9 氫 稀有氣體.ppt

1、1.第九章氫氣是一種稀有氣體。本章介紹了氫氣、稀有氣體和重要化合物的性質(zhì)、制備和應(yīng)用。通過稀有氣體的結(jié)構(gòu)，引入價電子對排斥理論。2、教學(xué)要求，掌握氫的物理化學(xué)性質(zhì)。對稀有氣體的發(fā)展歷史、簡單物質(zhì)的性質(zhì)和用途以及從空氣中分離它們的方法的一般理解。了解稀有氣體化合物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特征。掌握價層電子對互斥理論的基本內(nèi)容和應(yīng)用。3，第一節(jié)是氫的存在和物理性質(zhì)，1-1氫，它主要以組合狀態(tài)存在于水、油、天然氣和生物組織中。對光譜數(shù)據(jù)的分析表明，太陽和其他行星的大氣中含有大量的氫。氫的同位素氫的發(fā)現(xiàn)，1 H，又稱為貞，被標(biāo)記為H，占2 h的99.98%，又稱為氘，被標(biāo)記為D，占3 h的0.02%，又稱為氚，被

2、標(biāo)記為T，是H的1017倍，主要是核衰變的產(chǎn)物。氫氣的物理性質(zhì)：氫氣是一種無色無味的氣體，密度最低，擴散速度快，所以它微溶于水(在273K時，整個水溶解0.02體積的氫氣)，沸點低，為20.4K。液態(tài)氫氣可以將除氦氣以外的所有氣體冷卻成固體，容易被鈀、鉑、鎳等金屬吸收，其中鈀的氫吸收能力最強，在室溫下有一定體積的粉末，因此，這些金屬是氫反應(yīng)的優(yōu)良催化劑。5，1-2氫的化學(xué)性質(zhì)和氫化物，1。氫的成鍵特性，1。氫鍵半徑大，還原性強，只存在于離子化合物中，在水溶液中氫H2O=H2O快速反應(yīng)，不發(fā)生反應(yīng)，釋放出氫。共價鍵，氯化氫，共價鍵是最廣泛的氫鍵方式。3。氫鍵和氫鍵橋鍵是氫的特殊成鍵方式，在實驗室

3、制備，在實驗室由活性金屬與稀酸或兩性金屬與堿反應(yīng)制備，也可以電解制備。Zn2h=H2Zn2，Zn2h2o2o2OH-=Zn (OH) 42-H2，且由兩性金屬與堿反應(yīng)或電解獲得的氫氣純度較高。工業(yè)制備氫氣，陰極：2 H2O 2=H2 2O2OH-=電解法，陽極33604oh-4e=O2 2h2o，7。氫的化學(xué)性質(zhì)，氫的高鍵能(436 kjmol-1)，高溫反應(yīng)，1。金屬氧化物還原，氫化還原，3。金屬氫化物的產(chǎn)生。第2節(jié)：稀有氣體(第0組元素)，*2-1:稀有氣體發(fā)展簡史(自學(xué))，2-2:稀有氣體的物理性質(zhì)和用途，價層結(jié)構(gòu)，he Near Krxe Rn，1s 2s 22 p 6 3s 23 p

4、 6，4s24p6 5s25p62s22p6，稀有氣體所有稀有氣體都是單原子分子，He是所有簡單物質(zhì)中沸點最低的氣體。物理性質(zhì)，9，稀有氣體的使用，He，超低溫冷卻劑；填充氣球；用作核反應(yīng)堆熱交換器的惰性保護氣體；當(dāng)溫度低于2.2K時，液氦是一種具有超導(dǎo)性和低粘度的超流體，這對量子理論的研究和驗證具有重要意義。氖和氖的電導(dǎo)率是空氣的75倍。它在放電管中發(fā)出紅光，并作為金屬焊接的保護氣體。氬氬的導(dǎo)熱性差，用于填充燈泡和焊接保護氣體。氙、氪和氙的導(dǎo)熱性很差，被用來填充燈泡。氙燈，一種由氙制成的電光源，被稱為“小太陽”。氪、10，2-4稀有氣體化合物，主要是氙的氟化物和氧化物，直到1962年才被成功

5、地制備出來，這是受巴泰里發(fā)現(xiàn)O2和六氟化鉑可以反應(yīng)的實驗事實的啟發(fā)。O2 PtF6O2 PtF6-，因為O2 (1175.7kJmol-1)的第一電離能非常接近氙(1171.5kJmol-1)的第一電離能，所以認為當(dāng)使用氙代替氧時可能發(fā)生相同的反應(yīng)。結(jié)果，它成功了。Xe PtF6Xe PtF6-，1。氟化物、氙和氟可以在封閉的鎳反應(yīng)器中加熱，得到氟化氙11。氟化物的性質(zhì)、強氧化能力按XeF2XeF4XeF6的順序增加，首次成功地用XeF2作氧化劑制備了過溴酸鈉，與水反應(yīng)的nabro3xe2h2onabro42hfxe、Xef2h22hfxe、xef22cl-2f-xecl2、XeF 4 pt

