1、第九章元素第九章元素概论概论元素概论元素概论The Elements第九章第九章无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案1.元素的自然资源元素的自然资源2.单质的性质和制备方法单质的性质和制备方法3.稀有气体的性质和用途稀有气体的性质和用途4.氢气的性质氢气的性质5.氢化物的类型氢化物的类型6.离子型氢化物的性质离子型氢化物的性质7.元素的发现、分类和存在形态元素的发现、分类和存在形态主要内容主要内容1.元素的分类和存在形态元素的分类和存在形态2.单质物理性质递变规律单质物理性质递变规律3.氢气的性质氢气的性质4.氢化物的类型氢化物的类型5.离子氢化物的性质离子氢化物的性质基本要求基本要求
2、目录目录目目 录录9-1 元素的发现、分类和存在元素的发现、分类和存在9-2 元素的自然资源元素的自然资源9-4 单质的制取方法单质的制取方法9-3 单质的晶体结构和物理性质单质的晶体结构和物理性质9-6 氢氢9-7 稀有气体稀有气体第一节第一节元素的发元素的发现、分类和现、分类和存在形态存在形态第一节第一节元素的发现、分类和元素的发现、分类和存在存在 The discovery,classification and existence of the elements无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案9-1-1 元素的发现元素的发现 The discovery of the elem
3、ents迄今为止，已发现的元素和人工合迄今为止，已发现的元素和人工合成的元素已有成的元素已有112112种种,其中天然存在其中天然存在的为的为9292种，其余为人工合成元素。种，其余为人工合成元素。元素周期表A011HAAAAAA2He23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne311Na12MgB B B B BB B13Al14Si15P16S17Cl18Ar419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48C
4、d49In50Sn51Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba57-71Ln72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn787Fr88Ra89-103An104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub 111111号元素于号元素于19941994年年1212月在德国达斯塔特重离子月在德国达斯塔特重离子研究中心研究中心(GSI)(GSI)，由德国化学家由德国化学家P.P.ArmbrusterArmbruster领导领导的多国科学家研究组人工合成。的多国科学家研究组人工合
5、成。19961996年年2 2月月9 9日又合日又合成了成了112112号元素号元素。9-1-2 元素的分类元素的分类 The classification of the elementsA011HAAAAAA2He23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne311Na12MgB B B B BB B13Al14Si15P16S17Cl18Ar419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn5
6、1Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba57-71Ln72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn787Fr88Ra89-103An104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu*112Uub*1.按元素性质：按元素性质：分为金属分为金属(metal)(90种种)和非金属和非金属(nonmetal)(22种种)元素周期表1141161181234567钅钅钅钅喜波黑麦卢 钅 杜钅镧系锕系钫镭铌 钽银金镉汞铟铊锡铅锑铋碲钋砹氡氙 碘镧铈 镨钕钷钐铕钆铽 镝钬铒铥镱镥锕钍镤 铀 镎
