化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件市公开课一等奖省赛课微课金奖课件

氢H氢在地壳中质量含量为

0.152

%第10位。大气中少许氢气

H2O，及其它无机化合物和有机化合物中化合态氢

第十七章氢和稀有气体化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第1页1/181稀有气体:氦、氖、氩、氪、氙、氡6种元素氩丰度最高,在地壳中质量分数为1.2

10－4%，列第56位。其次是氦、氖、氪、氙化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第2页2/181稀有气体主要从液化空气中取得，其中氦主要起源是天然气。氡是镭等放射性元素蜕变产物，在自然界中痕量存在。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第3页3/18117.1.1氢气性质17.1氢单质常温下，氢气无色，无味，无臭，在水中溶解度很小。分子间色散力很小，难于液化，沸点－253℃。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第4页4/181H2和O2混合物在常温下点燃会发生爆炸反应。H2和Cl2混合物在光照下爆炸化合。H2和F2混合物在没有光照时亦将爆炸化合。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第5页5/181高温下，H2与活泼金属反应，生成金属氢化物H2+2Na——2NaHH2+Ca——CaH2化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第6页6/181高温下H2能还原许各种金属氧化物CuO+H2——Cu+H2OWO3+3H2——W+3H2O化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第7页7/181若某种活泼金属氧化物与氢气混合物共热时不能被还原CaO+Mg+H2——CaH2+MgO向体系中加入一个不与氢气化合成氢化物还原性金属，则能够生成前一个金属氢化物。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第8页8/181常温下H2能还原金属Pd氯化物PdCl2+H2——Pd+2HCl利用这个反应能够检测H2存在。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第9页9/181高温下H2

也能还原许各种金属卤化物TiCl4

+2H2——Ti+4HCl化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第10页10/181不能被氢气还原卤化物，若其中金属能够生成氢化物，那么就能够用一个不与氢气生成氢化物还原性金属做还原剂，来生成前一个金属氢化物。2LiCl+Mg+H2——2LiH+MgCl2

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第11页11/181许各种金属硫化物，高温下能够被H2还原，比如>900℃FeS2+2H2

——Fe+2H2S化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第12页12/181在特定温度、压力下，采取特定催化剂，H2和CO反应可以合成一些有机化合物CO+2H2————CH3OH（g）Cu，ZnO化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第13页13/18117.1.2氢气制备试验室制H2常采取稀盐酸与金属锌反应方法。不过因为金属锌中有时含有砷化物、磷化物等杂质，致使制得

H2不纯。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第14页14/181单质硅和氢氧化钠溶液反应也能够制得H2

Si+2NaOH+H2O

——Na2SiO3+2H2

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第15页15/181电解水制取H2较纯。因为碱较盐酸便于携带，且反应温度不高，所以这种方法适于野外操作需要。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第16页16/181工业生产中，H2主要有三种起源：（2）甲烷转化（3）高温下水蒸气与碳化钙反应（1）水煤气化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第17页17/181（1）水煤气——主要是H2和CO混合气体。将水蒸气通入红热炭层C+H2O——CO+H2化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第18页18/181（2）甲烷转化高温且有催化剂作用时，甲烷能够转化为H2和COCH4+CO2——2CO+2H2CH4+H2O——CO+3H2

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第19页19/181H2和

CO混合气体与水蒸气一同经过500℃Fe2O3H2O+CO——H2+CO2H2O中H元素转化成H2，同时CO转化成易于分离CO2化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第20页20/181在较高压力下，用水吸收掉CO2，得到H2。（3）高温下水蒸气与碳化钙反应CaC2+5H2O——CaCO3+CO2+5H2

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第21页21/18117.2氢化物碱金属和碱土金属与氢生成离子型氢化物。其中LiH和BaH2较稳定。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第22页22/181BeH2能够利用LiAlH4在乙醚介质中还原铍化合物制得CH32Be+LiAlH4

——BeH2+LiAlH2CH32（）（）化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第23页23/181热分解烷基铍也能够制得铍氢化物，（C4H9）2Be=====BeH2+2C4H8加热此法制得氢化铍不纯。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第24页24/181MgH2也曾利用

