第13章 氢和稀有气体预习提纲
十三章氢稀有气体
2021/2/2
13.2 稀有气体
13.2.1 稀有气体发现简史
普鲁物和拉齐姆在研究空气的成分时发现了氩。后 又发现了其它的气体。
13.2.2 稀有气体的存在、性质、制备和用途
一、存在 稀有气体都能在大气中找到，它们约占大气成分的 1%.其中氩最多。氦是宇宙中第二最丰元素 （23%）。 二、制备 1、空气的液化 2、稀有气体的分离
Cu/ZnO
WO3 + 3H2 → W + 3H2O 2H2 + CO → CH3OH
又如油脂的氢化。
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2.原子氢 原子氢的还原性比氢单质要强得多，在常温下能与Ge Sn As Sb等单质直接化合。 ➢ 与As;S等非金属单质的反应
As + 3H → AsH3 S + 2H → H2S ➢ 与金属氧化物或氯化物的反应
氢键：N、O、F的氢化物，如水分子。 氢桥键：在缺电子化合物中，如乙硼烷。
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二、氢的化学性质 1.单质氢
（1）氢分子在常温下不太活泼，解离能为436kJ/mol. 与氟化合，还能还原PdCl2水溶液。
PdCl2(aq)+H2 →Pd(s)+2HCl(aq)该反应可Fra bibliotek检验H2的存在。
➢⑵.在一定条件下，与许多金属、非金属及金属氧化 物反应。 2H2 + O2 → 2H2O
第一个rare gas compound被合成,inert gases的神话 从此2021/被2/2 打破。改称稀有气体(noble gases或rare gases)。
第13 章氢和稀有气体
第13 章氢和稀有气体[ 教学要求]1、掌握氢原子的性质、成键特征、氢化物。
2、了解稀有气体的原子结构、性质和用途。
[ 教学重点]氢的物理性质与化学性质。
[ 教学难点]稀有气体化合物的性质。
[ 教学时数]2 学时[ 教学内容]13-1 氢13-2 稀有气体[ 教学方法与媒体]讲解，ppt展示。
13.0元素化学引论迄今为止，人类已经发现的元素和人工合成的元素共113种，其中非金属元素有22种，金属元素有91种。
从第四篇起我们将系统地学习元素化学，即周期系中各族元素的单质及其化合物的存在、性质、制备和用途等。
一、元素化学元素化学是研究元素所组成的单质和化合物的制备、性质及其变化规律的一门学科，它是各门化学学科的基础，也是无机化学的中心内容。
元素及其化合物性质对工农业生产及人类生活产生着巨大的影响义。
本篇起系统学习元素化学，即周期系中各族元素及其化合物的存在、性质、制备和用途等。
无机物单质、化合物的性质：酸碱性质、沉淀溶解性质、配位性质、氧化还原性质学习目的：进一步地应用无机化学基本原理(主要是热力学原理及结构原理)去学习元素的单质及其化合物的存在、制备、性质及性质的变化规律,从而进一步加深了对无机化学基本原理的理解, 进一步运用有关原理去研究、讨论、说明、理解、预测相应的化学事实,从而掌握提出问题,分析问题,解决问题的能力。
二、元素化学的内容1.物质的存在；2.物质的结构特点、性质(物理性质、化学性质)；3.重要单质、化合物的主要工业和实验室制法；4.重要单质、化合物的规律性变化和用途（应用）。
三、学习方法元素无机化学的特点：内容庞杂，叙说繁琐，知识零散，要记的东西多，规律性较少，不易理解、记忆困难。
1、理论指导：热力学理论（宏观角度——统计）、物质结构（微观结构——分子结构、原子结构和晶体结构）。
2、预习——复习——总结：规律性、特殊性、反常性, 记忆重要性质。
3、注重实验。
4．作业。
