化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/10/3,#,氢 H,氢在地壳中质量含量为,0.152,%第 10 位。,大气中少许氢气,H,2,O，及其它无机化合物和,有机化合物中化合态氢,第十七章 氢和稀有气体,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第1页,1/181,稀有气体:,氦、氖、氩、氪、氙、氡 6 种元素,氩丰度最高,在地壳中质量,分数为1.2,10,4,%，列第 56 位。,其次是氦、氖、氪、氙,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第2页,2/181,稀有气体主要从液化空气中,取得，其中氦主要起源是天然,气。,氡是镭等放射性元素蜕变,产物，在自然界中痕量存在。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第3页,3/181,17.1.1 氢气性质,17.1 氢单质,常温下，氢气无色，无味，,无臭，在水中溶解度很小。,分子间色散力很小，难于,液化，沸点 253。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第4页,4/181,H,2,和 O,2,混合物在常温下点,燃会发生爆炸反应。,H,2,和 Cl,2,混合物在光照下爆,炸化合。,H,2,和 F,2,混合物在没有光照,时亦将爆炸化合。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第5页,5/181,高温下，H,2,与活泼金属反,应，生成金属氢化物,H,2,+2 Na 2 NaH,H,2,+Ca CaH,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第6页,6/181,高温下 H,2,能还原许各种金属,氧化物,CuO +H,2,Cu +H,2,O,WO,3,+3 H,2,W +3 H,2,O,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第7页,7/181,若某种活泼金属氧化物与氢气混合物共热时不能被还原,CaO +Mg +H,2,CaH,2,+MgO,向体系中加入一个不与氢气化合成氢化物还原性金属，则能够生成前一个金属氢化物。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第8页,8/181,常温下 H,2,能还原金属 Pd 氯,化物,PdCl,2,+H,2,Pd +2 HCl,利用这个反应能够检测 H,2,存在。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第9页,9/181,高温下 H,2,也能还原许各种金属卤化物,TiCl,4,+2 H,2,Ti +4 HCl,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第10页,10/181,不能被氢气还原卤化物，若其中,金属能够生成氢化物，那么就能够用,一个不与氢气生成氢化物还原性金属,做还原剂，来生成前一个金属氢化物。,2 LiCl +Mg +H,2,2 LiH +MgCl,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第11页,11/181,许各种金属硫化物，高温下能够被 H,2,还原，比如,900,FeS,2,+2 H,2,Fe+2 H,2,S,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第12页,12/181,在特定温度、压力下，采取,特定催化剂，H,2,和 CO 反应可,以合成一些有机化合物,CO +2 H,2,CH,3,OH（g）,Cu，ZnO,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第13页,13/181,17.1.2 氢气制备,试验室制 H,2,常采取稀盐酸与,金属锌反应方法。,不过因为金属锌中有时含有砷,化物、磷化物等杂质，致使制得,H,2,不纯。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第14页,14/181,单质硅和氢氧化钠溶液反应,也能够制得 H,2,Si +2 NaOH +H,2,O,Na,2,SiO,3,+2 H,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第15页,15/181,电解水制取 H,2,较纯。,因为碱较盐酸便于携带，且,反应温度不高，所以这种方法适,于野外操作需要。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第16页,16/181,工业生产中，H,2,主要有,三种起源：,（2）甲烷转化,（3）高温下水蒸气与碳,化钙反应,（1）水煤气,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第17页,17/181,（1）水煤气 主要是,H,2,和 CO 混合气体。,将水蒸气通入红热炭层,C +H,2,O CO +H,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第18页,18/181,（2）甲烷转化 高温,且有催化剂作用时，甲烷能够转,化为 H,2,和 CO,CH,4,+CO,2,2 CO+2 H,2,CH,4,+H,2,O CO +3 H,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第19页,19/181,H,2,和,CO 混合气体与水蒸气,一同经过 500 Fe,2,O,3,H,2,O +CO H,2,+CO,2,H,2,O 中 H 元素转化成 H,2,，同,时 CO 转化成易于分离 CO,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第20页,20/181,在较高压力下，用水吸收掉 CO,2,，得到 H,2,。,（3）高温下水蒸气与碳化钙反应,CaC,2,+5 H,2,O ,CaCO,3,+CO,2,+5 H,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第21页,21/181,17.2 氢化物,碱金属和碱土金属与氢生成离,子型氢化物。,其中 LiH 和 BaH,2,较稳定。