LiAlH4还原镁化合物制得，现在工业上已开始用单质直接合成。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第25页25/181详细做法是：将金属镁置于380

400℃高温球磨机中直接氢化，以确保镁新鲜表面和反应温度，产品纯度可达97%。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第26页26/181NaH（s）+H2O（l）——H2（g）+NaOH（aq）离子型氢化物反应活性差异很大，比如与水作用，NaH与水猛烈反应而CaH2

与水很温和地反应产生H2。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第27页27/181离子型氢化物有还原性，能够将CO2还原成CO。加热2CO2+BaH2——2CO+BaOH2（）化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第28页28/181乙醚4LiH+AlCl3——LiAlH4+3LiCl2LiH+B2H6——2LiBH4乙醚离子型氢化物能够与缺电子型化合物反应化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第29页29/181又如氢化钠与硼酸甲酯反应制取NaBH4

这类反应不能在水中进行。250℃CH3O3B+4NaH——

NaBH4+3NaOCH3

（

）化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第30页30/181p区元素与氢生成份子型氢化物。分子型氢化物种类很多，在水中性质差异也很大。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第31页31/181有显碱性，如NH3；有与水反应，如SiH4,B2H6；有与水基本没有作用，如CH4。有在水中发生酸式解离，如HCl完全解离，而H2S部分解离。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第32页32/181过渡金属与氢形成金属型氢化物。它不但保持金属晶体形貌，而且其中金属原子排列也与金属单质中一样。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第33页33/181原子之间空隙被氢原子占有，很轻易形成非整比化合物。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第34页34/181倒是整比过渡金属氢化物，如MH1，MH2，MH3等还未制得。如LuH2.2，ZrH1.75，VH0.56均已制得。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第35页35/18117.3稀有气体17.3.1稀有气体发觉周期表中零族6种稀有气体元素是在1894~1900年间陆续被发觉。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第36页36/181英国物理学家雷利（Raleighy）发觉：从空气中得来氮气每升质量为1.257g而从氮化合物分解得来氮气每升质量为1.251g。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第37页37/181雷利一再重复自己实验，并坚信这0.006g绝对不是试验误差。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第38页38/181雷利与拉姆赛（Ramsay）合作，他们设法从空气中除去氮气和氧气后，发觉还有极少气体，约占总体积1％。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第39页39/181该气体不一样任何物质发生反应。该气体在放电管中发出特殊辉光，有特征波长。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第40页40/181于是，拉姆赛宣告他在空气中发觉了一个新元素，命名为“氩”，拉丁文名原意是“不活泼”。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第41页41/181在元素周期表中没有Ar位置，拉姆赛提议

Ar

在周期表中新一族。Ar发觉含有划时代意义。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第42页42/1811895年，他们又从大气中发觉了氦。原来人们认为氦只是存在于太阳中元素。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第43页43/1811898年，拉姆赛等人陆续从液态空气中分离出来氖、氪和氙。1900年，道恩（Dorn）[德]在一些放射性矿物中又发觉了氡。因为它们惰性，被命名为“惰性气体”。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第44页44/18117.3.2稀有气体化合物1.稀有气体第一个化合物1962年，英国化学家巴特利特（N.Bartlett）制得第一个稀有气体化合物Xe+[

PtF6]-。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第45页45/181巴特利特曾使O2同六氟化铂反应，生成一个新化合物O2+[PtF6]－

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第46页46/181XeI11170.3kJ·mol－1

O2

I11175.7kJ·mol－1他将Xe

和O2分子第一电离能相比较由二者第一电离能靠近，他推测到PtF6氧化Xe可能性。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第47页47/181他认为这说明XePtF6一旦制得，尚能稳定存在。另外，他又估算了XePtF6晶格能，发觉它只比