四、元素化学概况1、元素的含量和分布各种元素在地球上的含量相差极为悬殊。
氢和稀有气体
TiCl4 + 4NaH == Ti+4NaCl+2H2
金属型氢化物（过渡型）
当氢同P区元素（稀有气体和铟、铊除外）结合形成形成 共价氢合物时，存在三种形式： ⑴ 缺电子氢化物，如 B2H6，结构为： ⑵ 满电子氢化物，如 CH4，结构为： ⑶ 富电子氢化物，如 NH3，结构为：
1—6 氢能源
氢燃烧时可放出大量的热，是一种新型高能燃料。但 是氢能源的使用还具有一定的局限性，在石油资源日渐匮 乏的今天，各国都在加紧对氢能源的开发利用。
与金属氧化物或金属卤化物的反应 WO3 + 3H2 → W + 3H2O TiCl4 ＋ 2H2 → Ti ＋ 4HCl 与CO的反应 2H2 学性质和化学反应， 无疑氢的化学性质与还原性这其主要特征，氢的用途也 都基于这一点。
（2） 原子氢
将氢分子加热，特别是通过日以电弧或者进行低压放 电，皆可得到原子氢。将原子氢气流通向金属表面即是常 说的原子氢火焰，可用于焊接金属。 原子氢是一种较分子氢更强的还原剂。如与As、S等 金属单质的反应 As + 3H → AsH3 S + 2H → H2S
5-1-2 氢的成键特征
氢原子的价电子构型为1s1，电负性为2.2。因此，当 氢同其它元素的原子化合时，其成键特征如下： (1) 离子键 当它与电负性很小的金属（Na，K，Ca等）形成氢化 物时，获得一个电子形成 H－离子（半径为 208pm），仅存在于离子型氢化物的晶体中。如 NaH (2) 共价键 A 非极性共价键，如 H2 B 极性共价键，其极性随非金属元素电负性 增强而增强 (3) 独特的键型 ——金属氢化物、氢桥键、氢键
（3）工业生产 来获得氢气。
工业生产中，可用碳还原水蒸气的方法
无机化学课件：氢和稀有气体
Fe(Ⅱ ),Fe(Ⅲ) 电解质溶液
硒镍 化 镉 半 导 体箔
H2(g)
海水
原理：当可见光照射在半导体膜上时，电子被激
发进入导带而留下空穴(低能级的电子空间)。在导带中 电子移动到金属薄膜与海水之间表面上，水即被还原产 生H2。同时，空穴迁移到半导体与电解质间的表面，来 自Fe2+的电子填充空穴。
* 氕这个名称只在个别情况下使用，通常直接叫氢；氘有时又叫“重氢”.
2. 同位素效应
一般情况下不同的同位素形成的同型分子表现为
极为相似的物理和化学性质。然而，质量相对差特大
的氢同位素却表现不同：
标准沸点/℃
H2 –252.8
平均键焓/(kJ•mol–1) 436.0
D2
H2O
–249.7 100.00
1. 同位素
主要同位素有3种，此外还有瞬间即逝的 4H 和
5H。重氢以重水（D2O）的形式存在于天然水中，平 均约占氢原子总数的 0.016%。
中文名 氕*(音撇) 氘 (音刀) 氚(音川)
英文名称 protium deuterium tritium
表示方法 1H 2H 3H
符号 H D T
说明 稳定同位素 稳定同位素 放射性同位素
CH4 + 2 O2
CO2 + 2 H2O,
ΔH
θ m
=
–
803.3
kJ•mol–1
这样靠“内部燃烧”放热，供焦炭或天然气与水作
用所需热量，无须从外部供给热量。
● 热化学循环法制 H2
2H2O(l) SO2 I2(s) 298K H2SO4 (aq) 2HI(aq)
H2SO4
(g)
1073K H2O(g)
初三化学预习提纲
初三化学预习提纲一、1-20号元素名称及元素符号1.氢-H2.氦-He3.锂-Li4.铍-Be5.硼-B6.碳-C7.氮-N8.氧-O9.氟-F 10.氖-Ne11.钠-Na 12.镁-Mg 13.铝-Al 14.硅-Si 15.磷-P16.硫-S 17.氯-Cl 18.氩-Ar 19.钾-K 20.钙-Ca二、常见金属的活动性顺序钾钙钠镁铝K Ca Na Mg Al锌铁锡铅氢Zn Fe Sn Pb（H）铜汞银铂金Cu Hg Ag Pt Au二、填空1．化学是在______、________层次上研究物质_______、_______、________与_____________的科学。
