氫和稀有氣體課件

Chapter11HydrogenandNobleGases氫和稀有氣體2022/12/24SCUCS1不飽和脂肪烴Chapter11HydrogenandNobleH氫是周期表中唯一尚未找到確切位置的元素.······H氫是周期表中唯一尚未找到確切位置的元素.·····11.1氫的同位素

主要同位素有3種，此外還有瞬間即逝的4H和5H。重氫以重水（D2O）的形式存在于天然水中，平均約占氫原子總數(shù)的0.016%。中文名英文名稱表示方法符號說明氕*(音撇)protium1HH穩(wěn)定同位素氘(音刀)deuterium2HD穩(wěn)定同位素氚(音川)tritium3HT放射性同位素*氕這個名稱只在個別情況下使用，通常直接叫氫；氘有時又叫“重氫”.11.1氫的同位素主要同位素有3種，此氫的存在與制備氫是宇宙中豐度最高的元素，在地球上的豐度排在第15位。某些礦物(例如石油、天然氣)和水是氫的主要資源，大氣中H2的含量很低是因為它太輕而容易脫離地球引力場。存在

氫的存在與制備氫是宇宙中豐度最高的元素，在地氫的制備（每年估計達500×109m3）H2H2H2H2H2H2H2NaHN2C1273KCH41143K熱解光解電解H2O氫的制備（每年估計達500×109m3）H2H2H2H2H實驗室制備方法Zn+H3O+→Zn2++2H2O+H2↑H2S+Pb2++2H2O→PbS+2H3O+AsH3

鋅和硫酸中含微量AsAsH3+3Ag2SO4+3H2O→6Ag+H3AsO3+3H2SO4H2S鋅中含微量ZnSSO2

鋅還原H2SO4產(chǎn)生SO2+2KOH→K2SO3+H2O實驗室制備方法Zn+H3O+→Zn2++2H2O工業(yè)制備方法水蒸氣轉(zhuǎn)化法CH4(g)+H2O(g)3H2(g)+CO(g)1273K水煤氣反應(yīng)C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)1273K為了制氫，必須分離出CO?？蓪⑺簹膺B同水蒸氣一起通過紅熱的氧化鐵催化劑，CO變成CO2，然后在2×106下用水洗滌CO2和H2的混合氣體，使CO2溶于水而分離出H2。CO+H2+H2O(g)CO2+2H2Fe2O3>723K工業(yè)制備方法水蒸氣轉(zhuǎn)化法CH4(g)+H2O(g)工業(yè)制備方法有文獻報道，加熱(383～423K)加壓(1013～3039kPa)，效率可提高到90%以上。電解20%NaOH或15%KOH水溶液，耗能大，效率也只有32%4OH-→O2+2H2O+4e-(陽極)2H2O+2e-→2OH-+H2(陰極)工業(yè)制備方法有文獻報道，加熱(383～423K)加壓(101氫和稀有氣體課件★

氫燃燒速率快，反應(yīng)完全。氫能源是清潔能源，沒有環(huán)境污染，能保持生態(tài)平衡?！?/p>

目前，已實驗成功用氫作動力的汽車，有望不久能投入實用氫作為航天飛機的燃料已經(jīng)成為現(xiàn)實，有的航天飛機的液態(tài)氫儲罐存有近1800m3的液態(tài)氫。★氫能源研究面臨的三大問題：

氫氣的發(fā)生（降低生產(chǎn)成本）

氫氣的儲存

氫氣的輸送（利用）氫能源—21世紀的清潔能源★氫燃燒速率快，反應(yīng)完全。氫能源是清潔能源，沒有環(huán)境污染，氫的用途燃料燃燒值/(kJ·kg-1)氫氣120918（H2）戊硼烷64183（B5H9）戊烷43367（C5H12）氫的用途燃料燃燒值/(kJ·kg-1)氫化物離子型氫化物分子型氫化物金屬型氫化物氫化物離子型氫化物二元氫化物在周期表中的分布