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第22页,22/181,BeH,2,能够利用 LiAlH,4,在乙醚,介质中还原铍化合物制得,CH,3 2,Be +LiAlH,4,BeH,2,+LiAlH,2,CH,3 2,（）,（）,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第23页,23/181,热分解烷基铍也能够制得铍,氢化物，,（C,4,H,9,）,2,Be =BeH,2,+2 C,4,H,8,加热,此法制得氢化铍不纯。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第24页,24/181,MgH,2,也曾利用,LiAlH,4,还原镁化合物制得，现在工业上已开始用单质直接合成。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第25页,25/181,详细做法是：,将金属镁置于 380,400,高温球磨机中直接氢化，以确保镁,新鲜表面和反应温度，产品纯度,可达 97%。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第26页,26/181,NaH（s）+H,2,O（l,）,H,2,（g）+NaOH（aq）,离子型氢化物反应活性差异,很大，比如与水作用，,NaH 与水猛烈反应,而,CaH,2,与水很温和地反应产生 H,2,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第27页,27/181,离子型氢化物有还原性，能够将 CO,2,还原成 CO。,加热,2 CO,2,+BaH,2,2 CO +Ba OH,2,（）,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第28页,28/181,乙醚,4 LiH +AlCl,3,LiAlH,4,+3 LiCl,2 LiH +B,2,H,6,2 LiBH,4,乙醚,离子型氢化物能够与缺电子型,化合物反应,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第29页,29/181,又如氢化钠与硼酸甲酯反应制取,NaBH,4,这类反应不能在水中进行。,250,CH,3,O,3,B +4 NaH,NaBH,4,+3 NaOCH,3,（,）,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第30页,30/181,p 区元素与氢生成份子型氢化物。,分子型氢化物种类很多，在,水中性质差异也很大。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第31页,31/181,有显碱性，如 NH,3,；,有与水反应，如 SiH,4,B,2,H,6,；,有与水基本没有作用，如 CH,4,。,有在水中发生酸式解离，如 HCl 完全解离，而 H,2,S 部分解离。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第32页,32/181,过渡金属与氢形成金属型氢,化物。,它不但保持金属晶体形貌，而且其中金属原子排列也与金,属单质中一样。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第33页,33/181,原子之间空隙被氢原子占,有，很轻易形成非整比化合物。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第34页,34/181,倒是整比过渡金属氢化物，如,MH,1,，MH,2,，MH,3,等还未制得。,如 LuH,2.2,，ZrH,1.75,，VH,0.56,均已制得。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第35页,35/181,17.3 稀有气体,17.3.1 稀有气体发觉,周期表中零族 6 种稀有气,体元素是在 1894,1900 年间陆,续被发觉。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第36页,36/181,英国物理学家雷利（Raleighy）,发觉：,从空气中得来氮气每升质量,为 1.257 g,而从氮化合物分解得来氮气每升质量为 1.251 g。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第37页,37/181,雷利一再,重复自己实,验，并坚信这 0.006 g 绝对,不是试验误差。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第38页,38/181,雷利与拉姆赛（Ramsay）,合作，他们设法从空气中除去,氮气和氧气后，发觉还有极少,气体，约占总体积 1。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第39页,39/181,该气体不一样任何物质发生,反应。,该气体在放电管中发出特,殊辉光，有特征波长。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第40页,40/181,于是，拉姆赛宣告他在空气中,发觉了一个新元素，命名为“氩”，,拉丁文名原意是“不活泼”。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第41页,41/181,在元素周期表中没有 Ar 位置，,拉姆赛提议,Ar,在周期表中新,一族。,Ar 发觉含有划时代意义。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第42页,42/181,1895 年，他们又从大气中发觉了氦。,原来人们认为氦只是存在,于太阳中元素。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第43页,43/181,1898 年，拉姆赛等人陆续从,液态空气中分离出来氖、氪和氙。,1900 年，道恩（Dorn）德,在一些放射性矿物中又发觉了氡。,因为它们惰性，被命名为,“惰性气体”。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第44页,44/181,17.3.2 稀有气体化合物,1.稀有气体第一个化合物,1962 年，英国化学家巴特利特,（N.Bartlett）制得第一个稀有气体化,合物 Xe,+,PtF,6,-,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第45页,45/181,巴特利特曾使 O,2,同六氟化铂,反应，生成一个新化合物,O,2,+,PtF,6,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第46页,46/181,Xe,I,1,1170.3 kJ,mol,1,O,2,I,1,1175.7 kJ,mol,1,他将 Xe,和 O,2,分子第一电离,能相比较,由二者第一电离能靠近，他,推测到 PtF,6,氧化 Xe 可能性。