氫和稀有氣體

氫和稀有氣體第1頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氫1主要內(nèi)容2稀有氣體3主族元素總結(jié)123第2頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月稀有氣體

He，Ne，Ar，Kr，Xe，Kr氦、氖、氬、氪、氙、氡通常列于堿金屬IA族頂端

H氫第3頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氫H

氫存在于地球、太陽(yáng)及木星等天體上，是最豐富的元素

大氣中少量的氫氣，H2O，及其他無(wú)機(jī)化合物和有機(jī)化合物中化合態(tài)的氫第4頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氫與IA，IVA，VIIA元素的性質(zhì)都有相似之處，但又不完全相同。

氫是唯一值得單獨(dú)考慮的元素。氫H第5頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月稀有氣體

稀有氣體基態(tài)的價(jià)電子構(gòu)型除氦的ns2

以外，其余均為ns2np6

。

在接近地球表面的空氣中，1000dm3

空氣中約含有9.3

103cm3

氬、18cm3

氖、5.2cm3

氦、1.14cm3氪和0.086cm3氙。

氡是鐳等放射性元素蛻變的產(chǎn)物。第6頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1894年，雷利（Rayleigh）與拉姆賽（Ramsay）合作，報(bào)道了稀有氣體氬。

周期表中零族的6種稀有氣體元素是在

1894

－1900年間陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)的。1895年，他們又從空氣中發(fā)現(xiàn)了氦。第7頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1900年，德國(guó)人道恩在某些放射性礦物中又發(fā)現(xiàn)了氡。

至此，周期表中零族元素全部被發(fā)現(xiàn)。由于它們的惰性，被命名為“惰性氣體元素”。1898年，拉姆賽等人從空氣中連續(xù)分離出來(lái)氖、氪和氙。第8頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－1氫18－1－1氫的成鍵方式

氫形成化學(xué)鍵的主要方式，依賴于其核外電子的得、失、共用三個(gè)過(guò)程。第9頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1失電子方式

氫的1s電子可以失去形成H+

離子，H+

僅是一個(gè)質(zhì)子，其極化能力很強(qiáng)。

在水溶液中，有溶劑水參與的情況下，H+

離子將與溶劑分子結(jié)合成H3O+

。第10頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2得電子方式

氫原子能夠獲得一個(gè)電子，達(dá)到氦核結(jié)構(gòu)1s2，形成含H–

的氫化物。H–只存在于活潑金屬的氫化物中，氫同堿金屬、堿土金屬只有在較高溫度下才能生成含有H–的氫化物。

這類氫化物具有離子化合物的共性。第11頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3共用電子對(duì)——共價(jià)鍵的形成

在大多數(shù)含氫化合物中，H原子都與其它元素的原子共用一對(duì)電子，或者說(shuō)形成一個(gè)共價(jià)鍵。

除H2

分子外，大部分含氫化合物都具有一定極性，呈現(xiàn)不同的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。第12頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4特殊鍵型

（1）氫橋鍵

在第13章硼的氫化物中曾接觸過(guò)氫橋鍵，與經(jīng)典共價(jià)鍵的區(qū)別在于它不是在兩個(gè)原子之間共用一對(duì)電子所形成的，而是三中心兩電子鍵，這主要是由于硼的缺電子特點(diǎn)造成的。第13頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）氫橋配位鍵

在特殊的情況，氫也可以作橋聯(lián)配體，形成氫橋配位鍵，如下圖所示的[Cr2HCO10]－配陰離子中就有橋氫配體。

（

）COCOOCCrCOOCHCrCOCOCOCOOC－第14頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

（3）金屬型氫化物

如ZrH1.30

，LuH2.87均已制得。氫原子可以填充到許多過(guò)渡金屬原子之間的空隙中，形成一類非整比化合物，稱之為金屬型氫化物。第15頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

生物體內(nèi)的蛋白質(zhì)是多個(gè)氨基酸以肽鍵縮合而成的長(zhǎng)鏈分子，長(zhǎng)鏈的蛋白質(zhì)分子之間就是靠氫鍵相連接的。

氫鍵不能算作一種化學(xué)鍵，其鍵能的大小介于化學(xué)鍵與范德華力之間。第16頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