6、2 ptf 4 ce與水有不同的反應(yīng)性。2xef2h2o=2xe4hfo2(在堿中快速反應(yīng))，XeF4、XeF6在水中反應(yīng)生成氧化物。6xef 412 H2O 2 xeo 34 xe 3o 2 24h fxef 63 H2O 2 EO 3 6h fxef 6h2o of42hf(不完全水解)，12，2-氧化物和氙氧化物是無色、易潮解和爆炸性結(jié)晶固體。由氟化物水解制得。氧化XeO3，在酸性溶液中具有強氧化性，并緩慢歧化：2hxeo4-2oh-xeo64-xeo2h2o，13，2-5價層電子對排斥理論(VSEPR理論)，價層電子對排斥理論簡介，1。VSEPR理論的基本點和分子的幾何圖形取決于中心原

7、子的價電子對的幾何構(gòu)型。中心原子周圍的價電子對總是按照具有最小排斥力(電子對之間的最大距離)的構(gòu)型排列，價電子對數(shù)單鍵電子對數(shù)未結(jié)合孤電子對數(shù)，BeF2:線性BF3:平面三角形CH4:四面體CO2: 2線性，價電子對數(shù)價電子對幾何構(gòu)型，不同電子對的幾何構(gòu)型列于表9-4(第350頁)。注意：當(dāng)奇數(shù)電子出現(xiàn)時，這個電子也被視為電子對。的價電子對之間的排斥。14和。電子對之間的夾角越大，排斥力越小。相鄰電子對之間的排斥順序是：孤電子對孤電子對鍵合電子對鍵合電子對如果分子中有一個重鍵，就把它當(dāng)作一個單鍵。如果氧=碳=氧，碳的價電子對數(shù)應(yīng)視為2，分子是線性的。如何根據(jù)價電子對的幾何構(gòu)型來確定分子的幾何構(gòu)

8、型？十五二。確定分子構(gòu)型的一般規(guī)則，確定中心原子的價電子對數(shù)，中心原子的價電子數(shù)，其它原子提供的單鍵電子的負電荷數(shù)(或離子的負電荷數(shù))2，AsO43-，作為價電子數(shù)：5，其它原子提供的單鍵電子：0(氧原子和中心原子通過雙鍵鍵合)，負電荷數(shù)：3，因此AsO43-的電子對構(gòu)型是四面體的，其分子構(gòu)型是四面體的，因為配位原子(氧)的數(shù)目也是4，16。當(dāng)配位原子的數(shù)目不等于價電子的數(shù)目時，可能有許多構(gòu)型。通過以下方法判斷最穩(wěn)定的配置，并繪制配置圖。每個電子對與一個配位原子相連，其余的是孤立的電子對。穩(wěn)定構(gòu)型的確定根據(jù)成鍵電子對和孤電子對之間的相互作用，排斥力最小的構(gòu)型被確定為穩(wěn)定構(gòu)型。(1)具有最小距離

9、的孤立電子對的數(shù)量越少，其構(gòu)型越穩(wěn)定。(2)如果(1)的判斷仍然不確定，穩(wěn)定構(gòu)型被定義為孤電子對之間的距離最小和鍵合電子對的數(shù)目最小的構(gòu)型。(3)如果(2)不能確定，具有最少成鍵電子對的構(gòu)型被認為是穩(wěn)定構(gòu)型。根據(jù)上述原理，判斷XeF4的穩(wěn)定構(gòu)型，價電子對數(shù)(8 4)2=6，價電子對構(gòu)型為八面體，XeF4有兩種可能的構(gòu)型：f，f，f，f，f，f，f，(a)，(b)，因此XeF4的分子構(gòu)型為平面四方體。18，2-6具有氣體化合物的結(jié)構(gòu)，分子價電子對數(shù)價電子對構(gòu)型可能是最穩(wěn)定的構(gòu)型XeF2 5三角雙錐三線性XeF4 6八面體兩平面四方XeF6 7變形八面體兩變形八面體xef46八面體兩四方圓錐XeO3 4四面體一三角圓錐XeO4 4四面體一正四面體，家庭作業(yè)：第355頁2，3，6，8，19，稀有氣體的一些物理性質(zhì)，20，xef 22，xef 46的結(jié)構(gòu)卡文迪什(1731-1810)早在16世紀，氫氣就被發(fā)現(xiàn)了，它是一種由硫酸和鐵反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。 1766年，英國物理學(xué)家卡爾文迪克西