7、钚镅锔锫锎锿镄锘铹 钔铷铯锶钡钇锆铪钼钨锝铼 钌铑钯锇 铱铂氢锂氦铍硼碳氮氧氟氖钠镁铝 硅磷硫氯氩钾钙钪钛钒铬锰铁钴镍铜锌镓锗砷硒溴 氪AcThPa UNpPuAmCmBk Cf EsFmMdNoLr Zr NbMo Tc RuRhPdAgCdInSnSbTeI Xe Hf TaW Re OsIrPt AuHgTl PbBiPoAtRnIBIAIIAIIIA IVAVAVIA VIIAVIIIIIBIIIBIVBVBVIB VIIBRf DbSgBhHsMtUunUuuUubAc-LrLaCePrNdPmSmEuGdTbDyHoErTm YbLuHHeLiBeBCNOFNeNaMgAlSiPC
8、lSArKCaScTiVCrMnFeCoNiCuZnGaGeAsSeBrKrRbCsFrSrBaRaYLaLu-1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980818283848586878889909192939495969798991001011021031041051061071081091101111125789 103-71斜线附近的
9、元素如斜线附近的元素如B、Si、Ge、As、Sb、Se、Te和和Po等为等为准金属准金属(metalloid)，它们既有金属的性质又有非金属的性质。它们既有金属的性质又有非金属的性质。元素周期表轻稀有元素轻稀有元素铂系元素铂系元素稀土元素稀土元素分散稀有元素分散稀有元素稀有气体稀有气体高熔点稀有元素高熔点稀有元素红色字红色字 放射性稀有元素放射性稀有元素IA011HAAAAAA2He23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne311Na12MgB B B B BB B13Al14Si15P16S17Cl18Ar419K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu
10、30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr537Rb38Sr39Y40Zr41Nb42Mo43Tc44Ru45Rh46Pd47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe655Cs56Ba57-71Ln72Hf73Ta74W75Re76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn787Fr88Ra89-103An104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub2.在化学上元素分为在化学上元素分为 普通普通元素和元素和稀有稀有元素两类元素两类9-1-3 元素在自然界中的存在形态元素
11、在自然界中的存在形态单质单质(element)(element)化合物化合物(compound)(compound)气态非金属单质气态非金属单质:如如N2、O2等等固态非金属单质；如固态非金属单质；如C C、S S等等金属单质金属单质:如如HgHg、AuAu及及AgAg等等氧化物、硫化物、卤化物、氧化物、硫化物、卤化物、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐、硼酸盐硅酸盐、硼酸盐第二节第二节元素的自元素的自然资源然资源第二节第二节元素的自然资源元素的自然资源 无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案1.1.在地壳中分布最广的在地壳中分布最广的1010种元素为种元素为O H
12、Si Al NaFe Ca Mg K Ti 在组成地壳的原子总数中约占在组成地壳的原子总数中约占99%99%9-2 9-2 元素的自然资源元素的自然资源ironsiliconaluminumsodiumcalciummagnesiumpotassiumtitanium2.2.主要存在于矿物和天然水系中主要存在于矿物和天然水系中我国的矿物资源非常丰富我国的矿物资源非常丰富,已探明的达已探明的达148种种W(tungsten)、Li(lithium)、Sb(antimony)、Zn(zinc)及稀土居世及稀土居世界之首界之首.稀土矿总储量占世界的稀土矿总储量占世界的80%.1.1.在地壳中分布最广
13、的在地壳中分布最广的1010种元素为：种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti 9-2 9-2 元素的自然资源元素的自然资源2.2.主要存在于矿物和天然水系中主要存在于矿物和天然水系中1.1.在地壳中分布最广的在地壳中分布最广的1010种元素为：种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti 9-2 9-2 元素的自然资源元素的自然资源Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be等矿物储量均居世界前列等矿物储量均居世界前列钛铁矿居世界第一钛铁矿居世界第一AlAl、CuCu、NiNi的储量也很大的储量也很大2.2.主要存在于矿物和天然水系中主要存在于矿物和