長(zhǎng)鏈的蛋白質(zhì)分子之間就是靠氫鍵相聯(lián)結(jié)的，如羥基的氧和氨基的氫之間有氫鍵。CONHCHCHRCONHRCONHCOCHRNHCOCHRNH第17頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

長(zhǎng)鏈的蛋白質(zhì)分子自身可以形成螺旋形構(gòu)型，這種結(jié)構(gòu)就是靠分子內(nèi)氫鍵來(lái)穩(wěn)定的。DNA

的雙螺旋是兩條螺旋形分子通過(guò)氫鍵結(jié)合起來(lái)的超分子結(jié)構(gòu)。第18頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－1－2氫氣的性質(zhì)與制備1氫氣的性質(zhì)氫有三種同位素：氕H、氘D和氚T。

普通的氫和氘有穩(wěn)定的核，氚是一種不穩(wěn)定的放射性同位素，發(fā)生

衰變，其半衰期為12.26年：1H——

2He+e–

33第19頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氕H、氘D和氚T原子核外均有一個(gè)電子，所以它們的化學(xué)性質(zhì)基本相同。

但這三種同位素的質(zhì)量相差較大，導(dǎo)致它們的單質(zhì)和化合物在物理性質(zhì)上有很大差別。第20頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氕、氘、氚及其形成的氫單質(zhì)的物理性質(zhì)同位素豐度/%原子質(zhì)量單質(zhì)熔點(diǎn)/K單質(zhì)沸點(diǎn)/K單質(zhì)臨界溫度/K(1H)，H99.9851.00782513.9620.3033.19(2H)，D0.0152.01410218.7323.6738.35(3H)，T～10–163.01604920.6225.0440.6(預(yù)測(cè))第21頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

常溫下，氫氣無(wú)色，無(wú)味，無(wú)臭，在水中溶解度很小。

分子間色散力很小，難于液化，沸點(diǎn)是－253℃。第22頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氫分子中H－H鍵的鍵能435.88kJ

mol-1，比一般單鍵的鍵能高出很多，同一般雙鍵的鍵能相近。

因此，常溫下氫分子具有一定程度的惰性，與許多物質(zhì)反應(yīng)很慢，但某些特殊的反應(yīng)也能迅速進(jìn)行。第23頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月H2

和F2的混合物在沒(méi)有光照時(shí)亦將爆炸化合。H2

和Cl2的混合物在光照下爆炸，發(fā)生化合反應(yīng)。H2和

O2的混合物在常溫下點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸反應(yīng)。第24頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

高溫下，H2

與活潑金屬反應(yīng)，生成金屬氫化物：H2+2Na——2NaH

這是制備金屬氫化物的基本方法。第25頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在特定的溫度、壓力下，采用特定的催化劑，H2

和CO反應(yīng)，可以合成一些有機(jī)化合物，例如CO+2H2——CH3OH（g）第26頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

原子氫是一種比分子氫更強(qiáng)的還原劑，可同鍺、錫、砷、銻、硫等直接作用生成相應(yīng)的氫化物。As+3H——AsH3S+2H——H2S第27頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

原子氫還能把某些金屬氧化物或氯化物迅速還原成金屬，例如：CuCl2+2H——2HCl+Cu

原子氫甚至能還原某些含氧酸鹽，例如：BaSO4+8H——BaS+4H2O第28頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2氫氣的制備（1）實(shí)驗(yàn)室制法

實(shí)驗(yàn)室制H2常采用稀鹽酸與金屬鋅反應(yīng)的方法。

但是由于金屬鋅中有時(shí)含有砷化物、磷化物等雜質(zhì)，致使制得的

H2不純。第29頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

常采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%的NaOH或KOH溶液為電解液。電極反應(yīng)如下：陽(yáng)極2H2O+2e–——H2+2OH–陰極4OH–——O2+2H2O+4e–電解水的方法制備氫氣純度高。第30頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）工業(yè)制法氫氣是氯堿工業(yè)的副產(chǎn)物。

電解食鹽水的過(guò)程中，在陽(yáng)極上生成Cl2，電解池中得到NaOH的同時(shí)，陰極上放出H2。第31頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工業(yè)上生產(chǎn)大量氫氣是靠催化裂解天然氣：C3H8+3H2O——3CO+7H2CH4+H2O——CO+3H2

這種反應(yīng)的關(guān)鍵是選擇有效的催化劑。第32頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月C+H2O——CO+H2

