无机化学元素及化合物

应迅速发生。 2H2+O2加=热=2H2O H2+Cl2光=照=2HCl
高温下氢是一个很好的还原剂
制备许多高纯金属：
CuO+H2加=热=Cu+H2O
加热
TiCl4+2H2==Ti+4HCl
在适当温度、压力和相应催化剂的条件下，H2
可以和一系列的有机不饱和化合物加氢反应。
四、氢的制备(化学法、电解法)
无机化学元素
第一部分、氢
一、氢在自然界的分布(H、D、T) 二、氢的成键特征
氢的电子层构型为1s1，电负性为2.2。 1. 形成离子键：与Na、K、Ca等形成H-，
这个离子因有较大的半径(208 pm)，主要 存在于和IA、IIA中(除Be外)的金属所形 成的离子型氢化物的晶体中。
2. 形成共价键 1)H2 (非极性) 2)极性共价键 H2O、 HCl
(b)与水反应：氙氟化物与水反应活性不同
2XeF2+2H2O=2Xe+4HF+O2 (在碱中迅速反应) 6XeF4 + 12H2O = 2XeO3 + 4Xe + 3O2 + 24HF XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF XeF6 + H2O = XeOF4 + 2HF(不完全水解)
F → 电子亲合能减小 Cl → 电负性减小 Br → 第一电离能减小 I → 共价半径和离子半径增大
氢与p区元素形成二元共价型化合物，根据路 易斯结构中电子数和化学键的相对数目分为：
缺电子化合物：B2H6是三中心两电子键。 足电子化合物：CH4等 富电子化合物：NH3、H2O等
六、氢能源 每mol燃料燃烧放出的热——燃烧热 H2: 241.836 kJ/mol 高能、无污染、无腐蚀。 问题：氢气的规模发生 氢气的储存：钯，镍合金等。
1. 离子型氢化物及制备
氢同电负性很小的碱金属和碱土金属在高温下直接化合时， 它倾向于获得一个电子，成为H- 离子。
H2(g) + 2Li(s) = 2LiH (加热) H2 + 2Na = 2NaH (653K) H2 + Ca = CaH2 (423～573K) 这类氢化物具有离子型化合物的共性，它们都是白 色晶体，常因含少量金属而显灰色。除LiH 、BaH2外， 一般都会在熔化前后分解为单质。
②性质
(a)强氧化性：氧化能力按XeF2—— XeF4——XeF6顺序递增。
一般情况被还原为单质。
NaBrO3+XeF2+H2O→NaBrO4+2HF+Xe XeF2 + H2 → 2HF + Xe XeF2 + 2Cl- → 2F- + Xe + Cl2 XeF4 + Pt → 2PtF4 + Xe
H2在地壳中的存在量很低，主要是以水的形式 存在。最经济的方法是用C和CH4高温还原H2O。
CH4+H2O→CO(g)+3H2(g)
(1000℃)
C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g) (1000℃)
CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g) (高温)
五、氢化物
氢同其它元素形成的二元化合物叫做氢化物。除稀有气 体外，大多数的元素几乎都能同氢结合而成氢化物。
3. 独特的键型
1)氢原子失去1s电子成为H+ 。但是除了气态
的质子外，H+ 总是与其它的原子或分子相结 合，如H3O+；
2)氢原子可以填充到许多过渡金属晶格的空隙 中，形成一类非整比化合物，一般称之为金属 氢化物。如，LaH2.87。ZrH1.30 3)氢桥键(在缺电子化合物中存在 ) 4)氢键
硼烷的结构
单质中沸点最低的气体。
(3)制备：①空气的液化 ②稀有气体的分离。
2、稀有气体化合物
O2+PtF6=O2+[PtF6]－
由于O2的第一电离能(1175.7 kJ/mol)和氙的第 一电离能(1171.5 kJ/mol)非常接近，于是想到用 氙代替氧可能会发生同样的反应。结果成功了。
Xe + PtF6 = Xe+[PtF6]－ (1)氟化物 ①制备：氙和氟在密闭的镍反应器中加热就可 得到氙氟化物 F2 + Xe(过量)→ XeF2 F2 + Xe(少量)→ XeF4 F2 + Xe(少量)→ XeF6
(二)稀有气体
1、稀有气体的存在、性质和制备
价电子层结构
He Ne
Ar
Kr
Xe
Rn
1s2 2s22p6 3s23p6 4s24p6 5s25p6 6s26p6
(1)存在：稀有气体的价电子结构称为饱和电子
层结构，因此稀有气体不易失去电子、不易得到
电子，不易形成化学键，以单质形式存在。
(2)物性：稀有气体均为单原子分子，He是所有
XeF2 5 XeF4 6 XeF6 7 XeOF4 6 XeO3 4 XeO4 4
三角双锥 三种 八面体 二种 变形八面体 二种 八面体 二种 四面体 一种 四面体 一种
最稳定 构型 直线型 平面四面形 变形八面体 四方锥形 三角锥形 正四面体
第二部分、卤素元素
一、卤素的通性
卤素原子最外层电子结构是ns2np5，达到 八电子稳定结构，仅缺少1个电子，它们都有 获得1个电子成为卤离子X- 的强烈倾向。
离子型氢化物是强还原剂, 遇水可还原水中H+。 利用此性质，在实验室可以除去许多有机溶剂中 微量的水。高温下还原金属盐。
NaH + H2O = H2(g) + NaOH TiCl4 + 4NaH = Ti + 4NaCl + 2H2↑ UO2 + CaH2 = U + Ca(OH)2
3.分子型氢化物
B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。
(氢桥)
记作：
HH
H
BB
H
H
H
要点：B的杂化方式SP3， 三中心两电子键(3c-2e)、 硼氢桥。
三、氢的性质和用途
H2分子具有高键焓(436 kJ/mol)和短键长 (74pm)，由于分子质量小，电子数少，分子间力
非常弱，只有到20K时才液化。
H2的高键能，决定了H2有一定的惰性，在常温 下与许多元素的反应很慢，但在加热和光照时反
(2)氧化物
氙的氧化物是无色、易潮解、易爆炸的晶状固体。由氟
化物水解制备。
XeO3：是易潮解和易爆炸的化合物，具有强氧化性。
盐酸 → Cl2
来自百度文库
XeO3 +
Fe2+ → Fe3+
Br- → BrO3-
XeO4：很不稳定，具有爆炸性的气态化合物。
(3)稀有气体化合物的构型
分子 价电子 价电子 可能
对数 对构型 构型