14、天然水系中1.1.在地壳中分布最广的在地壳中分布最广的1010种元素为：种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti 9-2 9-2 元素的自然资源元素的自然资源但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿钾盐、天然碱、天然硫、金刚石等资源少钾盐、天然碱、天然硫、金刚石等资源少金、银、铂等更为稀少金、银、铂等更为稀少2.2.主要存在于矿物和天然水系中主要存在于矿物和天然水系中1.1.在地壳中分布最广的在地壳中分布最广的1010种元素为：种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti 9-2 9-2 元素的自然资源元素的自然资源非金属矿物非金属矿
15、物如如P、S、石墨矿和硼矿储量也很高石墨矿和硼矿储量也很高2.2.主要存在于矿物和天然水系中主要存在于矿物和天然水系中1.1.在地壳中分布最广的在地壳中分布最广的1010种元素为：种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti 9-2 9-2 元素的自然资源元素的自然资源海水中含有海水中含有O、H、Cl、Na、Mg等等约约50余种元素余种元素大多数元素以离子形式存在，大多数元素以离子形式存在，也有些沉积于海底也有些沉积于海底如太平洋海底的锰结核矿如太平洋海底的锰结核矿2.2.主要存在于矿物和天然水系中主要存在于矿物和天然水系中1.1.在地壳中分布最广的在地壳中分布最广的1010
16、种元素为：种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti 9-2 9-2 元素的自然资源元素的自然资源3.3.也存在大气中也存在大气中大气中主要含有大气中主要含有N2、O2和和稀有气体稀有气体第三节单质的晶体结构和物第三节单质的晶体结构和物理性质理性质第三节第三节单质的晶体结构和物理性质单质的晶体结构和物理性质The crystal structures and physical properties of the elements 无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 Main group elements The transition elements Rare e
17、arth elementsAAAAAAA 0一一H2分子分子晶体晶体He分子分子晶体晶体二二Li金属金属晶体晶体Be金属金属晶体晶体B原子原子晶体晶体C金刚石金刚石 原子晶体原子晶体石墨石墨 片状结构晶体片状结构晶体富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇分子晶体分子晶体N2分子晶体分子晶体O2分子晶体分子晶体F2分子分子晶体晶体Ne分子分子晶体晶体三三Na金属金属晶体晶体Mg金属金属晶体晶体Al金属金属晶体晶体Si原子晶体原子晶体P白磷白磷 分子晶体分子晶体黑磷黑磷 层状结构晶体层状结构晶体S斜方硫、单斜硫斜方硫、单斜硫 分子晶体分子晶体弹性硫弹性硫 链状结构晶体链状结构晶体Cl2分子分子晶体晶体Ar分
18、子分子晶体晶体四四K金属金属晶体晶体Ca金属金属晶体晶体Ga金属金属晶体晶体Ge原子晶体原子晶体As黑砷黑砷 分子晶体分子晶体灰砷灰砷 层状结构晶体层状结构晶体Se红硒红硒 分子晶体分子晶体灰硒灰硒 链状结构晶体链状结构晶体BrBr2 2分子分子晶体晶体Kr分子分子晶体晶体五五Rb金属金属晶体晶体Sr金属金属晶体晶体In金属金属晶体晶体Sn灰锡原子晶体灰锡原子晶体白锡白锡 金属结构晶体金属结构晶体Sb黑锑砷黑锑砷 分子晶体分子晶体灰锑灰锑 层状结构晶体层状结构晶体Te灰锑链状结构晶体灰锑链状结构晶体I I2 2分子分子晶体晶体Xe分子分子晶体晶体六六Cs金属金属晶体晶体Ba金属金属晶体晶体Ti