O2PtF6晶格能小41.84kJ·mol－1。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第48页48/181他把等体积PtF6蒸汽和Xe混合起来，使之在室温下反应，结果取得一个橙黄色晶体。其化学式为Xe+[PtF6]－。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第49页49/181因为稀有气体元素在化合状态时最高氧化数可达+8，所以有些人提议把稀有气体列为VIIIA族。“惰性气体”随之更名为“稀有气体”。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第50页50/181把原铁系元素和铂系元素作为VIIIB族。但当前仍称稀有气体为零族元素。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第51页51/1812.氙氟化合物生成氙氟化物能够由两种单质直接化合生成，反应可在一定温度和压力下，于镍制容器中进行。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第52页52/181Xe大过量，预防XeF4生成。Xe（g）+F2（g）——XeF2（g）化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第53页53/181若使F2过量，且控制反应时间应短些，将生成XeF4并避免XeF6生成Xe（g）+2F2（g）——XeF4（g）化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第54页54/181在加热条件下XeF4能够被Xe还原成XeF2：400℃

XeF4+Xe======2XeF2化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第55页55/181Xe（g）+3F2（g）——XeF6（g）若使F2大过量，且反应时间长，将生成XeF6能够得到较纯XeF2和XeF6产物，但XeF4经常混有其它两种产物。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第56页56/181F2和Xe混合气体在光照下，也能够直接化合成XeF2晶体。在加热条件下XeF2，XeF4能够被氢气还原成Xe，XeF2+H2====Xe+2HF化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第57页57/181而XeF6在室温下就能够被氢气还原成Xe：XeF6+3H2====Xe+6HF化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第58页58/1813.氙化合物反应Xe化合物化学性质应数氧化性最为主要比如XeF2，它在水和CCl4间分配系数为2.3，属于亲水性物质，化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第59页59/181XeF2+2HCl——Xe+Cl2+2HFXeF2水溶液含有极强氧化作用，能够将盐酸氧化成Cl2：化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第60页60/181XeF2水溶液能够将Ce2(SO4)3氧化成Ce(SO4)2，将Co（II）氧化成Co（III），将Ag（I）氧化成Ag（II）。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第61页61/181第一次用化学方法制得高溴酸所使用氧化剂也是XeF2水溶液：NaBrO3+XeF2（aq）+H2O====NaBrO4+Xe↑+2HF化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第62页62/181与水反应，也是Xe化合物主要化学性质。这个反应在酸中进行得比较迟缓，在碱中快速些。XeF2+H2O——Xe+O2+2HF化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第63页63/181注意该反应与普通水解反应不一样，与水反应后一些元素氧化数已发生改变。XeF2+H2O——Xe+O2+2HF化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第64页64/181能够了解成XeF2先分解出F2，F2再把水氧化。XeF2+H2O——Xe+O2+2HF化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第65页65/181XeF4与水反应更为复杂，反应方程式为6XeF4+12H2O——2XeO3+4Xe+24HF

+3O2化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第66页66/181其反应机理为两步：①水解并歧化3XeF4+6H2O====2XeO+XeO4+12HF化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第67页67/181②歧化产物分解2XeO====O2+2XeXeO4====O2+XeO3

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第68页68/181XeF6+3H2O——XeO3+6HFXeF6水解与XeF2

和XeF4

不一样，不放出O2

和Xe，而是生成

XeO3

和HF：

XeO3只能经过上面反应制取，因为O2

和Xe不能直接化合成XeO3

。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第69页69/181XeF6+H2O——XeOF4+2HFXeF6不完全水解时，生成XeOF4化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第70页70/181XeO3+OH－HXeO4－

Xe（VI）在碱中以HXeO4－

形式存在。HXeO4－会发生歧化反应，生成Xe（VIII），Xe（0）。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第71页71/1812HXeO4－+2OH－——XeO64－+Xe+O2+2H2O这不是Xe（VI）标准歧化反应，因为产物中有氧气。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第72页72/181XeO3+O3

+2H2O——H4XeO6+O2向XeO3溶液中通入O3，将生成高氙酸化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第73页73/181XeO3+4NaOH+O3

+6H2O——Na4XeO6•8H2O+O2若向

XeO3碱性溶液中通入O3，有高氙酸盐生成Na2XeO4

和

Na4XeO6都是很强氧化剂。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第74页74/181XeF6有下面特殊反应2XeF6+3SiO2====2XeO3+3SiF4↑所以不能用玻璃瓶盛放