氫的大多數(shù)二元化合物可歸入下述三大類中的某一類。但是這種分類的界限也不十分明確，結(jié)構(gòu)類型并非非此即彼，而是表現(xiàn)出某種連續(xù)性。離子型二元氫化物在周期表中的分布氫的大多數(shù)二元化合物離子型氫化物(1)與s區(qū)金屬形成。非揮發(fā)性，不導電并具明確結(jié)構(gòu)的晶形固體。(2)H-的半徑在126pm(LiH)與154pm(CsH)之間，說明原子核對核外電子的控制較松弛。(3)H-存在的重要化學證據(jù)：電解其與堿金屬的熔融物，陽極放H2：2H-→H2+2e-

與水反應(yīng)的實質(zhì)是:H-+H2O→OH-+H2此時H-表現(xiàn)出強還原性、不穩(wěn)定性和強堿性.離子型氫化物(1)與s區(qū)金屬形成。非揮發(fā)性，不導電并具明

還原性強鈦的冶煉離子型氫化物的化學性質(zhì)劇烈水解氫化鈣劇烈水解形成配位氫化物受潮時強烈水解+4H2O還原性強鈦的冶煉離子型氫化物的化學性質(zhì)劇烈水解氫化鈣劇分子型氫化物除鋁、鉍和釙外，第13至第17族元素都形成這類氫化合物。它們以其分子能夠獨立存在為特征。分子型氫化物除鋁、鉍和釙外，第13至第17族存在形式●缺電子氫化物，中心原子未滿８電子構(gòu)型。B2H6●

滿電子氫化物，中心原子價電子全部參與成鍵。CH4●富電子氫化物，中心原子成鍵后有剩余未成鍵的孤電子對.NH3存在形式●缺電子氫化物，中心原子未滿８電子構(gòu)型。B2H6金屬型氫化物CuH，ZnH2金屬型氫化物CuH，ZnH2(1)大部分是用單質(zhì)直接化合的方法制備。(2)都有金屬的電傳導性和顯有其他金屬性質(zhì)如磁性。金屬型氫化物(3)金屬Pt不能形成氫化物，但對加氫反應(yīng)具有催化作用。(1)大部分是用單質(zhì)直接化合的方法制備。(2)都有金可逆儲氫材料1體積金屬Pd可吸收700體積H2，減壓或加熱可使其分解：2Pd+H22PdHU+3/2H2UH3減壓,327K常況523K573KLaNi5+3H2LaNi5H6,含H2量大于同體積液氫微熱(2~3)×105Pa可逆儲氫材料1體積金屬Pd可吸收700體積H2，減壓或稀有氣體NobleGases存在和用途化合物稀有氣體NobleGases空氣分離中可得He、Rn外的所有其他稀有氣體。He最難被液化(b.p.4.2K)。Rn是放射性元素。存在和用途除氦之外,大氣是其他稀有氣體元素的唯一資源。有些地區(qū)的天然氣中含有高濃度的He(高達8%)?？諝夥蛛x中可得He、Rn外的所有其他稀有氣體。HeXe

Xe-O2深度麻醉劑，制造高壓“人造小太陽”Rn

“氡管”用于治療癌癥和中子源He

大型反應(yīng)堆的冷卻劑，He-Ne-O2呼吸氣可防“氣塞病”，飛船的飛升氣體，保護氣Ne

霓紅燈，電子工業(yè)中的充氣介質(zhì)，低溫冷凍劑Kr

燈泡填充氣，同位素測量Ar

燈泡填充氣，保護氣XeXe-O2深度麻醉劑，制造高壓“人造小太陽”He稀有氣體化合物1962年3月32日下午6時45分BartlettN

第一個觀察到“惰性氣體”元素的化學行為：XePtF6紅色液體生成！

O2（g）+PtF6(s)=O2+[PtF6]-(s)

稀有氣體化合物1962年3月32日下午6時45分BaXe(g)+F2(g)XeF2(s)(Xe過量)K(250℃)=8.79×104Xe(g)+2F2(g)XeF4(s)[n(Xe):n(F2)=1:5]K(250℃)=1.07×104Xe(g)+3F2(g)XeF6(s)[n(Xe):n(F2)=1:20]K(250℃)=1.01×108氙的氟化物可由直接化合反應(yīng)合成XeF6與氧化物之間的復分解反應(yīng)可使本身轉(zhuǎn)化為氧化物：