19、金属金属晶体晶体Pb金属晶体金属晶体BiC C层状结构晶体层状结构晶体(近于金属晶体近于金属晶体)Po金属晶体金属晶体At金属金属晶体晶体Rn分子分子晶体晶体典型金属晶体典型金属晶体原子晶体原子晶体、层状或链状晶体层状或链状晶体分子晶体分子晶体分子晶体或原子晶体分子晶体或原子晶体金属晶体金属晶体熔点、沸点：熔点、沸点：低低高高低低密度、硬度：密度、硬度：小小大大小小导电性：导体导电性：导体半导体、非导体半导体、非导体副族元素单质均为金属晶体副族元素单质均为金属晶体1.一般具有较高的熔点和沸点一般具有较高的熔点和沸点熔点最高的是熔点最高的是 W 3410其次是其次是 Cr Re副族元素单质均为金
20、属晶体副族元素单质均为金属晶体2.具有较大的密度和硬度具有较大的密度和硬度 (B和和B除外除外)密度最大的是密度最大的是 Os Ir Pt硬度最大的是硬度最大的是 Cr (仅次于金刚石仅次于金刚石)1.一般具有较高的熔点和沸点一般具有较高的熔点和沸点副族元素单质均为金属晶体副族元素单质均为金属晶体2.具有较大的密度和硬度具有较大的密度和硬度 (B和和B除外除外)3.易导电易导电1.一般具有较高的熔点和沸点一般具有较高的熔点和沸点Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Tc、Re、Ru、Os、Rh、Ir、Zn、Cd、Hg、Al、Ge、In、Si、Ge、Sn、Pb、Li、Be、La、Eu、T
21、h、Pa、Am 等等具有超导性的有：具有超导性的有：第四节单质的制取方法第四节单质的制取方法第四节第四节单质的制取方法单质的制取方法The preparation of the elements 无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案大致有五种方法：大致有五种方法：物理分离法物理分离法 热分解法热分解法电解法电解法还原法还原法氧化法氧化法9-4 9-4 单质的制取方法单质的制取方法适用于分离、提取以单质存适用于分离、提取以单质存在，与其杂质在某些物理性在，与其杂质在某些物理性质有显著差异的元素质有显著差异的元素如如 氧气与氮气的分离：氧气与氮气的分离：利用液氧和液氮的利用液氧和液氮的沸点
22、沸点不同不同1.1.物理分离法物理分离法常用于制备一些高纯物质常用于制备一些高纯物质如如 Zr(粗粗)+2I2 ZrI46001800Zr(纯纯)+2I22.2.热分解法热分解法用于制备活泼金属和非金属用于制备活泼金属和非金属如如 H2和和Cl2的制取的制取2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2电解电解电解电解Na的制取的制取2NaCl(熔体熔体)2Na+Cl2CaCl2,580-5903.3.电解法电解法MnO2+2CO Mn+2CO2如如 MgO+C Mg+COWO3+3H2 W+3H2OFe2O3+2Al 2Fe+2Al2O3用还原剂还原化合物制取金属单质用还原剂还原化合物制取金
23、属单质一般常用焦炭、一般常用焦炭、CO、H2、活泼金活泼金属等作还原剂属等作还原剂4.还原法还原法Ellingham(艾林罕姆)在1944年首先将氧化物的标准生成自由能对温度作图(以后又对硫化物、氯化物、氟化物等作类似的图形)，用以帮助人们：判断哪种氧化物更稳定 比较还原剂的强弱 估计还原反应进行的温度条件 选择还原方法Ellingham图图 以消耗1molO2生成氧化物的过程的自由能变作为标准来进行比较、判断哪一种氧化物更为稳定。GHTS 当T0，GH，即直线的截距可近似地等于氧化物的标准生成焓，直线的斜率为S，它等于反应熵变的负值。如果反应物或生成物发生了相变，如熔化如果反应物或生成物发生
24、了相变，如熔化、气化、相转变等，必将引起熵的改变，、气化、相转变等，必将引起熵的改变，此时直线的斜率发生变化此时直线的斜率发生变化，金属氧化物的线位置越低金属氧化物的线位置越低,氧化物越氧化物越稳定稳定 位于下面的金属还原性强位于下面的金属还原性强常见还原剂在1073K的相对强弱次序：CaMgA1TiSiMnNa 常 见 氧 化 剂 在1073K的强弱次序:HgOAg2OFe2O3Cu2ONiOFe3O4CoO 2CO2 2CO，气体分子数增加，是熵增的反应，故CCO线有负的斜率。氧化物热分解法氧化物热分解法Ag2OHgO不活泼的金属氧化物 C还原法还原法很多金属氧化物都可在很多金属氧化物都可
25、在高温下被高温下被C还原还原位于艾林罕姆图中下方的金属氧化物具有很低的标准生成自由能，这些金属可从上方的氧化物中将金属还原出来，常用的金属还原剂有Mg、Al、Na、Ca等 活泼金属还原法活泼金属还原法H2并不是一个好的还原剂。只有少数几种氧化物如Cu2O、CoO、NiO等可被H2还原。在艾林罕姆图下方的金属氧化物有很低的标准生成自由能值，如Na、Mg、Al、Ca氢还原法氢还原法电解还原法电解还原法用氧化剂氧化化合物制取单质用氧化剂氧化化合物制取单质如如 用空气氧化法从黄铁矿中提取硫用空气氧化法从黄铁矿中提取硫3FeS2+6C+8O2 Fe3O4+6CO2+6S5.5.氧化法氧化法第六节氢第六节
