s区元素及其重要化合物
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
离子型氢化物: H —
（2）形成共价键:
a.形成非极性共价键 :如H2单质,表现0氧化态. b.形成极性共价键: 与非金属的元素的原子化 合:HCl，HBr，H2O等，表现“+1”氧化态.
（3）独特的键型 a.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。 例:ZrH1.75和LaH2.78
（2）化学性质: H—H，74pm ，D=436KJ/mol 比一般单键
高，接近双键离解能。所以常温下惰性，但特殊条 件下反应迅速进行。
氢的成键特征:
由于氢的电子结构: 1s1，且电负性为x=2.2，与 其他元素的原子化合时，有以下几种成键情况: : （1）形成离子键: KH ,NaH ,CaH2 .
H2. b.p :20.2K ； D2. b.p :23.3K
2020/11/23
二、氢的性质 1.单质氢
(1)物理性质: H——H：无色无臭气体。
m.p:-259.14°C;b.p-252.8°C;临界温度33.19K， 临界压力12.98大气压，气体密度0.0899克/升；
273K时， 1dm3水溶解0.02dm3H2;稍溶于有 机溶剂。分子量最小。分子间作用力弱，所以难液 化，20K时才液化。密度最小， 故常用来填充气球。
一、氢在自然界的分布
1.氢是宇宙中最丰富的元素
地壳三界（大气、水、岩石）: 以化合物形式存在。 原子分比:17%，仅次于氧，排第二位。
整个宇宙充满了氢: 氢是太阳大气的主要成份：是太阳发生热核反应的 主要原料 ：原子百分比:81.75%； 氢是木星大气的主要成份:根据先锋飞船探测得知， 木星大气含氢原子百分比:82%，氦17%，其他元 素<1%。
2. 氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因 此而各有自己的名称, 这在周期表元素中绝无仅有。 3. 氢原子是周期表中结构最简单的原子。
4. 氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。
5. 氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液 态水！人体内将不存在现在的DNA双螺旋链！
6. 氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素。
ⅳ.与CO、不饱和烃反应： CO + 2H 2C uZ nO CH3OH
CH2=CH2 + H 2 c a,tT ,P CH3CH3 有机反应
ⅴ.与活泼金属反应：
高温下 ：2Na + H2 65 3K2Na H
制离子型氢化物方法
Ca + H2 4 2~3 5 7K3Ca H2
结论：H2的化学性质以还原性为主要特征。
冰的空间构型
i.与卤素反应：
H2 + F → 22HF ）低温，暗处，爆炸，激烈（
H2 + Cl→ 2 2HCl）h٧光照，点燃，才能反应（
（光照，点燃，才能反
（
2HI (高 温反应，且可逆2 + I2 H
ⅱ.与氧反应： 2H2 + O2 →2H2O
注：H2在O2中安全燃烧生成H2O，温度可达到 3273K，故可切、焊金属。
（2）工业制备方法
ⅰ.氯碱工业制H2：电解饱和食盐水： 阴极：2H2O + 2e →H2↑+ 2OH— 阳极： 2Cl— - 2e →Cl2↑
ⅱ.C还原水蒸气： C（赤热） + H2O（g） →H2 ↑ + CO
（水煤气）直接做工业燃料，民用管道煤气。 ⅲ.甲烷催化分解或水蒸气转化： ⅳ.烷烃脱H2： C2H6（g） → CH2=CH2 + H2
2.氢的同位素
（氕，H）:丰度最大，原子百分比:99.98%
（氘，D）:丰度可变，平均原子百分比:0.016%
（氚，T）:放射性同位素.在大气层,宇宙射线裂变
产物中:1021个H含有有一个31H.
:
人造同位素:可制:
3 1
H
6 3
L
i
n1
+0
H3
1
+
4 2
H
e
三种同位素，核外均1e，所以化学性质相似。但质 量1,2,3相差较大，所以导致了它们的单质、化合物 物理性质上的差异 .