XeF6(s)+3H2O(l)XeO3(aq)+6HF(g)2XeF6(s)+3SiO2(s)2XeO3(s)+3SiF4(g)吸能化合物XeO3易爆炸，堿性水溶液中Xe（Ⅵ）的氧陰離子

在歧化并使H2O氧化的過程中緩慢分解生成高氙酸根離子和Xe:

XeO3+OH-

+Xe+O2+H2OpH﹥10+OH-Xe(g)+F2(g)XeF氙化合物的結(jié)構(gòu)價層電子對互斥理論對氙的化合物的空間結(jié)構(gòu)的描述XeF2(直線型)XeF4(平面四方形)XeF6(變型八面體)[XeO6]4-氙化合物的結(jié)構(gòu)價層電子對互斥理論對氙的XeF2(直線型)Chapter11HydrogenandNobleGases氫和稀有氣體2022/12/24SCUCS27不飽和脂肪烴Chapter11HydrogenandNobleH氫是周期表中唯一尚未找到確切位置的元素.······H氫是周期表中唯一尚未找到確切位置的元素.·····11.1氫的同位素

主要同位素有3種，此外還有瞬間即逝的4H和5H。重氫以重水（D2O）的形式存在于天然水中，平均約占氫原子總數(shù)的0.016%。中文名英文名稱表示方法符號說明氕*(音撇)protium1HH穩(wěn)定同位素氘(音刀)deuterium2HD穩(wěn)定同位素氚(音川)tritium3HT放射性同位素*氕這個名稱只在個別情況下使用，通常直接叫氫；氘有時又叫“重氫”.11.1氫的同位素主要同位素有3種，此氫的存在與制備氫是宇宙中豐度最高的元素，在地球上的豐度排在第15位。某些礦物(例如石油、天然氣)和水是氫的主要資源，大氣中H2的含量很低是因為它太輕而容易脫離地球引力場。存在

氫的存在與制備氫是宇宙中豐度最高的元素，在地氫的制備（每年估計達500×109m3）H2H2H2H2H2H2H2NaHN2C1273KCH41143K熱解光解電解H2O氫的制備（每年估計達500×109m3）H2H2H2H2H實驗室制備方法Zn+H3O+→Zn2++2H2O+H2↑H2S+Pb2++2H2O→PbS+2H3O+AsH3

鋅和硫酸中含微量AsAsH3+3Ag2SO4+3H2O→6Ag+H3AsO3+3H2SO4H2S鋅中含微量ZnSSO2

鋅還原H2SO4產(chǎn)生SO2+2KOH→K2SO3+H2O實驗室制備方法Zn+H3O+→Zn2++2H2O工業(yè)制備方法水蒸氣轉(zhuǎn)化法CH4(g)+H2O(g)3H2(g)+CO(g)1273K水煤氣反應(yīng)C(s)+H2O(g)H2(g)+CO(g)1273K為了制氫，必須分離出CO?？蓪⑺簹膺B同水蒸氣一起通過紅熱的氧化鐵催化劑，CO變成CO2，然后在2×106下用水洗滌CO2和H2的混合氣體，使CO2溶于水而分離出H2。CO+H2+H2O(g)CO2+2H2Fe2O3>723K工業(yè)制備方法水蒸氣轉(zhuǎn)化法CH4(g)+H2O(g)工業(yè)制備方法有文獻報道，加熱(383～423K)加壓(1013～3039kPa)，效率可提高到90%以上。電解20%NaOH或15%KOH水溶液，耗能大，效率也只有32%4OH-→O2+2H2O+4e-(陽極)2H2O+2e-→2OH-+H2(陰極)工業(yè)制備方法有文獻報道，加熱(383～423K)加壓(101氫和稀有氣體課件★

氫燃燒速率快，反應(yīng)完全。氫能源是清潔能源，沒有環(huán)境污染，能保持生態(tài)平衡?！?/p>

目前，已實驗成功用氫作動力的汽車，有望不久能投入實用氫作為航天飛機的燃料已經(jīng)成為現(xiàn)實，有的航天飛機的液態(tài)氫儲罐存有近1800m3的液態(tài)氫?！餁淠茉囱芯棵媾R的三大問題：