XeF6。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第75页75/181在上述反应中包含

Xe氟化物、氧化物以及高氙酸盐多为无色或白色晶体，只有XeOF4

和XeO3为无色液体。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第76页76/181高氙酸盐在低温下与浓硫酸反应，也能够得到固体XeO4Ba2XeO6+2H2SO4——2XeO4+2BaSO4+2H2O固体XeO4在真空中升华。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第77页77/181将价层电子对互斥理论，用于讨论XeF2分子几何构型价层电子总数10对数5电子对构型为三角双锥4.Xe化合物分子结构Xe电子结构式为5s25p6化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第78页78/181配体数2孤电子对数3所以XeF2分子构型为直线形。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第79页79/181Xe电子结构式为5s25p6，电子轨道图为5d05p65s2化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第80页80/181XeF2中，Xe一个电子从5p激发到5d，形成sp3d不等性杂化轨道。sp3d不等性杂化轨道杂化化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第81页81/181电子从5p激发到5d，要越过两个能级6s，4f，故激发过程所需能量过高，所以用杂化轨道理论讨论Xe化合物结构略显勉强。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第82页82/181用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，讨论XeF4分子几何构型价层电子总数12对数6故电子对构型为正八面体。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第83页83/181所以XeF4分子构型为平面正方形。配体数4孤电子对数2化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第84页84/181XeF4中

Xe

2个电子从5p激发到5d，形成sp3d2不等性杂化。sp3d2不等性杂化轨道化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第85页85/181用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，讨论

XeO3分子几何构型价层电子总数8对数4故电子对构型为正四面体。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第86页86/181XeO3中Xe

原子轨道进行sp3不等性杂化。

配体数3孤电子对数1XeO3

分子构型为三角锥。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第87页87/181用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，讨论

XeO4分子几何构型，能够得到以下结论价层电子总数8对数4配体数4孤电子对数0化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第88页88/181XeO4中Xe

原子轨道进行sp3等性杂化。XeO4价层电子对数为4，故电子对构型为正四面体，XeO4

分子构型为正四面体。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第89页89/181用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，讨论

XeOF4分子几何构型价层电子总数12对数6故电子对构型为正八面体化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第90页90/181XeOF4中Xe

原子轨道进行sp3d2不等性杂化。配体数5孤电子对数1XeOF4

分子构型为四角锥。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第91页91/181用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，讨论

XeF6分子几何构型价层电子总数14对数7配体数6孤电子对数1化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第92页92/181XeF6分子构型为变形八面体。XeF6中Xe采取sp3d3不等性杂化

。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第93页93/1811对孤电子对指向一个边中心。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第94页94/181或认为孤电子对指向一个面中心化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第95页95/18117.4主族元素总结17.4.1主族单质1.非金属单质非金属单质分子能够分成几个类型化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第96页96/181一个是稀有气体单原子分子，F2，Cl2，O2，H2等双原子分子，属于小分子。它们依靠分子间范德华力结合，通常情况下形成气体单质，温度低时形成份子晶体。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第97页97/181第二种是多原子分子，如P4，As4，S8，Se8等，通常形成固体单质，仍属于分子晶体。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第98页98/181第三种是大分子，如晶体硼、晶体硅、金刚石等，属于原子晶体，含有很高熔沸点。层状结构石墨也属于大分子单质，不过层与层之间作用不属于共价键。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第99页99/181非金属单质普通不与非氧化性酸作用，但能够被氧化性酸氧化成高价含氧酸。有些非金属单质在碱性水溶液中发生歧化反应。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第100页100/181Cl2+2OH－