為了分離H2和

CO的混合氣體，可將混合氣體與水蒸氣一同通過(guò)紅熱的Fe2O3：CO+H2O——CO2+H2CO轉(zhuǎn)化成易于分離的CO2工業(yè)上還利用水煤氣通過(guò)紅熱的炭層來(lái)獲得氫氣，反應(yīng)如下：第33頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－1－3氫氣的用途

氫氣重要的用途之一是作為合成氨工業(yè)的原料，氨又是生產(chǎn)硝酸，進(jìn)一步生產(chǎn)硝銨的原料。第34頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

高溫下，氫氣能將許多金屬氧化物或金屬鹵化物還原成單質(zhì)，人們經(jīng)常利用氫氣的這一性質(zhì)制備金屬單質(zhì)。WO3+3H2——W+3H2OTiCl4+2H2——Ti+4HCl第35頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氫氣也是一種重要的有機(jī)化工原料。氫氣在氧氣或空氣中燃燒時(shí)，火焰溫度可以達(dá)到3273K左右，工業(yè)上利用此反應(yīng)切割和焊接金屬。

氫氣是重要的無(wú)污染燃料。

第36頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

液態(tài)氫可把除氦以外的其它氣體冷卻并轉(zhuǎn)變成固體。同溫同壓下，所有氣體中氫氣的密度最小，常用來(lái)填充氣球。第37頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－1－4氫化物

氫化物可以分成離子型氫化物、分子型氫化物和金屬型氫化物3大類。

堿金屬和堿土金屬與氫生成離子型氫化物，都是白色或灰白色晶體，其中含有H－離子。其中LiH和BaH2較穩(wěn)定。1離子型氫化物第38頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

離子型氫化物易于水解，放出氫氣：NaH（s）+H2O（l）——

H2（g）+NaOH（aq）

該反應(yīng)的實(shí)質(zhì)H－

+H+

——H2

↑第39頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月乙醚4LiH+AlCl3——LiAlH4+3LiCl2LiH+B2H6——2LiBH4乙醚

在非水溶劑中，離子型氫化物可以與缺電子型化合物反應(yīng)，例如：第40頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

離子型氫化物有很強(qiáng)還原性，在高溫下可還原金屬氯化物、氧化物和含氧酸鹽。TiCl4+4NaH——Ti+4NaCl+2H2

↑UO2+CaH2——U+CaOH2（）H2O+KH——KOH+H2↑第41頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加熱2CO2+BaH2——2CO+BaOH2（

）

強(qiáng)還原劑LiAlH4

與水劇烈作用：

若

CO2

與熱的金屬氫化物接觸也能被還原：

LiAlH4+H2O——AlOH3+LiOH+H2↑（）第42頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月p區(qū)元素的氫化物屬于分子型晶體，其熔沸點(diǎn)低，且多為氣體。2分子型氫化物

有的在水中發(fā)生酸式解離，如H2S；

有的顯堿性，如NH3；

有的與水基本沒(méi)有作用，如CH4。第43頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分子型氫化物的的結(jié)構(gòu)分3

種不同的情況：

一種是缺電子氫化物，如B2H6，其中兩個(gè)B原子通過(guò)三中心二電子氫橋鍵連在一起；

另一種是中心原子

的價(jià)電子全部參與成鍵，沒(méi)有剩余的孤電子對(duì)，如CH4

及其同族元素的氫化物；第44頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

還有一種是有孤電子對(duì)的氫化物，如NH3，H2O和HF等氫化物。它們的中心原子采用不等性雜化軌道與配體

H

原子成鍵。

分子型氫化物都具有還原性，而且同族氫化物的還原能力隨原子序數(shù)增加而增強(qiáng)。第45頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3金屬型氫化物d區(qū)和f區(qū)元素與氫形成金屬型氫化物，它不僅保持金屬晶體的形貌，

而且其中金屬原子的排列也與金屬單質(zhì)中一樣。第46頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

從組成上看，這些金屬型氫化物有的是整比化合物，如CrH2，NiH和ZnH2。

有的則是非整比化合物，如

PdH0.8和一些f區(qū)元素的氫化物等。Pt在任何條件下都不能形成氫化物，但氫可在Pt表面上形成化學(xué)吸附氫化物，從而使Pt在加氫反應(yīng)中有廣泛的催化作用。第47頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－2稀有氣體18－2－1稀有氣體的性質(zhì)和用途1稀有氣體的性質(zhì)