氫氣的發(fā)生（降低生產(chǎn)成本）

氫氣的儲存

氫氣的輸送（利用）氫能源—21世紀的清潔能源★氫燃燒速率快，反應(yīng)完全。氫能源是清潔能源，沒有環(huán)境污染，氫的用途燃料燃燒值/(kJ·kg-1)氫氣120918（H2）戊硼烷64183（B5H9）戊烷43367（C5H12）氫的用途燃料燃燒值/(kJ·kg-1)氫化物離子型氫化物分子型氫化物金屬型氫化物氫化物離子型氫化物二元氫化物在周期表中的分布

氫的大多數(shù)二元化合物可歸入下述三大類中的某一類。但是這種分類的界限也不十分明確，結(jié)構(gòu)類型并非非此即彼，而是表現(xiàn)出某種連續(xù)性。離子型二元氫化物在周期表中的分布氫的大多數(shù)二元化合物離子型氫化物(1)與s區(qū)金屬形成。非揮發(fā)性，不導電并具明確結(jié)構(gòu)的晶形固體。(2)H-的半徑在126pm(LiH)與154pm(CsH)之間，說明原子核對核外電子的控制較松弛。(3)H-存在的重要化學證據(jù)：電解其與堿金屬的熔融物，陽極放H2：2H-→H2+2e-

與水反應(yīng)的實質(zhì)是:H-+H2O→OH-+H2此時H-表現(xiàn)出強還原性、不穩(wěn)定性和強堿性.離子型氫化物(1)與s區(qū)金屬形成。非揮發(fā)性，不導電并具明

還原性強鈦的冶煉離子型氫化物的化學性質(zhì)劇烈水解氫化鈣劇烈水解形成配位氫化物受潮時強烈水解+4H2O還原性強鈦的冶煉離子型氫化物的化學性質(zhì)劇烈水解氫化鈣劇分子型氫化物除鋁、鉍和釙外，第13至第17族元素都形成這類氫化合物。它們以其分子能夠獨立存在為特征。分子型氫化物除鋁、鉍和釙外，第13至第17族存在形式●缺電子氫化物，中心原子未滿８電子構(gòu)型。B2H6●

滿電子氫化物，中心原子價電子全部參與成鍵。CH4●富電子氫化物，中心原子成鍵后有剩余未成鍵的孤電子對.NH3存在形式●缺電子氫化物，中心原子未滿８電子構(gòu)型。B2H6金屬型氫化物CuH，ZnH2金屬型氫化物CuH，ZnH2(1)大部分是用單質(zhì)直接化合的方法制備。(2)都有金屬的電傳導性和顯有其他金屬性質(zhì)如磁性。金屬型氫化物(3)金屬Pt不能形成氫化物，但對加氫反應(yīng)具有催化作用。(1)大部分是用單質(zhì)直接化合的方法制備。(2)都有金可逆儲氫材料1體積金屬Pd可吸收700體積H2，減壓或加熱可使其分解：2Pd+H22PdHU+3/2H2UH3減壓,327K常況523K573KLaNi5+3H2LaNi5H6,含H2量大于同體積液氫微熱(2~3)×105Pa可逆儲氫材料1體積金屬Pd可吸收700體積H2，減壓或稀有氣體NobleGases存在和用途化合物稀有氣體NobleGases空氣分離中可得He、Rn外的所有其他稀有氣體。He最難被液化(b.p.4.2K)。Rn是放射性元素。存在和用途除氦之外,大氣是其他稀有氣體元素的唯一資源。有些地區(qū)的天然氣中含有高濃度的He(高達8%)?？諝夥蛛x中可得He、Rn外的所有其他稀有氣體。HeXe

Xe-O2深度麻醉劑，制造高壓“人造小太陽”Rn

“氡管”用于治療癌癥和中子源He

大型反應(yīng)堆的冷卻劑，He-Ne-O2呼吸氣可防“氣塞病”，飛船的飛升氣體，保護氣Ne

霓紅燈，電子工業(yè)中的充氣介質(zhì)，低溫冷凍劑Kr

燈泡填充氣，同位素測量Ar

燈泡填充氣，保護氣XeXe-O2深度麻醉劑，制造高壓“人造小太陽”He稀有氣體化合物1962年3月32日下午6時45分Bartlet