====Cl－

+ClO－

+H2O4P+3NaOH+3H2O=====

3NaH2PO2+PH3↑也有与碱反应生成H2，如：Si+2NaOH+H2O====Na2SiO3+2H2↑化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第101页101/181非金属元素在其所形成含氧酸中，经常表现出不一样氧化数。如H2SO4中S氧化数为+6，H2SO3中S氧化数为+4；H3PO4中氧化数为+5，H3PO3中氧化数为+3，H3PO2中氧化数为+1。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第102页102/1812.金属单质主族金属单质均为金属晶体，金属单质原子或离子以紧密堆积方式被自由电子紧紧地束缚在一起，形成较强内聚力，金属键强度就表示在这种内聚力上。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第103页103/181金属内聚力能够其原子化热来衡量。显然原子化热越高，金属内聚力越大，金属键越强，其熔点也就越高。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第104页104/181自由电子存在和紧密堆积结构使金属含有良好导电性、导热性、延展性以及金属光泽等物理性质。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第105页105/181活泼金属最主要共性，是易失去最外层电子形成金属正离子，因而表现出较强还原性。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第106页106/181IA，IIA和IIIA族（除Tl外）金属在化学反应中分别显示+1，+2价和+3价。IVA和VA族金属电子构型分别为ns2np2和ns2np3。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第107页107/181Ge，Sn，Sb等在化学反应中有两种表现：一是仅失去外层np电子显示较低氧化数，二是失去外层全部nsnp电子，显示与其族数一致氧化数。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第108页108/181金属Tl，Pb，Bi等在化学反应中经常失去外层np电子显示较低价态，极难失去外层ns电子而显示高价。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第109页109/181总之主族元素伴随周期数增高6s轨道中两个电子越难于参加化学反应，即所谓“惰性电子对”效应。故Tl（III），Pb（IV），Bi（V）含有很强氧化性；化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第110页110/181In（I），Ge（II），Sn（II），Sb（III）含有还原性若能得到Al（I），Ga（I），Si（II）化合物，那将是极强还原剂。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第111页111/181主族金属中钠、钾、镁、钙、锶、钡、铝等为轻有色金属，它们多以氯化物、硫酸盐、碳酸盐等化合态形式在自然界存在。如常见食盐，光卤石、菱镁矿、重晶石、石膏等。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第112页112/181铅、锡、锑、铋等为重有色金属，在自然界主要形成氧化物和硫化物，如锡石矿、方铅矿等。另外还有各种硅酸盐矿物。锂、铷、铯、铍、镓、铟、铊、锗等为稀有金属。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第113页113/181活泼主族金属单质Na，K，Mg，Al等能够与非金属单质氧气、卤素等猛烈反应。活性稍差金属单质在高温下也能够与反应活性较高非金属单质发生反应。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第114页114/181性质很活泼金属单质，如钠、钾等在常温下就与水猛烈地反应。较活泼金属都能够与非氧化性酸，如盐酸、稀硫酸等发生反应放出氢气。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第115页115/181不过Ge，Sb，Bi活泼性较差，不能与稀盐酸反应生成氢气，只能被氧化性酸氧化、或在氧化剂存在下，与非氧化性酸作用。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第116页116/181两性金属Be，Al，Ga，In，Sn等能够与强碱反应，生成氢气，Be+2NaOH+2H2O===Na2[Be(OH)4]+H2↑化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第117页117/18117.4.2主族元素氢化物和氧化物碱金属及Ca，Sr，Ba与氢气在高温下反应，生成离子型氢化物。离子型氢化物属于离子晶体，有较高熔点，熔融时导电化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第118页118/181非金属都有正常氧化态氢化物，它们属于分子型氢化物。这些共价化合物在通常情况下为气体或挥发性液体。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第119页119/181

B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClAsH3H2SeHBrH2TeHI同一主族自上而下这些氢化物热稳定性逐步减弱、还原性逐步增强；化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第120页120/181

B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClAsH3H2SeHBrH2TeHI同一周期从左向右热稳定性逐步增强，还原性逐步减弱。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第121页121/181在同一周期中，从左向右氢化物酸性逐步增强，

B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClAsH3H2SeHBrH2TeHI化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第122页122/181

B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClAsH3H2SeHBrH2TeHI氮族非金属元素氢化物多数是碱；氧族元素及卤素氢化物大部分是无氧酸。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第123页123/181

