2 +H2O • b. H2XeO62- + H+ = HXeO42- + 1/2O2 + H2O • c. H4XeO6 XeO4 + 2H2O • 浓H2SO4

  12. 3)氟化氙的加合物和配合物： 氟化氙作为氟离子的给予体和接受体 a. 2XeF2 + AsF5 == Xe2F3+AsF6- ；XeF6 + PtF5 == XeF5+PtF6- b. CsF + XeF6 == Cs[XeF7]； 2CsF + XeF6 == Cs2[XeF8]

  13. 三. 稀有气体 • 3. 气态化合物结构（杂化轨道、价层电子对互斥理论） • 为什么氙的氟 • 化合物现只有： • XeF2 • XeF4 • XeF6

  14. 3. 氟化氙的结构

  15. 三. 稀有气体 • 4. 稀有气体的应用 • a. 液氦制冷剂 • b. He气充填气球 • c. He, Ne激光器 • d. Ne灯－－－霓虹灯； Xe灯－－－人造小太阳 • e. Ar气－－－便宜，无机、有机合成的保护气

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