ch-09-元素概论(49)解析.ppt

,无机化学（下）（元素化学）,N+2考核方案：,测验0.2章节小结0.1小论文0.1笔记0.1期末考试0.5,元素概论,第九章,9-1-1元素的发现,迄今为止，已发现的元素和人工合成的元素已有116种,其中天然存在的为94(钚)种，其余为人工合成元素。,9-1元素概述,9-1-2元素的分类,1.按元素性质：分为金属和非金属通过B-Si-As-Te-At和Al-Ge-Sb-Po之间的对角线来划分,左下方为金属(90种),右上方为非金属(22种),对角线附近的Ge、As、Sb、Te为准金属。,元素周期表,2.在化学上元素分为两类：普通元素和稀有元素,9-1-3元素在自然界中的存在形态,2.主要存在于矿物和天然水系中,我国的矿物资源非常丰富,已探明的达148种,W、Li、Sb、Zn及稀土居世界之首,稀土矿总储量占世界的80%,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg、H、Ti,9-1-4元素的自然资源,占组成地壳的原子总数的99%。,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be等矿物储量均居世界前列钛铁矿居世界第一Al、Cu、Ni的储量也很大,9-1-4元素的自然资源,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿，钾盐、天然碱、天然硫、金刚石等资源少金、银、铂等更为稀少。,9-1-4元素的自然资源,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,非金属矿物如P、S、石墨矿和硼矿储量也很高,9-1-4元素的自然资源,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-1-4元素的自然资源,海水中含有O、H、Cl、Na、Mg等约50余种元素大多数元素以离子形式存在，也有些沉积于海底如太平洋海底的锰结核矿,2.主要存在于矿物和天然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti,9-1-4元素的自然资源,3.也存在大气中,大致有五种方法：,物理分离法热分解法电解法还原法氧化法,9-1-5单质的制取方法,适用于分离、提取以单质存在，与其杂质在某些物理性质有显著差异的元素,如O2与N2的分离：利用液氧和液氮的沸点不同,1.物理分离法,常用于制备一些高纯物质,如Zr(粗)+2I2ZrI4,600,1800,Zr(纯)+2I2,2.热分解法,用于制备活泼金属和非金属,如H2和Cl2的制取,2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,电解,3.电解法,用还原剂还原化合物制取金属单质一般常用焦炭、CO、H2、活泼金属等作还原剂,4.还原法,用氧化剂氧化化合物制取单质,5.氧化法,元素周期表,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,9-2氢,符号含量/%,1H（氕）H99.982H（氘）D0.0163H（氚）T0.004,氢有三种同位素,9-2-1氢原子的性质及其成键特征,1,1,1,Hydrogen,deuterium,tritium,符号含量/%,1HH99.982HD0.0163HT0.004,目前世界各地建造的核聚变反应堆用的是D和T构成的等离子体燃料,氢有三种同位素,1,1,1,符号含量/%,1HH99.982HD0.0163HT0.004,三种同位素质子数相同,中子数不同。它们的单质和化合物的化学性质基本相同，物理性质和生化性质则不同。,氢有三种同位素,1.失去价电子H+,2.结合一个电子:H-易与活泼金属形成离子型氢化物,3.易与非金属通过共用电子对形成共价型氢化物,中间电负性，与金属、非金属都能化合。,9-2-2氢气的性质和用途,氢气是无色、无味、无臭的可燃性气体,是所有气体中最轻的。,氢气球可携带仪器作高空探测，也可携带干冰、碘化银等试剂进行人工降雨。,9-2-2氢气的性质和用途,熔、沸点极低，难液化。,液氢是超低温制冷剂，可将除氦外的所有气体冷冻成固体。液氢是重要的高能燃料。是美国宇宙航天飞机和我国“长征”三号火箭所用燃料。,3.在水中的溶解度很小。可大量溶于镍、钯、铂等金属中。,利用此性质可制得极纯的氢气,9-2-2氢气的性质和用途,4.氢分子在常温下不活泼，键牢固，不易解离。但当已解离的氢原子结合为分子时，可放出大量热：2HH2rHm=-436kJmol-1,利用此性质可设计制作原子氢吹管（3500oC），用于熔化难熔的金属(如W、Ta等),9-2-2氢气的性质和用途,5.氢气在氧气或空气中燃烧，可得到温度近3000的氢氧焰,可用于金属的切割或焊接,H2+O2H2OrHm=-285.83kJmol-1,9-2-2氢气的性质和用途,5.氢气在氧气或空气中燃烧，可得到温度近3000的氢氧焰。,9-2-2氢气的性质和用途,详见“氢化物”,6.氢气在加热时，可与许多金属或非金属反应，生成氢化物。,9-2-2氢气的性质和用途,7.氢气在高温下，可与氧化物、氯化物反应，得到金属或非金属,9-2-2氢气的性质和用途,8.高温下，氢分子可分解为原子氢，原子氢比分子氢活泼。,9-2-2氢气的性质和用途,9-2-3氢气的制备,用锌和盐酸或稀硫酸作用,Zn+2H+Zn2+H2,实验室,9-2-3氢气的制备,(1)天然气或焦炭与水蒸气作用,得到水煤气,(2)水煤气与水蒸气反应,得到CO2和H2的混合气,(3)除去CO2可得较纯的氢气,工业上：1.水煤气法,9-2-3氢气的制备,电解15%-20%氢氧化钠溶液,阴极：2H+2e-H2,阳极：4OH-4e-2H2O+O2,如此制得的氢气较纯净，但耗电量大。目前，绝大部分H2来自化石燃料的转化。,工业上：2.电解法,9-3稀有气体,9-3-1稀有气体的发现与存在,存在,9-3-1稀有气体的发现与存在,氦为2电子构型其它为稳定的8电子构型,结构,9-3-2稀有气体的结构、性质和用途,性质,用途,用途,当电流通过充氩灯管时，能产生蓝光，可用于霓红灯、灯塔等照明工程；,氩,用途,用途,制造特种光源，光强极高；,用途,用于恶性肿瘤的放射性治疗,用途,(1)1962年，由英国化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物Xe+PtF6-,(2)至今已制成稀有气体化合物数百种,9-3-3稀有气体化合物,稀有气体化合物,稀有气体化合物中，简单化合物甚少。,2