无机化学电子教案优秀课件

5.1.1 氢在自然界中的分布 （了解）
(1) 氢是宇宙中最丰富的元素
地壳外层三界（大气、水、岩石）:绝大部分以化合物形 式存在，原子百分比占17%，仅次于氧排第二位。
整个宇宙充满了氢: 是太阳和木星大气的主要成份，原子 百分比分别为81.75%和82%。
(2) 氢的同位素
中文名
氕(音撇) 氘(音刀) 氚(音川)
5.1.4 氢的制备
（1）实验室法
1. Zn + H2SO4 →ZnSO4 + H2↑ Zn中常含有杂质Zn3P2，Zn3As2，ZnS等，它们与酸反 应分别产生PH3，AsH3，H2S气体混杂在氢气中。
杂质除去
H2S +NaOH = Na2S + H2O 5AsH3 +8MnO4- +24H+ = 5H3AsO4+8Mn2+ +12H2O PH3 +8CuSO4 + 4H2O = H3PO4 + 4H2SO4 + 4Cu2SO4 3Cu2SO4 + 2PH3 = 3H2SO4 + 2Cu3P 3Cu2SO4 + 2PH3 +4H2O = H3PO4 + 4H2SO4 +8Cu
2. 电解法 阴极 2H2O +2e- → H2 ↑ + 2OH阳极 4OH- → O2 ↑ + 2H2O +4e-
（2）工业制备法 (了解，自学）
1. 氯碱工业制 H2 阴极：2H2O + 2e →H2↑+ 2OH— 阳极： 2Cl— - 2e →Cl2↑
2. C还原水蒸气
C（赤热） + H2O（g） 12→73K 水煤气直接做工业燃料。
H2 ↑ + CO
纯化 H2 CO + H2 + H2O（g）红热→Fe2O3CO2 + 2H2
2×106Pa（20 atm），水洗去CO2 →H2（纯）。
3. 甲烷催化分解或水蒸气转化
CH4 CH4 + H2O
cat, 1273 cat, 1073-1173
C + 2H2 ↑ CO + 3H2
4. 烷烃脱H2
④ 与CO、不饱和烃反应
CO + 2H2 → CH3OH CH2=CH2 + H2 → CH3CH3 ⑤ 与活泼金属反应
有机反应
高温下 ，制离子型氢化物方法 2Na + H2 → 2Na H Ca + H2 → Ca H2
结论：H2的化学性质以还原性为主要特征。
（2）原子氢 (了解，自学）
1. 制备 H2 → 2 H （电弧或低压放电） H仅存在半秒钟，又结合为H2，放热。
英文名称 表示方法 符号 丰度
protium 1H
H 99.98%
deuterium 2H
D 0.016%
tritium
3H
T 极低
说明
稳定同位素 稳定同位素 放射性同位素
人造同位素可制 31H
1 0n3 6Li 1 3H2 4He
三种同位素核外均 1e，故化学性质相似，但质量相差较 大，导致了它们的单质、化合物在物理性质上的差异 。
无机化学电子教案
基本内容和重点要求
§ 5.1 氢 § 5.2 稀有气体
掌握氢的成键特征、氢的性质和用途,掌握稀有气体单 质、化合物的性质及结构特点,了解稀有气体的发现。
§ 5.1 氢
5.1.1 氢在自然界中的分布 5.1.2 氢的成键特征 5.1.3 氢的性质和用途 5.1.4 氢的制备 5.1.5 氢化物 5.1.6 氢能源
化学性质 H—H D = 436 KJ/mowk.baidu.com，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。
① 与卤素反应 H2 + F2 → 2HF （低温，暗处，爆炸，激烈） H2 + Cl2 → 2HCl （h光照，点燃，才能反应） H2 + Br2 → 2HBr （h光照，点燃，才能反应） H2 + I2 2HI (高温反应，且可逆）
2. 应用
原子氢焰：将原子氢流通向金属表面，则形成H2时放热， 可达4273K高温，用于焊接高熔点金属。
3. 化学性质：强还原性
① 与Ge、Sn、As、Sb、S直接反应： As + 3H → AsH3 S + 2H →H2S
② 还原金属氧化物和卤化物 CuCl2 + 2H →2HCl + Cu
③ 还原金属含氧酸盐 BaSO4 + 8H →BaS + 4H2O
B利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。（氢桥）
HH
H
BB
HHH
➢ 氢键：在含有强极性键的共价氢化物中（例H2O，HF， HCl，NH3中）易形成分子间或分子内氢键。
5.1.3 氢的性质和用途
（1）单质氢
物理性质 H—74p—m H：无色无臭气体。273K时， 1 dm3水溶解0.02
dm3 H2。分子量最小。分子间作用力弱，所以难液化，20 K时才液化。密度最小， 故常用来填充气球。
② 与氧反应
2H2 + O2 →2H2O H2在O2中安全燃烧生成H2O，温度可达3273K，故可切割 和焊接金属。 爆炸混合物 H2 ：O2 = 2 ：1（体积比）， 或H2含量：6～67% （氢气—空气混合物）
③ 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）
H2： b.p: 20.2 K， D2： b.p: 23.3 K H2O： b.p: 373 K， D2O： b.p: 374.2 K
5.1.2 氢的成键特征
由于氢的电子结构: 1s1 ，且电负性为x = 2.2，所以它与 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 .离子型氢化物
C2H6（g）加热CH2=CH2 + H2（直接合成氨)
（3）野外生氢 H2
Si +2NaOH（aq）+ H2O→ 2H2↑ + Na2SiO3 Si (s) +2NaOH (s) +Ca(OH)2 (s) →2H2↑+ Na2SiO3+CaO
（2）形成共价键
Ø 形成非极性共价键。如H2单质。 Ø 形成极性共价键。与非金属元素的原子化合，HCl等。
（3）独特的键型
Ø 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ZrH1.75和 LaH2.78。
Ø 在硼氢化合物（如B2H6）和某些过渡金属配合物中均以 氢桥键存在。