2．1869年，________发现了元素周期律并编制出元素周期表。
3．到了近代，_________和_____________________等科学家提出了原子论和分子学说。
4．________________________________的变化叫做物理变化。
_______________________________________的变化叫做化学变化，又叫____________。
5．化学变化的基本特征是___________________________________，常表现为_____________、_________________、_____________________等。
6．物质在_________________________________________________叫做化学性质。
如可燃性、氧化性、还原性、酸碱性、稳定性、助燃性、腐蚀性、毒性。
7．物质_____________________________________________________叫做物理性质。
如物质的颜色、状态、气味、硬度、熔点、沸点、密度等，另外，溶解性、挥发性、导电性、传热性、延展性也是物理性质。
大学化学第13章 氢稀有气体知识点
第13章氢稀有气体氢1、氢的三种同位素是什么？氕，氘，氚2、对氢气吸附最显著的金属是什么？氢气镍，钯，铂等金属吸附，其中钯对氢气的吸附效果最显著。
3、什么是正氢和仲氢？正氢两核自旋方向相同的氢分子《室温下含75%》仲氢两核自旋方向相反的氢分子《室温下含25%》4、氢可失或得一个电子也可与其它非金属共用电子对等而形成氢化物，试总结“氢化物”。
P440 123稀有气体1、稀有气体分离的重要依据是什么？物理性质2、“人造空气”是什么？氦气和氧气的混合物3、做霓红灯要用哪种稀有气体、常用哪种稀有气体做保护气体？氩气4、什么灯是“人造小太阳”。
高压长弧氙灯稀有气体化合物零族元素的确认在发现周期系之后，曾长期叫惰性气体（inert gases），直到1962年英国化学家巴特列在室温下第一次合成出真正的化合物XePtF6：Xe(g)+PtF6(g)===XePtF6 (s,桔红色晶体)1、氟化物在一定条件下氟与Xe有下列反应F2+Xe(过量)→XeF2F2+Xe(少量)→XeF4F2+Xe(少量)→XeF6XeF2是强氧化剂，不太稳定。
2XeF2+2H2O===2Xe+4HF+O2XeF2+2KCl===Xe+2KF+Cl2 4XeF4+8H2O===2XeO3+2Xe+O2+16HF XeF6+3H2O===XeO3+6HF2、氧化物XeO3：是一种易潮解和易爆炸的化合物，具有强氧化性。
XeO4：很不稳定，具有爆炸性的气态化合物。
氙的化合物，都是强氧化剂，一般情况被还原为单质。
第14章卤素•卤素通性•P453表14-1，•1、常见氧化态•2、第一电离能、电子亲和能•3、电负性（F最大）•1、第一电离能：气态电中性基态原子失去一个电子转化成气态基态正离子所需要的最低能量。
•2、电子亲和能：指在0K下的气相中，原子和电子反应生成负离子所需要的最低能量。
•3、解离能：对于双原子分子来说，解离能就是键能。
多原子分子则不是。
2020届高考微专题拓展 氢和稀有气体(共29张PPT)
XeF6 + H2O = XeOF4 + 2 HF
Xe 的氟化物，如 XeF6 等，可以和 SiO2 反应，故不能用玻璃或 石英制容器盛装氟化氙。