稀有氣體是單原子分子，其核外電子層都有相對(duì)飽和的結(jié)構(gòu)，除氦有2個(gè)電子外，其余最外層皆有8個(gè)電子。

這種電子構(gòu)型是相當(dāng)穩(wěn)定的。第48頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

稀有氣體的電子親和能A

很難測(cè)得，計(jì)算表明，稀有氣體原子得電子的過(guò)程是吸熱的。

稀有氣體的電離能I是很高的。

因此，在一般條件下，稀有氣體不易得到電子或失去電子而與其它原子形成化學(xué)鍵。第49頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

通常，由于稀有氣體以原子狀態(tài)存在，原子之間僅存在著微弱的范德華力，主要是色散力。它們的蒸發(fā)熱和在水中的溶解度都很小，隨著原子序數(shù)的增加而逐漸升高。第50頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氦是所有氣體中最難液化的。

所有氡的同位素都有放射性。

溫度在2.2K以下的液氦具有許多反常的性質(zhì)，例如超導(dǎo)性、低粘滯性等。氦不能在常壓下固化，這也是一種特性。第51頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2稀有氣體的用途

為反應(yīng)提供惰性環(huán)境。如：在冶煉金屬鈦的過(guò)程中，要用氬氣或氦氣作保護(hù)氣。

氦氣密度低，在一定場(chǎng)合下用它代替氫氣，比使用氫氣安全得多。第52頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

液氦被用于超低溫的保持，這是超導(dǎo)技術(shù)所的必要條件。

氙燈作為光源有“人造小太陽(yáng)”之稱；而氖放出十分美麗的紅光，氖燈俗稱霓虹燈，被廣泛地用于廣告和標(biāo)牌。第53頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－2－2稀有氣體化合物

已知穩(wěn)定的化合物僅包括元素Kr，Xe，Rn的共價(jià)化合物。

稀有氣體化合物的數(shù)目與其他族元素相比數(shù)目極其有限。第54頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

目前，研究較多的是一些穩(wěn)定的稀有氣體化合物，如Xe與高電負(fù)性的F，O和Cl的化合物，近些年來(lái)少量含有Xe－N鍵和Xe－C鍵的化合物也有報(bào)道。第55頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1氙的氟化物

氙的氟化合物主要有XeF2，XeF4和

XeF6。

氙的氟化合物可以由兩種單質(zhì)直接化合生成，反應(yīng)可在一定的溫度和壓力下，于鎳制的容器中進(jìn)行。Xe（g）+F2（g）——XeF2（g）第56頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Xe大過(guò)量，避免XeF4的生成。

若使F2

過(guò)量，且控制反應(yīng)時(shí)間應(yīng)短些，將生成XeF4并避免XeF6的生成Xe（g）+2F2（g）——XeF4（g）第57頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Xe（g）+3F2（g）——XeF6（g）

若使F2

大過(guò)量，且反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，將生成XeF6F2和Xe的混合氣體在光照下，也可以直接化合成XeF2晶體。第58頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氙的氟化物有XeF2，XeF4，XeF6三種，全部是氧化劑，能將許多物質(zhì)氧化，例如：XeF2+H2——Xe+2HFXeF4+4Hg——Xe+2Hg2F2XeF4+Pt——Xe+PtF4XeF2+2I?

——Xe+2F?+I2第59頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月氙的氟化物都同水反應(yīng)，例如：

這個(gè)反應(yīng)在酸中進(jìn)行得比較緩慢，在堿中迅速些。XeF2+H2O——Xe+O2+2HF21第60頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月XeF4遇水發(fā)生歧化反應(yīng)：6XeF4+12H2O——2XeO3+4Xe↑+24HF

+3O2↑XeF6+H2O——XeOF4+2HFXeF6遇水猛烈反應(yīng)，低溫水解比較平穩(wěn)，其不完全水解產(chǎn)物為XeOF4：第61頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月XeF6+3H2O——XeO3+6HFXeF6完全水解時(shí)可得到XeO3:氙的氟化物還是優(yōu)良溫和的氟化劑，例如：XeF2+IF5——Xe