爆炸混合物：
H或2H：2含O量2 =：26～：617（%体（积氢比气）—，空气混合物） 爆炸极限的概念
ⅲ.与金属氧化物、卤化物反应→制高纯金属 CuO + H2 → H2O + Cu （加热） Fe3O4 + 4H2 →4H2O + 3Fe（加热） WO3 + 3H2 →3H2O + W （加热） TiCl4 + 2H2 →4HCl + Ti （加热）
（直接合成氨) （3）野外生氢H2： Si +2NaOH（aq）+ H2O → 2 H2 ↑ + Na2SiO3 Si（s） +2NaOH（s）+ Ca（OH）2（s） →
2 H2 ↑ + Na2SiO3+ Ca
我国已建成大型制氢设备
equipment
大容量电解槽体
H2
大型制氢站
氢气纯化装置
氢气储罐群
第11章 s区元素及其重要化合物
§11—1 氢 §11—2 碱金属和碱土金属的通性 §11—3 碱金属和碱土金属元素
及其重要化合物
§11—1 氢 Hydrogen
H
氢是周期表中唯一尚未找到确切位
置的元素.· · · · · ·
在化学元素中，氢的如下性质是独一无二的：
1. 氢是宇宙中丰度最大的元素, 按原子数计占90%, 按 质量计则占75%。
2.氢的制备方法
（1）实验室法： ⅰ. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
（Fe） （H2SO4）
加热
ⅱ.用Pd、Ni吸附H2 → 高纯H2
• ⅲ.电解法： • 25%的KOH或NaOH电解液： • 阴极：2H2O + 2e →H2↑ + 2OH— • 阳极：4OH— - 4e →O2↑ + 2 H2O
b.在硼氢化合物（如B2H6）和某些过渡金属配 合物中均以桥键存在:
如：B利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子 键。 （氢桥）
要点：B的杂化方式，三中心两电子氢桥键。
记作H： H H
BB HHH
c氢键：在含有强极性键的共价氢化物中（例
H2O，HF，HCl，NH3中）由于氢原子与一个电 负性很强的原子相结合，共用电子对强烈偏向电 负性强的原子使氢变成近乎裸露的H+，可以与 另一个电负性高，有孤对电子的原子形成氢键。
三、氢的用途——Uses of hydrogen
1.重要的工业原料
2.未来的能源
燃料
（2）形成共价键:
a.形成非极性共价键 :如H2单质,表现0氧化态. b.形成极性共价键: 与非金属的元素的原子化 合:HCl，HBr，H2O等，表现“+1”氧化态.
（3）独特的键型 a.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。 例:ZrH1.75和LaH2.78
（2）化学性质: H—H，74pm ，D=436KJ/mol 比一般单键
高，接近双键离解能。所以常温下惰性，但特殊条 件下反应迅速进行。
氢的成键特征:
由于氢的电子结构: 1s1，且电负性为x=2.2，与 其他元素的原子化合时，有以下几种成键情况: : （1）形成离子键: KH ,NaH ,CaH2 .
H2. b.p :20.2K ； D2. b.p :23.3K
2020/11/23
二、氢的性质 1.单质氢
(1)物理性质: H——H：无色无臭气体。
m.p:-259.14°C;b.p-252.8°C;临界温度33.19K， 临界压力12.98大气压，气体密度0.0899克/升；
273K时， 1dm3水溶解0.02dm3H2;稍溶于有 机溶剂。分子量最小。分子间作用力弱，所以难液 化，20K时才液化。密度最小， 故常用来填充气球。
一、氢在自然界的分布
1.氢是宇宙中最丰富的元素
地壳三界（大气、水、岩石）: 以化合物形式存在。 原子分比:17%，仅次于氧，排第二位。
整个宇宙充满了氢: 氢是太阳大气的主要成份：是太阳发生热核反应的 主要原料 ：原子百分比:81.75%； 氢是木星大气的主要成份:根据先锋飞船探测得知， 木星大气含氢原子百分比:82%，氦17%，其他元 素<1%。
2. 氢的三种同位素质量之间的相对差值特别高，并因 此而各有自己的名称, 这在周期表元素中绝无仅有。 3. 氢原子是周期表中结构最简单的原子。