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第47页,47/181,他认为这说明 XePtF,6,一旦制,得，尚能稳定存在。,另外，他又估算了 XePtF,6,晶格能，发觉它只比,O,2,PtF,6,晶,格能小 41.84 kJ,mol,1,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第48页,48/181,他把等体积 PtF,6,蒸汽和 Xe,混合起来，使之在室温下反应，结果,取得一个橙黄色晶体。,其化学式为 Xe,+,PtF,6,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第49页,49/181,因为稀有气体元素在化合状态,时最高氧化数可达 +8，所以有些人,提议把稀有气体列为 VIII A 族。,“惰性气体”随之更名为“稀,有气体”。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第50页,50/181,把原铁系元素和铂系元素作,为 VIII B 族。,但当前仍称稀有气体为零族,元素。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第51页,51/181,2.氙氟化合物生成,氙氟化物能够由两种单质,直接化合生成，反应可在一定,温度和压力下，于镍制容器中,进行。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第52页,52/181,Xe 大过量，预防 XeF,4,生成。,Xe（g）+F,2,（g）XeF,2,（g）,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第53页,53/181,若使 F,2,过量，且控制反应,时间应短些，将生成 XeF,4,并避,免 XeF,6,生成,Xe（g）+2 F,2,（g）XeF,4,（g）,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第54页,54/181,在加热条件下 XeF,4,能够被 Xe,还原成 XeF,2,：,400,XeF,4,+Xe =2 XeF,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第55页,55/181,Xe（g）+3 F,2,（g）XeF,6,（g）,若使 F,2,大过量，且反应时间长，,将生成 XeF,6,能够得到较纯 XeF,2,和 XeF,6,产,物，但 XeF,4,经常混有其它两种产物。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第56页,56/181,F,2,和 Xe 混合气体在光照下，,也能够直接化合成 XeF,2,晶体。,在加热条件下XeF,2,，XeF,4,能够被,氢气还原成 Xe，,XeF,2,+H,2,=Xe +2 HF,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第57页,57/181,而 XeF,6,在室温下就能够被,氢气还原成 Xe：,XeF,6,+3 H,2,=Xe +6 HF,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第58页,58/181,3.氙化合物反应,Xe 化合物化学性质应数氧化,性最为主要,比如 XeF,2,，它在水和 CCl,4,间,分配系数为 2.3，属于亲水性物质，,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第59页,59/181,XeF,2,+2 HCl Xe +Cl,2,+2 HF,XeF,2,水溶液含有极强氧化作,用，能够将盐酸氧化成 Cl,2,：,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第60页,60/181,XeF,2,水溶液能够将 Ce,2,(SO,4,),3,氧化成 Ce(SO,4,),2,，,将 Co（II）氧化成 Co（III），,将 Ag（I）氧化成Ag（II）。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第61页,61/181,第一次用化学方法制得高溴酸,所使用氧化剂也是 XeF,2,水溶液：,NaBrO,3,+XeF,2,（,aq,）,+H,2,O =,NaBrO,4,+Xe+2 HF,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第62页,62/181,与水反应，也是 Xe 化合物,主要化学性质。,这个反应在酸中进行得比较,迟缓，在碱中快速些。,XeF,2,+H,2,O Xe +O,2,+2 HF,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第63页,63/181,注意该反应与普通水解反应,不一样，与水反应后一些元素氧,化数已发生改变。,XeF,2,+H,2,O Xe +O,2,+2 HF,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第64页,64/181,能够了解成 XeF,2,先分解,出 F,2,，F,2,再把水氧化。,XeF,2,+H,2,O Xe +O,2,+2 HF,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第65页,65/181,XeF,4,与水反应更为复杂，,反应方程式为,6 XeF,4,+12 H,2,O ,2 XeO,3,+4 Xe +24 HF,+3 O,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第66页,66/181,其反应机理为两步：,水解并歧化,3 XeF,4,+6 H,2,O =,2 XeO +XeO,4,+12 HF,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第67页,67/181,歧化产物分解,2 XeO =O,2,+2 Xe,XeO,4,=O,2,+XeO,3,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第68页,68/181,XeF,6,+3 H,2,O XeO,3,+6 HF,XeF,6,水解与,XeF,2,和,XeF,4,不一样，不放出,O,2,和,Xe,，而是生成,XeO,3,和,HF,：,XeO,3,只能经过上面反应制取,，,因为,O,2,和,Xe,不能直接化合成,XeO,3,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第69页,69/181,XeF,6,+H,2,O XeOF,4,+2 HF,XeF,6,不完全水解时，生成,XeOF,4,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第70页,70/181,XeO,3,+OH,HXeO,4,Xe（VI）在碱中以 HXeO,4,形式存在。