+IF7XeF4+2SF4——Xe

+2SF62XeF6+3SiO2——2XeO3+3SiF4第62頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2氙的含氧化物

氙在含氧化合物中，氧化數(shù)為+6的有XeO3

及HXeO4－，二者之間存在以下平衡：XeO3+OH－

HXeO4－第63頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月XeO3是一種易潮解、易爆炸的白色固體，其水溶液不導(dǎo)電。XeO3具有很強(qiáng)的氧化性，例如它能把Fe2+

氧化成Fe3+，能把氨氧化成N2，把Mn2+氧化成MnO4?。第64頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月XeO3+O3

+2H2O——H4XeO6+O2

向XeO3的溶液中通入O3

將生成高氙酸：XeO3+4NaOH+O3

+6H2O——Na4XeO6?8H2O+O2

若同時(shí)用堿中和，則有高氙酸鹽生成：第65頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

用強(qiáng)干燥劑將高氙酸脫水，可以得到其酸酐XeO4：H4XeO6——XeO4+2H2O

濃硫酸

含有Xe－N鍵和Xe－C鍵的化合物，也已經(jīng)被合成出來(lái)了，但不穩(wěn)定。第66頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3其它稀有氣體化合物

氡Rn比Xe電離能還小，可以預(yù)測(cè)，它能迅速地與氟形成化合物。

但氡Rn的強(qiáng)放射性，以及它的半衰期很短，對(duì)其化合物研究較少。第67頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氪Kr電離能高，它所形成的化合物穩(wěn)定性是極其有限的。Kr和F2

的混合氣體置于90K和20~270kPa下進(jìn)行放電合成，可得到白色固體KrF2。KrF2分子為線形結(jié)構(gòu)，氧化性比單質(zhì)氟、氟化鹵、氟化氧更強(qiáng)。第68頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－2－3稀有氣體化合物的結(jié)構(gòu)1用現(xiàn)代價(jià)鍵理論討論氙化合物的分子結(jié)構(gòu)

將價(jià)層電子對(duì)互斥理論，用于討論XeF2分子的幾何構(gòu)型，可以得到如下結(jié)論：

價(jià)層電子總數(shù)10

對(duì)數(shù)5

電子對(duì)構(gòu)型為三角雙錐第69頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3對(duì)孤對(duì)電子分布于三角錐共用底面上，以避開(kāi)90°夾角。

電子對(duì)構(gòu)型為三角雙錐配體數(shù)2孤電子對(duì)數(shù)3

所以XeF2

的分子構(gòu)型為直線形。XeF2

中Xe的原子軌道進(jìn)行sp3d不等性雜化。第70頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

用價(jià)層電子對(duì)互斥理論和雜化軌道理論，討論XeF4分子的幾何構(gòu)型，可以得到如下結(jié)論：

價(jià)層電子總數(shù)12對(duì)數(shù)6

配體數(shù)4孤電子對(duì)數(shù)2第71頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2對(duì)孤對(duì)電子分布于正八面體的對(duì)角上，以避開(kāi)90°夾角。

所以XeF4

的分子構(gòu)型為平面正方形。XeF4價(jià)層電子對(duì)數(shù)為6，故電子對(duì)構(gòu)型為正八面體。XeF4

中

Xe

的原子軌道進(jìn)行sp3d2

不等性雜化。第72頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

用價(jià)層電子對(duì)互斥理論和雜化軌道理論，討論

XeF6分子的幾何構(gòu)型，可以得到如下結(jié)論

價(jià)層電子總數(shù)14對(duì)數(shù)7

配體數(shù)6孤電子對(duì)數(shù)1XeF6價(jià)層電子對(duì)數(shù)為7。XeF6中Xe的原子軌道進(jìn)行sp3d3

不等性雜化

。第73頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月XeF6

的分子構(gòu)型為變形八面體。1對(duì)孤電子對(duì)指向一個(gè)邊的中心。第74頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

或認(rèn)為孤電子對(duì)指向一個(gè)面的中心第75頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

稀有氣體原子同電負(fù)性很大的原子作用時(shí)，使np軌道中的電子激發(fā)到較高能量的

nd

軌道上，出現(xiàn)了單電子，可以同其它原子形成共價(jià)鍵。第76頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月XeF2，XeF4