4. 氢化学是内容最丰富的元素化学领域之一。
5. 氢形成氢键。如果没有氢键，地球上不会存在液 态水！人体内将不存在现在的DNA双螺旋链！
6. 氢是周期表中唯一尚未找到确切位置的元素。
ⅳ.与CO、不饱和烃反应： CO + 2H 2C uZ nO CH3OH
CH2=CH2 + H 2 c a,tT ,P CH3CH3 有机反应
ⅴ.与活泼金属反应：
高温下 ：2Na + H2 65 3K2Na H
制离子型氢化物方法
Ca + H2 4 2~3 5 7K3Ca H2
结论：H2的化学性质以还原性为主要特征。
冰的空间构型
i.与卤素反应：
H2 + F → 22HF ）低温，暗处，爆炸，激烈（
H2 + Cl→ 2 2HCl）h٧光照，点燃，才能反应（
（光照，点燃，才能反
（
2HI (高 温反应，且可逆2 + I2 H
ⅱ.与氧反应： 2H2 + O2 →2H2O
注：H2在O2中安全燃烧生成H2O，温度可达到 3273K，故可切、焊金属。
（2）工业制备方法
ⅰ.氯碱工业制H2：电解饱和食盐水： 阴极：2H2O + 2e →H2↑+ 2OH— 阳极： 2Cl— - 2e →Cl2↑
ⅱ.C还原水蒸气： C（赤热） + H2O（g） →H2 ↑ + CO
（水煤气）直接做工业燃料，民用管道煤气。 ⅲ.甲烷催化分解或水蒸气转化： ⅳ.烷烃脱H2： C2H6（g） → CH2=CH2 + H2
2.氢的同位素
（氕，H）:丰度最大，原子百分比:99.98%
（氘，D）:丰度可变，平均原子百分比:0.016%
（氚，T）:放射性同位素.在大气层,宇宙射线裂变
产物中:1021个H含有有一个31H.
:
人造同位素:可制:
3 1
H
6 3
L
i
n1
+0
H3
1
+
4 2
H
e
三种同位素，核外均1e，所以化学性质相似。但质 量1,2,3相差较大，所以导致了它们的单质、化合物 物理性质上的差异 .
爆炸混合物：
H或2H：2含O量2 =：26～：617（%体（积氢比气）—，空气混合物） 爆炸极限的概念
ⅲ.与金属氧化物、卤化物反应→制高纯金属 CuO + H2 → H2O + Cu （加热） Fe3O4 + 4H2 →4H2O + 3Fe（加热） WO3 + 3H2 →3H2O + W （加热） TiCl4 + 2H2 →4HCl + Ti （加热）
（直接合成氨) （3）野外生氢H2： Si +2NaOH（aq）+ H2O → 2 H2 ↑ + Na2SiO3 Si（s） +2NaOH（s）+ Ca（OH）2（s） →
2 H2 ↑ + Na2SiO3+ Ca
我国已建成大型制氢设备
equipment
大容量电解槽体
H2
大型制氢站
氢气纯化装置
氢气储罐群
第11章 s区元素及其重要化合物
§11—1 氢 §11—2 碱金属和碱土金属的通性 §11—3 碱金属和碱土金属元素
及其重要化合物
§11—1 氢 Hydrogen
H
氢是周期表中唯一尚未找到确切位
置的元素.· · · · · ·
在化学元素中，氢的如下性质是独一无二的：
1. 氢是宇宙中丰度最大的元素, 按原子数计占90%, 按 质量计则占75%。
2.氢的制备方法
（1）实验室法： ⅰ. Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
（Fe） （H2SO4）
加热
ⅱ.用Pd、Ni吸附H2 → 高纯H2
• ⅲ.电解法： • 25%的KOH或NaOH电解液： • 阴极：2H2O + 2e →H2↑ + 2OH— • 阳极：4OH— - 4e →O2↑ + 2 H2O
b.在硼氢化合物（如B2H6）和某些过渡金属配 合物中均以桥键存在:
如：B利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子 键。 （氢桥）
要点：B的杂化方式，三中心两电子氢桥键。
记作H： H H
BB HHH
c氢键：在含有强极性键的共价氢化物中（例
H2O，HF，HCl，NH3中）由于氢原子与一个电 负性很强的原子相结合，共用电子对强烈偏向电 负性强的原子使氢变成近乎裸露的H+，可以与 另一个电负性高，有孤对电子的原子形成氢键。
三、氢的用途——Uses of hydrogen
1.重要的工业原料
2.未来的能源
燃料