,HXeO,4,会发生歧化反应，生,成 Xe（VIII），Xe（0）。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第71页,71/181,2 HXeO,4,+2 OH,XeO,6,4,+Xe +O,2,+2 H,2,O,这不是 Xe（VI）标准,歧化反应，因为产物中有氧气。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第72页,72/181,XeO,3,+O,3,+2 H,2,O H,4,XeO,6,+O,2,向 XeO,3,溶液中通入 O,3,，将,生成高氙酸,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第73页,73/181,XeO,3,+4 NaOH +O,3,+6 H,2,O ,Na,4,XeO,6,8 H,2,O +O,2,若向,XeO,3,碱性溶液中通,入 O,3,，有高氙酸盐生成,Na,2,XeO,4,和,Na,4,XeO,6,都是很,强氧化剂。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第74页,74/181,XeF,6,有下面特殊反应,2 XeF,6,+3 SiO,2,=2 XeO,3,+3 SiF,4,所以不能用玻璃瓶盛放,XeF,6,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第75页,75/181,在上述反应中包含,Xe,氟化物、氧化物以及高氙酸盐多,为无色或白色晶体，只有 XeOF,4,和 XeO,3,为无色液体。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第76页,76/181,高氙酸盐在低温下与浓硫酸,反应，也能够得到固体,XeO,4,Ba,2,XeO,6,+2 H,2,SO,4,2 XeO,4,+2 BaSO,4,+2 H,2,O,固体,XeO,4,在真空中升华。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第77页,77/181,将价层电子对互斥理论，用于讨,论 XeF,2,分子几何构型,价层电子总数 10,对数 5,电子对构型为三角双锥,4.Xe 化合物分子结构,Xe 电子结构式为 5s,2,5p,6,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第78页,78/181,配体数 2 孤电子对数 3,所以 XeF,2,分子构型为直,线形。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第79页,79/181,Xe 电子结构式为 5s,2,5p,6,，,电子轨道图为,5d,0,5p,6,5s,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第80页,80/181,XeF,2,中，Xe 一个电子从,5p 激发到 5d，形成 sp,3,d 不等性,杂化轨道。,sp,3,d 不等性杂化轨道,杂化,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第81页,81/181,电子,从,5p,激发到,5d,，要越过两,个能级,6s,，,4f,，故激发过程所需能量,过高，所以用杂化轨道理论讨论 Xe,化合物结构略显勉强。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第82页,82/181,用价层电子对互斥理论和杂化,轨道理论，讨论 XeF,4,分子几何,构型,价层电子总数 12 对数 6,故电子对构型为正八面体。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第83页,83/181,所以 XeF,4,分子构型为平,面正方形。,配体数 4 孤电子对数 2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第84页,84/181,XeF,4,中,Xe,2 个电子从 5p 激,发到 5d，形成 sp,3,d,2,不等性杂化。,sp,3,d,2,不等性杂化轨道,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第85页,85/181,用价层电子对互斥理论和杂化,轨道理论，讨论,XeO,3,分子几何,构型,价层电子总数 8 对数 4,故电子对构型为正四面体。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第86页,86/181,XeO,3,中 Xe,原子轨道进行,sp,3,不等性杂化。,配体数 3 孤电子对数 1,XeO,3,分子构型为三角锥。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第87页,87/181,用价层电子对互斥理论和杂化,轨道理论，讨论,XeO,4,分子几何,构型，能够得到以下结论,价层电子总数 8 对数 4,配体数 4 孤电子对数 0,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第88页,88/181,XeO,4,中 Xe,原子轨道进行,sp,3,等性杂化。,XeO,4,价层电子对数为 4，故,电子对构型为正四面体，XeO,4,分子构型为正四面体。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第89页,89/181,用价层电子对互斥理论和杂化,轨道理论，讨论,XeOF,4,分子几,何构型,价层电子总数 12 对数 6,故电子对构型为正八面体,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第90页,90/181,XeOF,4,中 Xe,原子轨道进行,sp,3,d,2,不等性杂化。,配体数 5 孤电子对数 1,XeOF,4,分子构型为四角锥。