和XeF6

中Xe的價(jià)電子分別有1個(gè)、2個(gè)和3個(gè)電子從np激發(fā)到nd軌道上，隨后以sp3d，sp3d2，sp3d3

雜化軌道與F形成化學(xué)鍵。第77頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2用分子軌道理論討論氙化合物的分子結(jié)構(gòu)

采用分子軌道理論討論XeF2

的成鍵，其鍵級(jí)為1，屬于

鍵，它有效地將氙原子和兩個(gè)氟原子結(jié)合在一起。第78頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Xe5pxXeF2

成鍵

非鍵

反鍵F2pxF2pxXeF2

分子軌道圖第79頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－3主族元素總結(jié)

稀有氣體可做為周期表VIIIA族元素，IA—VIIIA八列稱為主族元素。

主族元素涵蓋了s區(qū)和p區(qū)所有元素。第80頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

將元素周期表的3~12列及f區(qū)去掉，于是主族元素連成一片。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第81頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

圖中藍(lán)色方框?yàn)榉墙饘僭?。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第82頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月白色方框?yàn)榻饘僭?。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第83頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

有時(shí)稱交界處的元素，如B，Si，Ge，As，Sb，Se，Te和Po等為準(zhǔn)金屬元素。CsRbFrBaSrTlInPbSnBiSbAtRnIXePoPArNeKCaGaGeAsSeBrKrNHe4567IIIAIVAVAVIAVIIAIAIIA123周期族VIIIAClFSONaLiHMgBeAlBSiCRaTe第84頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－3－1主族非金屬元素的通性1單質(zhì)

單質(zhì)分子根據(jù)所含原子的數(shù)目可分為三類：

一種是稀有氣體單原子分子，F(xiàn)2，Cl2，O2，H2

等雙原子分子，屬于分子晶體。第85頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

另一種是多原子分子，P4，As4，S8，Se8

等，屬于分子晶體。

還有一種是大分子，如晶體硼、晶體硅、金剛石等，屬于原子晶體。

非金屬元素容易形成簡(jiǎn)單陰離子，易于金屬元素結(jié)合形成化合物，其氧化物顯酸性。第86頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

非金屬元素可與氧化性酸反應(yīng)，與堿反應(yīng)會(huì)發(fā)生歧化或生成H2。4P

+3NaOH+3H2O——3NaH2PO2+PH3↑Si

+2NaOH+H2O——Na2SiO3+2H2↑第87頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2氫化物

非金屬氫化物屬于分子型氫化物，在通常情況下多為氣體或揮發(fā)性液體。

氫化物的熱穩(wěn)定性在同一周期中，從左向右逐漸增強(qiáng)；同一族中，自上而下依次減弱。

熱穩(wěn)定性變化規(guī)律與非金屬電負(fù)性的變化規(guī)律相同。第88頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氫化物的還原性在同一周期中，從左向右逐漸減弱；同一族中，自上而下依次增強(qiáng)。

還原性與熱穩(wěn)定性的變化規(guī)律相反，HF為最穩(wěn)定的氫化物，其不具有還原性。第89頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

氧族元素及鹵素的氫化物大部分是酸，而氮族非金屬元素的氫化物多數(shù)是堿。

氫化物的酸堿性在同一周期中，從左向右逐漸增強(qiáng)；同一族中，自上而下也依次增強(qiáng)。第90頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3含氧酸兩性若半徑r的單位為pm，經(jīng)驗(yàn)表明堿式解離酸式解離320>.j第91頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

部分主族非金屬元素的r

和值B(III)C(IV)N(V)r/pm2716130.330.500.62第92頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Al(III)Si(IV)P(V)S(VI)Cl(VII)r/pm53.540.03829270.240.320.360.450.51第93頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Ge(IV)As(V)Se(VI)Br(VII)r/pm53.04642250.270.330.380.53第94頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Sb(V)Te(VI)I(VII)r/pm6056530.290.330.36第95頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

從表中的數(shù)據(jù)看出，非金屬元素的氧化物的水化物值一般較大，所以它們的氧化物的水化物為含氧酸。

而金屬或準(zhǔn)金屬Al（III），Ge（IV），Sb（V）的氧化物的水化物屬于兩性。第96頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

從表中數(shù)據(jù)可以看出，同一周期自左向右值增大，最高氧化態(tài)的含氧酸酸性遞增；

同一族中從上至下值減小，相同氧化態(tài)的含氧酸酸性遞減。第97頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