26、氢第六节第六节氢氢 Hydrogen无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案元素周期表A011HAAAAAA2He23Li4Be5B6C7N8O9F10Ne3 11Na12MgB B B B BB B13Al14Si15P16S17Cl18Ar4 19K20Ca21Sc22Ti23V24Cr25Mn26Fe27Co28Ni29Cu30Zn31Ga32Ge33As34Se35Br36Kr5 37Rb38Sr39Y40Zr41Ne42Mo43Tc44Re45Rh46Pa47Ag48Cd49In50Sn51Sb52Te53I54Xe6 55Cs56Ba57-71La72Hf73Ta74W75Re
27、76Os77Ir78Pt79Au80Hg81Tl82Pb83Bi84Po85At86Rn7 87Fr88Ra89-103Ac104Rf105Db106Sg107Bh108Hs109Mt110Uun111Uuu112Uub氢是宇宙间所有元素中含量最丰富的元素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在自然界中主要以化合态存在是周期系中第一号元素是周期系中第一号元素9-6 氢氢符号符号 含量含量/%1H（氕）氕）H 99.98 2H（氘）氘）Ddeuterium 0.016 3H（氚）氚）T tritium 0.004氢有氢有三种同位素三种同位素9-6-1 氢原子的性质及其成键
28、特征氢原子的性质及其成键特征111符号符号 含量含量/%1H H 99.982H D 0.0163H T 0.004目前世界各地建造的实验性聚变反应堆目前世界各地建造的实验性聚变反应堆用的是一种用的是一种D和和T构成的等离子体燃料构成的等离子体燃料氢有氢有三种同位素三种同位素111iiiiiiiiiiii符号符号 含量含量/%1H H 99.982H D 0.0163H T 0.004三种同位素质子数相同三种同位素质子数相同,中子数不同中子数不同。它们的单质和化合物的化学性质基本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。相同，物理性质和生化性质则不同。氢有氢有三种同位素三
29、种同位素价层电子价层电子构型构型1s1氧化数氧化数-1,0,+1原子半径原子半径/pm37电离能电离能(kJmol-1)1312电子亲合能电子亲合能 (kJmol-1)-72.8电负性电负性2.201.失去价电子失去价电子H+2.结合一个电子结合一个电子:H-易与活泼金属形易与活泼金属形 成离子型氢合物成离子型氢合物3.易与非金属通过易与非金属通过 共用电子对形成共用电子对形成 共价型氢化物共价型氢化物熔点熔点/-259.23沸点沸点/-252.77气体密度气体密度 (gcm-3)8.98810-5(为空气的为空气的1/40倍倍)fusHm(Jmol-1)117.15vapHm(Jmol-1)
30、903.74热导率热导率(Wm-1K-1)0.187(为空气的为空气的5倍倍)9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途 The properties and uses of hydrogen1.氢气是无色、氢气是无色、无味、无臭无味、无臭的可燃性气的可燃性气体体,是所有气是所有气体中最轻的。体中最轻的。氢气球可携带仪器作高空探测氢气球可携带仪器作高空探测 也可携带干冰、碘化银等试剂进也可携带干冰、碘化银等试剂进 行人工降雨。行人工降雨。9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途熔点熔点/-259.23沸点沸点/-252.77气体密度气体密度 (gcm(gcm-3-3)8.98810-5(
31、为空气的为空气的1/40倍倍)fusHm(Jmol-1)117.15vapHm(Jmol-1)903.74热导率热导率(Wm-1K-1)0.187(为空气的为空气的5倍倍)2.熔、沸点极低，熔、沸点极低，难液化。难液化。液氢是重要的高能燃料。是美国宇宙航液氢是重要的高能燃料。是美国宇宙航天飞机和我国天飞机和我国“长征长征”三号火箭所用燃料三号火箭所用燃料液氢是超低温制冷剂，可将除氦外的所液氢是超低温制冷剂，可将除氦外的所有气体冷冻成固体。有气体冷冻成固体。熔点熔点/-259.23沸点沸点/-252.77气体密度气体密度 (gcm-3)8.98810-5(为空气的为空气的1/401/40倍倍)f