B2H6CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClAsH3H2SeHBrH2TeHI在同一族中，自上而下氢化物酸性逐步增强。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第124页124/181主族金属元素在其氧化物中价态比较简单，因为IA和IIA族元素电子构型为ns1~2，所以只有与各自族数相等一个价态，如Na2O，MgO，Ga

O3等。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第125页125/181Na2O2，KO2中两种金属价态仍旧是+1，BaO2，Ba(O2)2中金属价态依旧是+2，只是阴离子形式不一样而已。IIIA族元素Al，Ga和In经常表现为+3价态，这是失去ns2np1全部价电子最高价态。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第126页126/181IIIA族Tl，IVA族Pb和VA族Bi，因为“惰性电子对”效应，其最高价氧化物因含有很强氧化性而不稳定，故Tl（I），Pb（II）Bi（III）为其氧化物稳定价态。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第127页127/181IVA族，VA族其它金属元素氧化物基本稳定在两种价态：一个是失去ns2np2~3全部价电子最高价态，它们分别等于各自族数+4和+5。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第128页128/181另一个是仅失去np2~3电子时价态，分别为+2和+3。比如IVA族SnO，SnO2，VA族Sb2O3，Sb2O5

等。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第129页129/181主族非金属元素在其氧化物中价态比较复杂，VA族N元素氧化物价态最多，从+1价到+5价5种价态俱全，另外VIIA族卤素氧化物价态种类也较为复杂。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第130页130/181同一主族价态相同氧化物自上而下酸性逐步减弱、碱性性逐步增强。N2O3>P2O3>As2O3>Sb2O3>Bi2O3

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第131页131/181同一周期从左向右最高价态氧化物酸性逐步增强，碱性逐步减弱。Na2O>MgO>Al2O3>SiO2>P2O5>SO3>Cl2O7

同一个元素不一样价态氧化物，其酸碱性基本规律是高价比低价酸性强。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第132页132/18117.4.3含氧酸用“离子势”讨论碱金属和碱土金属氢氧化物碱性。＜0.22金属氢氧化物为碱性0.22＜

＜0.32金属氢氧化物为两性＞0.32金属氢氧化物为酸性化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第133页133/181这一经验规则对于主族非金属元素也基本适用，部分半径r和离子势算数平方根

数值列于表中。

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第134页134/181B(III)C(IV)N(V)r2716130.330.500.62Al(III)Si(IV)P(V)S(VI)Cl(VII)r53.540.03829270.240.320.360.450.51Ga(III)Ge(IV)As(V)Se(VI)Br(VII)r62.053.04642250.220.270.330.380.53部分主族元素r和值化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第135页135/181部分主族元素r和值In(III)Sn(IV)Sb(V)Te(VI)I(VII)r80.069.06056530.190.240.290.330.36Tl(III)Pb(IV)Bi(V)r88.578760.180.230.26化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第136页136/181从表中数据看出，非金属元素氧化物水化物值普通都大于0.32，所以它们氧化物水化物为含氧酸。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第137页137/181同一元素不一样氧化态含氧酸，则是高氧化态酸性较强，比如HClO3值为0.38，HClO4值为0.51，结果说明HClO4酸性更强。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第138页138/181含氧酸结构能够用通式ROn（OH）m表示其中m为羟基数目，n为非羟基氧原子数目。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第139页139/181鲍林曾用经验公式：K1=105n—7表示含氧酸解离常数K1与含氧酸分子中非羟基氧原子数目n关系。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第140页140/181含氧酸分子中非羟基氧原子数目n与解离常数K1关系含氧酸正硅酸磷酸硫酸高氯酸结构式Si(OH)4PO(OH)3SO2(OH)2ClO3(OH)n0123K1（计算）10-710-2103108K1（试验）2.5×10-107.1×10-3强酸强酸化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第141页141/181含氧酸分子中非羟基氧原子数目n值越大，酸性越强。因为含氧酸分子中非羟基氧原子电负性很强，有力地分散了羟基氧原子上负电，所以将造成H+易于解离。这是对于鲍林经验公式一个解释。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第142页142/18117.4.4含氧酸盐1.溶解性作为离子化合物含氧酸盐，其在水中溶解过程，首先是离子克服晶格能从晶体中解离下来，然后形成水合离子。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第143页143/181假如在水合过程中放出能量足以赔偿破坏晶格所需要能量，则溶解过程焓变