對(duì)于同一元素不同氧化態(tài)的含氧酸，則是高氧化態(tài)的酸性較強(qiáng)。

如HClO3

及HClO4

的值分別為0.38和0.51，HClO4

的酸性更強(qiáng)。第98頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4含氧酸鹽（1）熱穩(wěn)定性

磷酸鹽、硅酸鹽比較穩(wěn)定，受熱時(shí)不分解，但容易脫水縮合為多酸鹽；碳酸鹽和硫酸鹽穩(wěn)定性居中；硝酸鹽和鹵酸鹽穩(wěn)定性較差。

碳酸鹽分解溫度與離子極化有關(guān)，離子極化作用越強(qiáng)，分解溫度越低。第99頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月分解溫度（℃）540900MgCO3CaCO3Mg2+

的半徑比較小，故極化能力強(qiáng)于Ca2+。第100頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Cd2+與Ca2+，Mg2+的電荷相同，但由于電子構(gòu)型不同，Cd2+的外層電子較多，極化能力強(qiáng)。分解溫度（℃）CdCO3MgCO3CaCO3500540900第101頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

硫酸鹽的分解溫度一般高于同種離子的碳酸鹽。原因是硫酸根中心S（VI）

抵御同種正離子的反極化作用的能力強(qiáng)于碳酸根中心的

C（IV）。分解溫度（℃）MgCO3CaCO3MgSO4CaSO45409008951499第102頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

硅酸鹽的穩(wěn)定性高于碳酸鹽和硫酸鹽，這與分解反應(yīng)的熵效應(yīng)有關(guān)。

碳酸鹽和硫酸鹽的分解產(chǎn)物中有氣體，而硅酸鹽的分解產(chǎn)物為固體SiO2。第103頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

含氧酸鹽受熱分解，在絕大多數(shù)情況下產(chǎn)物為酸酐和金屬氧化物。

用分解反應(yīng)的自由能改變量

rG

來(lái)衡量含氧酸鹽的熱穩(wěn)定性，其值越正，說(shuō)明該鹽越穩(wěn)定。第104頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）溶解性

鹽的溶解包括以下兩個(gè)過(guò)程：

首先是離子克服相互間引力，從晶格中離解下來(lái)成為自由離子；然后與極性水分子結(jié)合形成水合離子。第105頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

因此，鹽的溶解性與晶格能大小、水合熱都有關(guān)系。

如果水合過(guò)程放出的能量足以補(bǔ)償破壞晶格所需能量，溶解過(guò)程自發(fā)進(jìn)行。第106頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

影響離子化合物溶解性的另一個(gè)因素，是離子晶體中正、負(fù)離子大小匹配的情況。

通常，正、負(fù)離子半徑相近的溶解度小。Ba2+

與SO42－半徑接近，而Mg2+與SO42－半徑相差較大。因此，BaSO4

比MgSO4難溶。第107頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

當(dāng)含氧酸鹽的正、負(fù)離子半徑相近時(shí)，晶格能較大，對(duì)于溶解性有較大影響。

電荷高的離子所形成的鹽較難溶解，例如堿土金屬的草酸鹽、碳酸鹽、磷酸鹽等；而堿金屬的鹽一般易溶。第108頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）含氧酸及其鹽的氧化還原性

①同一周期中，各元素最高氧化態(tài)含氧酸的氧化性從左向右增強(qiáng)。

例如第四周期，H4SiO4

和H3PO4

幾乎無(wú)氧化性，H2SO4

只在高溫和濃度大時(shí)表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，而HClO4

是強(qiáng)氧化劑。第109頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月②對(duì)于同一種元素的不同氧化態(tài)含氧酸，經(jīng)常是低氧化態(tài)的氧化性比相同濃度的高氧化態(tài)氧化性強(qiáng)。例如:HClO>HClO2>HClO3>HClO4③濃酸比稀酸的氧化性強(qiáng)；酸比相應(yīng)的鹽的氧化性強(qiáng)。第110頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月④溶液的pH對(duì)于含氧酸及其鹽的氧化還原性有重要影響。

通常[H+]增大時(shí)電極電勢(shì)增大，含氧酸及其鹽的氧化性增強(qiáng)。第111頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月18－3－2主族金屬元素的通性