三、金属型氢化物
1、d 区元素和 f 区元素一般都能形成金属型氢化物。从组成上看，这些氢 化物有的是整比化合物，如 CrH2，NiH，CuH 和 ZnH2；有的则是非整比 化合物，如 PdH0.8 和一些 f 区元素的氢化物等。 2、Pt 在任何条件下都不能形成氢化物，但氢可在 Pt 表面上形成化学吸附 氢化物，从而使 Pt 在加氢反应中有广泛的催化作用。 3、这些金属氢化物基本上保留着金属光泽、导电性等金属特有的物理性质。
“惰性气体”也随之改名为“稀有气体”。稀有气体元素化学揭开了 新篇章。
二、稀有气体的化合物
1、已知稳定的化合物仅包括元素 Kr、Xe、Rn 的共价化合物，但是利用 质谱已经观察到 He、Ne 以及其它稀有气体的极不稳定的化合物。氡 Rn 可以形成 RnF2，但由于放射性强，半衰期很短，所以对氡的化合物研究 较少。 2、目前，研究较多的是一些稳定的稀有气体化合物，如 Xe 与高电负性 的 F、O 和 Cl 的化合物，近些年来少量含有 Xe－N 键和 Xe－C 键的化 合物也有报道。
2020高考二轮微专题ห้องสมุดไป่ตู้展 氢和稀有气体
第二节 稀有气体
一、稀有气体的发现
第13章 氢和稀有气体-刘又年主编教材配套课件-王一凡修改
合物，Ni只有在高压下才能形成氢化物。
无机化学
13.1 氢
金属氢化物基本上保留着金属外观特征，例如具
有金属的光泽和导电性，但其导电性会随氢含量
的改变而改变。
金属氢化物的另一个显著特性是在温度稍有提高
时，H原子会通过固体迅速扩散。超纯氢的制备是
将普通氢通过Pd-Ag合金管扩散后而得到的。
2、金属氢化物
金属氢化物是氢原子填充到过渡金属晶格的空隙中而形成的一 类非整比化合物，故金属氢化物的一个重要特征是分子式在很 多情况下达不到计量值，如 VH0.56, TaH0.76,和 ZrH1.75等。
无机化学
13.1 氢
d区从第三到第五副族的过渡金属元素都能形成氢
化物，但第六副族仅有 Cr 能形成氢化物，第八副
无机化学
原子氢的特点：
① 原子氢结合成分子氢的反应热可以产生高达4273K的
温度，这就是常说的原子氢焰。利用此反应可以焊接高熔
点金属。
② 原子氢是一种比分子氢更强的还原剂。它可以同锗、 锡、砷、硫、锑等直接作用生成相应的氢化物。 如：As＋3H＝AsH3 ③ 它还能把某些金属氧化物或氯化物迅速还原成金属。
元素化学
Elements chemistry
无机化学
元素化学—也称描述化学，即周期系中 各族元素的单质及其化合物的化学。 它是无机化学的中心内容，下一阶段将 分区分族简要介绍元素及其常见化合物的特 点、性质、 制备和用途。 丰富多彩的物质世界是由基本的元素及 其化合物所组成的。目前，教科书公布的已 发现元素为112种（实际已达到117种，甚至 更多），其中，有92种存在于自然界，人工 合成元素20多种，人体中含有其中81多种。
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第十三章氢和稀有气体提纲
13.1 氢
一、氢在周期表中的位置
氢的不规则性问题
1、氢的原子序数为1，电子结构1s1，碱金属电子结构ns1，均可作为还原剂。
说明与碱金属的类似性。
2、但从获得1个电子就能达到稳定的稀有气体结构看,氢应与卤素类似。
确实氢与卤素一样, 都可作为氧化剂。
然而, 氢与卤素的差别也很大, 表现在下面五个方面:
(1) H电负性2.2，仅在与电负性极小的金属作用时才能获得电子成为H-负离子；
(2) H-负离子特别大(154 pm)，比F-(136 pm)负离子还要大, 显然其性质不可能是同族元素从I-到F-即由下到上递变的延续。