32、usHm(Jmol-1)117.15vapHm(Jmol-1)903.74热导率热导率(Wm-1K-1)0.187(为空气的为空气的5 5倍倍)3.在水中的溶在水中的溶解度很小。解度很小。可大量溶于可大量溶于镍、钯、铂镍、钯、铂等金属中。等金属中。利用此性质可制得极纯的氢气利用此性质可制得极纯的氢气9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途4.氢分子在常温下不活泼，但当已氢分子在常温下不活泼，但当已解离的氢原子结合为分子时，可解离的氢原子结合为分子时，可放出大量热：放出大量热：2H H2 rHm =-436 kJmol-1 利用此性质可作原子氢吹管，用利用此性质可作原子氢吹管，用于熔化难熔的
33、金属于熔化难熔的金属(如如W、Ta等等)9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途5.氢气在氧气或空气中燃烧，氢气在氧气或空气中燃烧，可得到温度近可得到温度近3000的氢氧焰的氢氧焰可用于金属的切割或焊接可用于金属的切割或焊接 H2+O2 H2O rHm=-285.830 kJmol-1 129-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途5.氢气在氧气或空气中燃烧，氢气在氧气或空气中燃烧，可得到温度近可得到温度近3000的氢氧焰。的氢氧焰。注注 意意1.1.点燃或加热氢气时，必须确点燃或加热氢气时，必须确 保氢气的纯净；保氢气的纯净；2.2.使用氢气的厂房要严禁烟火使用氢气的厂房要严禁烟火 加
34、强通风。加强通风。9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途 详见详见“氢化物氢化物”6.氢气在加热时，可与许多金氢气在加热时，可与许多金属或非金属反应，生成氢化物属或非金属反应，生成氢化物9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途7.氢气在高温下，可与氧化物氯氢气在高温下，可与氧化物氯化物反应，得到金属或非金属化物反应，得到金属或非金属如如 工业上高纯钨和硅的制取工业上高纯钨和硅的制取 WO3+3H2 W+3H2O高温SiHCl3+H2 Si+3HCl高温9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途8.高温下，氢分子可分解为原子氢高温下，氢分子可分解为原子氢 原子氢比分子氢活泼原子氢比分
35、子氢活泼2H+S H2S与与S作用生成作用生成H2S2H+CuCl2 Cu+2HCl在常温下可将在常温下可将Cu、Fe、Bi、Hg、Ag等的氧化物或氯化物还原为金属等的氧化物或氯化物还原为金属9-6-2 氢气的性质和用途氢气的性质和用途9-6-3 氢气的制备氢气的制备 Preparation of hydrogen用锌和盐酸或稀硫酸作用用锌和盐酸或稀硫酸作用 Zn+2H+Zn2+H2实验室实验室9-6-3 氢气的制备氢气的制备(1)天然气或焦炭与水蒸气作用天然气或焦炭与水蒸气作用,得到水煤气得到水煤气CH4+H2O CO+3H2700-870Ni、Co催化剂催化剂C+H2O CO+H21000
36、(2)水煤气与水蒸气反应水煤气与水蒸气反应,得到得到COCO2 2和和H H2 2的混合气的混合气CO+H2O CO2+H2Fe、Cr催化剂催化剂(3)除去除去CO2可得较纯的可得较纯的氢气氢气工业上：工业上：1.水煤气法水煤气法 water gas reactions 9-6-3 氢气的制备氢气的制备 电解电解15%-20%氢氧化钠溶液氢氧化钠溶液 阴极：阴极：2H+2e-H2阳极：阳极：4OH-4e-2H2O+O2制得的氢气较纯净，但耗电量大制得的氢气较纯净，但耗电量大工业上：工业上：2.电解法电解法 electrolysis离子离子型氢型氢化物化物金属型氢化物金属型氢化物共价型共价型氢化
37、物氢化物 氢与其它元素形成的二元化合物氢与其它元素形成的二元化合物Li Be B C N O FNa Mg Al Si P S Cl K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te ICs Ba La Hf Ta W Ir Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At9-6-4 氢化物氢化物 Hydrides9-6-4 氢化物氢化物2M+H2 2MH(M代表碱金属）代表碱金属）M+H2 MH2(M代表碱土金属代表碱土金属)形成形成1.1.