H为负值，故

S为正值溶解过程自发进行。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第144页144/181离子势

值大小既影响晶格能，又影响水合热。而且

值对于二者影响经常是一致，所以不能单纯依靠离子势数据对含氧酸盐溶解性进行判断。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第145页145/181影响离子化合物溶解性另一个原因，是离子晶体中阴、阳离子大小匹配情况。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第146页146/181普通规律以下：①阴、阳离子半径相近溶解度小。因为复杂含氧酸根阴离子半径大，所以只有与半径大阳离子结合时，才可预防晶体中阴离子之间直接接触，以减小阴离子之间斥力，确保晶格能较大。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第147页147/181因而半径大阳离子与复杂阴离子形成盐普通溶解度较小，如BaSO4比MgSO4难溶。一样，半径小阳离子能够与半径较小阴离子结合，形成溶解度较小盐。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第148页148/181②阴、阳离子半径相近晶格能较大，且晶格能作用在溶解过程中占上风时，电荷高离子所组成盐较难溶解。比如碱土金属草酸盐、碳酸盐、磷酸盐等；而碱金属盐普通易溶。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第149页149/181③阴、阳离子半径相差较大溶解度大。阴、阳离子半径相差较大时，晶体中阴离子之间可能直接接触，晶格能较小，此时离子水合作用在溶解过程中易占上风，形成溶解度较大盐。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第150页150/181在性质相同一系列盐中，阳离子半径越小，该盐越轻易溶解。碱金属半径较大盐类KClO4，RbClO4溶解度很小，NaClO4溶解度较大。NaClO4>KClO4>RbClO4

化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第151页151/1812.热稳定性用离子极化理论，尤其是用反极化概念去说明含氧酸盐热稳定性是较为成功。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第152页152/181①阳离子半径越小，极化能力越强，其含氧酸盐越不稳定。Li2CO3分解温度较低，为700℃。Na2CO3和K2CO3在1000℃也基本不分解。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第153页153/181H+其半径极小、极化能力极强，含氧酸稳定性要低于其盐类。HNO3热稳定性低于NaNO3。同理，NaHCO3热稳定性低于Na2CO3。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第154页154/181②阳离子电荷数越高，极化能力越强，其含氧酸盐越不稳定。Na+半径与Ca2+相近，CaCO3分解温度约为900℃，Na2CO3分解温度在1000℃以上化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第155页155/181③阳离子半径相近、电荷数相等时，离子电子构型将起决定性作用。CdCO3分解温度为500℃，CaCO3分解温度约为900℃MgCO3分解温度为540℃化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第156页156/181同种阳离子硫酸盐分解温度普通高于碳酸盐。MgSO4MgCO3CaSO4CaCO3895℃540℃1149℃900℃。硅酸盐比同种阳离子碳酸盐和硫酸盐更稳定，这与分解反应熵效应相关。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第157页157/1813.含氧酸及其盐氧化性一些含氧酸（及其盐）含有氧化性，比如HNO3，HBrO3都是强氧化剂。其还原产物很复杂，能够是价态较低含氧酸、氧化物、单质，甚至是氢化物。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第158页158/181与此相关电极反应式也各不相同，NO3—+10H++8e—=NH4++3H2O

E

=0.873VNO3—

+4H++3e—=NO+2H2O

E=0.957VBrO3－

+4H++4e—=BrO－

+2H2O

E=1.853VBrO3－

+6H++5e—=Br2+3H2O

E=1.482V化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第159页159/181这些电极反应式有一个共同点，即H+均出现在电极反应式左边，属于氧化型，故[H+]增大时，这些电极电势均增大。所以含氧酸及其盐氧化性随体系酸性增大而增强。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第160页160/181某含氧酸ROn(OH)m

含有氧化性，其被还原过程能够了解为酸中R原子取得电子，价态降低过程。若R元素电负性大，其从还原剂取得电子能力强，即本身氧化性强。化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件第161页161/181第三周期，