主族金屬包括：

輕有色金屬——

鈉、鉀、鎂、鈣、鍶、鋇、鋁；重有色金屬——

鉛、錫、銻、鉍；稀有金屬——

鋰、銣、銫、鈹、鎵、銦、鉈和鍺。第112頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

輕金屬多以氯化物、硫酸鹽、碳酸鹽等化合態(tài)的形式在自然界存在。如常見(jiàn)的食鹽、光鹵石、菱鎂礦、重晶石和石膏等。

重金屬則主要形成氧化物和硫化物，如錫石礦、方鉛礦等。此外還有各種硅酸鹽礦物。第113頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1金屬的物理性質(zhì)

主族金屬單質(zhì)均為金屬晶體，晶體通過(guò)自由電子將金屬離子、金屬原子束縛在一起。

金屬晶體的堆積方式分為六方緊密堆積、立方面心緊密堆積和體心立方堆積三種。

自由電子的存在和緊密堆積結(jié)構(gòu)使金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性以及金屬光澤等。第114頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）金屬光澤

金屬晶體內(nèi)部的自由電子吸收所有頻率的光，然后很快放出各種頻率的光，這就使絕大多數(shù)金屬呈現(xiàn)銀白色光澤。

金屬光澤只有在金屬成塊時(shí)才表現(xiàn)出來(lái)，在細(xì)微的粉末狀態(tài)時(shí)，一般金屬都呈暗灰色或黑色。第115頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）金屬的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性

金屬晶體內(nèi)部的自由電子在外加電場(chǎng)的作用下由負(fù)極向正極定向移動(dòng)，形成電流。

善于導(dǎo)電的金屬也善于導(dǎo)熱，大多數(shù)金屬有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性。

主族金屬中Al的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能為最佳。第116頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（3）金屬的延展性

當(dāng)金屬收到外力作用時(shí)，金屬內(nèi)各層原子之間容易作相對(duì)位移，而金屬原子和自由電子仍保持著金屬鍵的結(jié)合力，因此金屬具有很好的延展性。

也有少數(shù)主族金屬，如Sb，Bi等，性質(zhì)較脆，沒(méi)有延展性。第117頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2金屬的化學(xué)性質(zhì)

金屬最主要的共性，是易失去最外層的電子形成金屬正離子，因而表現(xiàn)出較強(qiáng)的還原性。IA和IIA族金屬的電子構(gòu)型為ns1~2，在化學(xué)反應(yīng)中它們顯示+1和+2價(jià)。第118頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月IIIA~VA族金屬的電子構(gòu)型為ns2np1~3。Al，Ga，Si等在化學(xué)反應(yīng)中經(jīng)常失去所有

nsnp

電子，顯示出與其族數(shù)一致的氧化數(shù)。第119頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月In，Ge，Sn和Sb等在化學(xué)反應(yīng)中有兩種表現(xiàn)：

一是失去外層的np電子顯示較低的價(jià)態(tài)；

二是失去外層所有的

ns

np

電子，顯示與其族數(shù)一致的氧化數(shù)。第120頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Tl，Pb和Bi等在化學(xué)反應(yīng)中經(jīng)常失去外層的np電子顯示較低氧化態(tài)，由于惰性電子對(duì)效應(yīng)，6s軌道中的兩個(gè)電子越來(lái)越難于失去。第121頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）金屬與非金屬的反應(yīng)

金屬與非金屬反應(yīng)的難易程度，與金屬活動(dòng)性順序相同。

位于前面的一些金屬例如Na，K，Mg和Al等可以與氧氣劇烈反應(yīng)，而Rb，Cs甚至?xí)l(fā)生自燃。第122頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

金屬Al與氧氣反應(yīng)，在一定條件下形成致密氧化膜，覆蓋在金屬表面，防止金屬繼續(xù)氧化。

這種氧化膜的保護(hù)作用叫鈍化。

活潑性稍差的主族金屬在高溫下可與氧氣、鹵素、硫、磷等反應(yīng)。第123頁(yè)，課件共138頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

堿金屬及Ca，Sr，Ba與氫氣在高溫下反應(yīng)，生成離子型氫化物。BeH2，MgH2

和AlH3

的熱穩(wěn)定性和熔點(diǎn)沒(méi)有堿金屬及Ca，Sr，Ba