无机化学：第5章 氢和稀有气体

1、2021/3/20,1,第五章 氢和稀有气体,5-1 氢 一、氢在自然界的存在 11H（氕，H） 21H（氘，D） 31H（氚，T） 丰度99.98% 可变天然丰度 放射性,2021/3/20,2,二 、氢的成键特征,H 价电子层结构1s1 ,电负性2.2 1 离子键：MH（M=碱金属或碱土金属） 2 共价键：非极性键 H2 极性键 HX（非金属元素） 3 特殊键：氢桥键 B2H6 氢键 H2O 金属氢化物中的键,2021/3/20,3,三、氢的性质和用途,一）单质氢 1 物理性质：无色无味气体，难溶于水，难液 化，密度小。 2 化学性质 常温稳定（与F2暗处反应），高温活泼。 （1）与非金属

2、反应 （2）还原金属氧化物或卤化物 （3）与活泼金属反应 （4）加氢反应,2021/3/20,4,放出大量热（4273K）（原子氢焰），焊接高熔点金属。 强还原性 S(Ge、Sn、As、Sb等）+2HH2S CuCI2+2H Cu+2HCI BaSO4+8H BaS+4H2O,二）原子氢,2021/3/20,5,四、氢的制备,实验室：Zn+稀H2SO4 水电解 工业：电解食盐水 碳还原水蒸气 烃类裂解 水蒸气转化法 烷烃脱氢 两性金属与碱反应等,2021/3/20,6,核聚变反应堆与氢弹,2021/3/20,7,五 氢化物,氢与其它元素（除稀有气体）形成的二元化合物。 依据元素电负性的不同，氢

3、可形成多种类型的氢化物。 1 离子型氢化物 MH（M=Li、Na、K、Rb、Cs) MH2(M=Ca、Sr、Ba,2021/3/20,8,强还原性 CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2 除去气体或溶剂中的微量水，野外制氢。 TiCI4+4NaH=Ti+4NaCI+2H2 2CO2+BaH2（热）=2CO+Ba(OH)2 制备复合氢化物 2LiH+B2H62LiBH4（乙醚做溶剂） 4LiH+AICI3 LiAIH4 +3LiCI（乙醚做溶剂） 无机和有机合成中做还原剂和负氢离子,2021/3/20,9,2 金属型氢化物（间充型氢化物） 从结构上可看作是由金属原子组成的金属晶体的四面体或八

4、面体空隙中接纳了半径较小的氢原子。 d区：B、B、B及Cr、Pd、Ni等 如：PdHx(x1),CrH2 ,VH0.56,2021/3/20,10,物理性质：基本保留着金属的外观特征，有金属光泽，有导电性,上述反应可用于储存氢和制超纯氢,2021/3/20,11,3 分子型氢化物 氢与P区元素（稀有气体、In、TI除外）结合形成的共价型氢化物。 缺电子氢化物：B2H6 满电子氢化物：CH4 富电子氢化物：NH3，H2O。HF等 P区氢化物属于分子晶体，熔沸点较低，通常条件下多为气体,2021/3/20,12,六、氢能源,氢被认为是理想的二级能源 氢气作为动力燃料的优点 (1)干净、无毒；（2）

5、热值高；（3）资源丰富（H2O）；（4）输送方便；（5）应用范围广，适应性强。 氢作为能源的三大课题 1.氢气的发生：太阳能光解水 2.氢的储存：金属氢化物、金属合金储氢 3.氢的利用,2021/3/20,13,5-2 稀有气体,一、简介 He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn 1894-1900年先后在大气和某些铀矿中发现。 发现的主要功绩应归功于英物理学家莱姆赛（Ramsay),He-Xe,2021/3/20,14,1962年，加拿大29岁的青年化学家巴特列脱（N.Bartlett),制得了第一个真正的稀有气体化合物：XePtF6（红色晶体,2021/3/20,15,二、通性和用途,通性： 通

6、常稀有气体以单原子状态存在，原子之间存在微弱的范氏力（主色散力），且随原子序数的增加而增大。所以有关的物理性质如熔、沸点也随着升高。 氦是所有气体中最难液化。2.2K以下的液氦是一种超导体,2021/3/20,16,用途：基于稀有气体不活泼、电阻小、易发光放电等。 He:代H2充气球更安全，血液中溶解度小，“氦空气”代替空气供潜水员呼吸。 Ne：作霓虹灯或指示灯等。 Ar：充填电灯泡（防产生电弧），工业上作保护气。 Kr：充填电灯泡等。 Xe：高压长弧氙灯，做运动场、舞台等照明,2021/3/20,17,三、自然界中的分布与分离,He-Xe主要来源于空气 Rn是放射性元素(Ra)的蜕变产物,2

7、021/3/20,18,四、化合物,氙的含氧、含氟化合物 1.氙的氟化物 Xe(g)+nF2(g)XeF2 、XeF4 、XeF6（镍容器） 性质：强氧化性：XeF2+H2 Xe+HF XeF4+PtXe+PtF4 水解：XeF2+H2O Xe+1/2O2 +2HF XeF6+3H2O XeO3+6HF 作氟化剂：XeF4+2SF4 2SF6+Xe 2XeF6+SiO2 2XeOF4+SiF4 不能用玻璃容器或石英容器盛氟化氙,2021/3/20,19,2.氙的含氧化合物 XeO3白色易潮解、易爆固体，水中以分子形式存在。强氧化性,2021/3/20,20,五、稀有气体化合物的结构,1.杂化轨道法 Xe:ns2np6 ns2np6-xndx XeF2 ,x=1,sp3d杂化（三角双锥），直线型。 XeF4 ,x=2,sp3d2杂化（八面体），