38、离子型离子型(类盐型类盐型)氢化物氢化物Ionic hydrides1.离子型离子型(类盐型类盐型)氢化物氢化物（1）纯的）纯的为白色晶体，为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色不纯的为浅灰色至黑色（2）具有离子化合物特征，具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，如熔、沸点较高，熔融时能导电熔融时能导电（3）受热时能分解为氢气和游离金属受热时能分解为氢气和游离金属2MH 2M+H2MH2 M+H2性质性质9-6-4 氢化物氢化物1.离子型离子型(类盐型类盐型)氢化物氢化物（1）纯的）纯的为白色晶体，为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色不纯的为浅灰色至黑色（2）具有离子化合物特征，具有离子化合物特征，如熔、沸
39、点较高，如熔、沸点较高，熔融时能导电熔融时能导电（3）受热时能分解为氢气和游离金属受热时能分解为氢气和游离金属性质性质（4）与水反应产生氢气与水反应产生氢气 MH+H2O MOH+H21.离子型离子型(类盐型类盐型)氢化物氢化物（1）纯的）纯的为白色晶体，为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色不纯的为浅灰色至黑色（2）具有离子化合物特征，具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，如熔、沸点较高，熔融时能导电熔融时能导电（3）受热时能分解为氢气和游离金属受热时能分解为氢气和游离金属性质性质（4）与水反应产生氢气与水反应产生氢气（5）是极强的还原剂是极强的还原剂 E(H2/H-)=-2.23V TiCl4+4
40、NaH Ti+4NaCl+2H2如如400H-能在非水溶剂中与能在非水溶剂中与B3+、Al3+、Ga3+等等结合成复合氢化物结合成复合氢化物4LiH+AlCl3 LiAlH4+3LiCl乙醚乙醚LiAlH4+4H2O LiOH +Al(OH)3 +H2（1）大多数在固态时属分子晶体大多数在固态时属分子晶体（2）大多数为无色，熔、沸点较低大多数为无色，熔、沸点较低常温下除常温下除H H2 2O O、BiHBiH3 3为液体外为液体外,其余均为气体其余均为气体（3）化学性质差异较大化学性质差异较大PH3、AsH3、SbH3气体的毒性较大气体的毒性较大稳定性稳定性 稳定存在稳定存在能形成能形成稳定的
41、稳定的不稳定不稳定或不存在或不存在氢化物氢化物 F、O、NGe、Br At、Po、Pb2.2.共价型共价型(分子型分子型)氢化物氢化物 covalent hydrides(1)在过渡型氢化物中在过渡型氢化物中,氢以三种形式存在氢以三种形式存在。氢以原子状态存在于金属晶格中氢以原子状态存在于金属晶格中氢的价电子进入氢化物导带中氢的价电子进入氢化物导带中,以以H+形式存在形式存在氢从氢化物导带中得一个电子氢从氢化物导带中得一个电子,以以H-形式存在形式存在(2)某些过渡金属和合金具有可逆吸收和某些过渡金属和合金具有可逆吸收和 释放氢气的作用。释放氢气的作用。某些过渡金属或过渡金属合金可做储氢材料某
42、些过渡金属或过渡金属合金可做储氢材料2Pd+H2 2PdHLaNi5+3H2 LaNi5H6298K,2.5102kPa微热微热为理想的储氢材料为理想的储氢材料3.3.金属型氢化物金属型氢化物 metallic hydrides H+实际上是氢原子核实际上是氢原子核质子质子质子半径很小，具有很强的极质子半径很小，具有很强的极化力，在水溶液中与化力，在水溶液中与H2O结合，结合，形成水合氢离子（形成水合氢离子（H3O+)。返回返回H失去失去1s电子电子H+第七节稀有气体第七节稀有气体第七节第七节稀有气体稀有气体The noble gases 无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案1785年