(3) 极易变形的H-负离子只能存在于离子型的氢化物，如NaH中。
(4) 不能形成水合H-负离子，在水中将与质子结合生成H2。
(H－＋H3O＋＝H2O＋H2) ；
(5) 在非水介质中, H-负离子能同缺电子离子, 如B 3＋、Al 3＋等结合成复合的氢化物。
如, 4H－＋Al3＋＝[AlH4]－。
3 、若将H 的电子结构视为价层半满结构，则H 可同C 相比:
电负性相近(H: 2.2；C: 2.5)；
H2同C一样，既可作为氧化剂、又可作为还原剂；
H2与金属形成氢化物，碳与金属生成金属型碳化物)；
氢属位置不确定的元素。
二、氢的存在和物理性质
1、氢在自然界中的分布
2、氢有三种同位素：
普通氢H（氕）11H（99.98％），稳定同位素
重氢D（氘）12H （0.02％），稳定同位素
超重氢T（氚）13H （极少），放射性同位素
氢的同位素之间由于电子结构相同，故化学性质基本相同，但其中子数不同，所以物理性质有差异。
三、氢的化学性质和氢化物
1、H2在化学反应中的几种成键情况
(1) 氢原子失去1个电子成质子H+ ;但是除了气态的质子流外，H+总是与其它的原子或分子相结合。
(2) 氢原子得到1个电子成负离子H－;主要存在于氢和IA、IIA中（除Be外）的金属所形成的离子型氢化物的晶体中。
(3) 氢原子与其它电负性不大的非金属原子通过共价键结合，形成共价型氢化物。
此外，与电负性极强的元素相结合的氢原子易与电负性极强的其它原子形成氢键，以及在缺电子化合物中存在的氢桥键。
（4）独特的键型：氢键和氢桥键
2、氢分子有两种变体:正氢和仲氢(化学性质相同物理性质稍有差异)
区别在于:氢分子内两个氢原子核自旋方向不同。
正氢两核自旋方向相同和仲氢两核自旋方向不同。
3、单质氢
(1) 与卤素或氧的反应2H2+ O2→2H2O
(2) 与金属氧化物或金属卤化物的反应WO3+ 3H2→W + 3H2O
(3) 与CO的反应CO + 2H2→CH3OH
4、原子氢
(1)与As;S等非金属单质的反应
As + 3H →AsH3 S + 2H →H2S
(2)与金属氧化物或氯化物的反应CuCl2+ 2H →Cu + 2HCl
3)与含氧酸盐的反应BaSO4 + 8H →BaS + 4H2O
四、氢的制备
1、实验室制备Zn + H2SO4→ZnSO4+ H2↑
2、电解法阴极2H2O +2e- →H2↑+ 2OH-
阳极4OH- →O2↑+ 2H2O +4e-
3、工业生产C(赤热) + H2O（g）→H2(g) + CO(g)
4、石油化学工业C2H6(g)→CH2=CH2(g) + H2(g)
5、野外工作的简便制法Si + 2NaOH + H2O →Na2SiO3 + 2H2(g)
五、氢化物：1、离子型氢化物；2、金属型氢化物3、分子型氢化物
六、氢能源
13.2 稀有气体
稀有气体（价电子构型：ns2np6）: He Ne Ar Kr Xe Rn (贵气体):无色、无味、无嗅的单原子气体
13.2.1 稀有气体的发现
13.2.2 稀有气体的存在、性质制备、和用途
13.2.3 稀有气体化合物
1、氙的氟化物的合成和性质
2、含氧化合物
注意：稀有气体化合物的结构
1、杂化轨道法
ns2np6，不易得失电子，也不易形成共价键。
与电负性大的原子作用时，使np轨道中的电子激发到nd上去，从而出现单电子，这些单电子与其它原子形成共价键。
2、价电子对互斥理论
3、MO法处理氙化合物的分子结构
VSEPR理论：VP=BP+LP
价层电子对尽可能远离
LP-LP>LP-BP>BP-BP
推测(AXm)构型原则:
A的价电子数=主族序数
配体(X)：H与卤素提供一个价电子
氧、硫不提供电子
离子团考虑电荷, 例:SO42-。