43、，年，H.Cavendish322223222222232223222SOKSOSKOHNONaNONaOHNONOONONOON放电1/1201893年，年，L.Rayleighr(N2)=1.2572 g/L 分离分离r(N2)=1.2505 g/L 制取制取W.RamsayAr第三位小数的胜利第三位小数的胜利9-7-1 稀有气体的发现稀有气体的发现元素元素发现年代发现年代发发 现现 者者氦氦1868J.N.Lockyer,S.E.Frankland(英英)1895W.Ramsay（英）英）氩氩1894J.W.Rayleigh氖氖1898W.Ramsay（英）英）氪氪1898W.Ramsa
44、y（英）英）氙氙1898W.Ramsay（英）英）氡氡1900F.E.Dorn9-7-1 稀有气体的发现稀有气体的发现9-7-2 稀有气体的存在、稀有气体的存在、结构、性质和用途结构、性质和用途存在存在主要存在于空气主要存在于空气氦也存在于某些天然气中氦也存在于某些天然气中氡为某些放射性元素的蜕变产物氡为某些放射性元素的蜕变产物氦为氦为2电子构型电子构型其它为稳定的其它为稳定的8电子构型电子构型结构结构9-7-2 稀有气体的存在、稀有气体的存在、结构、性质和用途结构、性质和用途性质性质在一般条件下不具备化学活性在一般条件下不具备化学活性在自然界以原子形式存在在自然界以原子形式存在熔、沸点低，熔
45、、沸点低，并随原子序数的增加而递增并随原子序数的增加而递增9-7-2 稀有气体的存在、稀有气体的存在、结构、性质和用途结构、性质和用途氦氦用途用途 是除氢以外最轻的气体，可用它是除氢以外最轻的气体，可用它 取代取代氢气填充气球和汽艇；氢气填充气球和汽艇；可利用氦和氧的混合物可利用氦和氧的混合物制成制成“人造人造 空气空气”供潜水员呼吸，以防得潜水供潜水员呼吸，以防得潜水 病；病；可作超低温研究中的可作超低温研究中的制冷剂，制冷剂，还可作低温温度计的填充气体；还可作低温温度计的填充气体；可用做电弧焊中的可用做电弧焊中的惰性保护气体。惰性保护气体。氖氖用途用途 能产生鲜艳的红光，可用于能产生鲜艳的
46、红光，可用于 霓红灯、灯塔等照明工程；霓红灯、灯塔等照明工程；氖也可作氖也可作冷冻剂冷冻剂 致冷温度为致冷温度为25-40K。当电流通过充氩灯管时，当电流通过充氩灯管时，能产生蓝光，可用于能产生蓝光，可用于霓红霓红 灯、灯塔等照明工程；灯、灯塔等照明工程；氩氩用途用途 氩和氦的混合气体氩和氦的混合气体充填灯泡；充填灯泡；常用作常用作保护气体。保护气体。氪氪用途用途制造制造特种光源、高效灯泡特种光源、高效灯泡；其同位素在医学上用于其同位素在医学上用于测量测量脑血流量和研究肺功能、计脑血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量等。算胰岛素分泌量等。制造制造特种光源；特种光源；氙氙用途用途用于用于充填光电
47、管和闪光灯充填光电管和闪光灯，有有“小太阳小太阳”之称；之称；其同位素在医学上用于其同位素在医学上用于测量测量脑血流量和研究肺功能、计脑血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量等。算胰岛素分泌量等。用于用于恶性肿瘤的恶性肿瘤的放射性治疗放射性治疗氡氡用途用途(1)1962年，由英国化学家年，由英国化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物合成了第一个稀有气体化合物Xe+PtF6-Xe+PtF6 Xe+PtF6-(2)至今已制成稀有气体化合物数百种至今已制成稀有气体化合物数百种 卤化物卤化物 XeF2、XeF4、XeCl2、KrF2 氧化物氧化物 XeO3、XeO4 氟氧化物氟氧化物 Xe
48、OF2、XeOF4 含氧酸盐含氧酸盐 M(I)HXeO4、M(I)4XeO6如如9-7-3 稀有气体化合物稀有气体化合物稀有气体化合物稀有气体化合物1.稀有气体化合物中稀有气体化合物中2.简单化合物甚少简单化合物甚少2.大多数化合物的制备大多数化合物的制备与氟化与氟化 物有关，物有关，有的化合物可看作有的化合物可看作 是氟化物的衍生物是氟化物的衍生物3.XeF2、XeF4、XeF6的性质：的性质：(1)为稳定的白色结晶状共价化合物为稳定的白色结晶状共价化合物如如 2XeF2+2H2O 2Xe+4HF+O2(2)能与水反应能与水反应(3)是优良的氟化剂是优良的氟化剂如如 2XeF6+SiO2 2XeOF4+SiF4返回返回稀有气体化合物稀有气体化合物