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第91页,91/181,用价层电子对互斥理论和杂化,轨道理论，讨论,XeF,6,分子几何,构型,价层电子总数 14 对数 7,配体数 6 孤电子对数 1,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第92页,92/181,XeF,6,分子构型为变形八面,体。,XeF,6,中 Xe 采取 sp,3,d,3,不等性杂化,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第93页,93/181,1 对孤电子对指向一个边中心。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第94页,94/181,或认为孤电子对指向一个面,中心,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第95页,95/181,17.4 主族元素总结,17.4.1 主族单质,1.非金属单质,非金属单质分子能够分成,几个类型,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第96页,96/181,一个是稀有气体单原子分子，,F,2,，Cl,2,，O,2,，H,2,等双原子分子，,属于小分子。,它们依靠分子间范德华力结合，通常情况下形成气体单质，温,度低时形成份子晶体。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第97页,97/181,第二种是多原子分子，如 P,4,，,As,4,，S,8,，Se,8,等，通常形成固体单,质，仍属于分子晶体。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第98页,98/181,第三种是大分子，如晶体硼、,晶体硅、金刚石等，属于原子晶,体，含有很高熔沸点。,层状结构石墨也属于大分,子单质，不过层与层之间作用,不属于共价键。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第99页,99/181,非金属单质普通不与非氧化性,酸作用，但能够被氧化性酸氧化成,高价含氧酸。,有些非金属单质在碱性水溶液中,发生歧化反应。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第100页,100/181,Cl,2,+2 OH,=Cl,+ClO,+H,2,O,4 P+3 NaOH+3 H,2,O =,3 NaH,2,PO,2,+PH,3,也有与碱反应生成 H,2,，如：,Si+2 NaOH+H,2,O =Na,2,SiO,3,+2 H,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第101页,101/181,非金属元素在其所形成含氧酸,中，经常表现出不一样氧化数。,如 H,2,SO,4,中 S 氧化数为 +6，,H,2,SO,3,中 S 氧化数为 +4；,H,3,PO,4,中氧化数为+5，,H,3,PO,3,中氧化数为+3，,H,3,PO,2,中氧化数为+1。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第102页,102/181,2.金属单质,主族金属单质均为金属晶体，金属,单质原子或离子以紧密堆积方式被,自由电子紧紧地束缚在一起，形成较强,内聚力，金属键强度就表示在这种,内聚力上。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第103页,103/181,金属内聚力能够其原子化热来,衡量。,显然原子化热越高，金属内聚力越大，金属键越强，其熔点也就越高。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第104页,104/181,自由电子存在和紧密堆积结,构使金属含有良好导电性、导热,性、延展性以及金属光泽等物理性,质。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第105页,105/181,活泼金属最主要共性，是易,失去最外层电子形成金属正离子，,因而表现出较强还原性。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第106页,106/181,IA，IIA 和 IIIA 族（除 Tl 外）,金属在化学反应中分别显示 +1，+2,价和+3 价。,IVA 和 VA 族金属电子构型,分别为,n,s,2,n,p,2,和,n,s,2,n,p,3,。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第107页,107/181,Ge，Sn，Sb 等在化学反应中有,两种表现：,一是仅失去外层,n,p 电子显示,较低氧化数，,二是失去外层全部,n,s,n,p 电子，,显示与其族数一致氧化数。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第108页,108/181,金属 Tl，Pb，Bi 等在化学反应,中经常失去外层,n,p 电子显示较低,价态，极难失去外层,n,s 电子而,显示高价。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第109页,109/181,总之主族元素伴随周期数增高,6s 轨道中两个电子越难于参加化学,反应，即所谓“惰性电子对”效应。,故 Tl（III），Pb（IV），Bi（V）含有很强氧化性；,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第110页,110/181,In（I），Ge（II），Sn（II），,Sb（III）含有还原性,若能得到 Al（I），Ga（I），,Si（II）化合物，那将是极强还,原剂。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第111页,111/181,主族金属中钠、钾、镁、钙、锶、,钡、铝等为轻有色金属，它们多以氯化,物、硫酸盐、碳酸盐等化合态形式在,自然界存在。,如常见食盐，光卤石、菱镁矿、,重晶石、石膏等。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第112页,112/181,铅、锡、锑、铋等为重有色金,属，在自然界主要形成氧化物和硫,化物，如锡石矿、方铅矿等。,另外还有各种硅酸盐矿物。,锂、铷、铯、铍、镓、铟、铊、,锗等为稀有金属。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第113页,113/181,活泼主族金属单质 Na，K，,Mg，Al 等能够与非金属单质氧气、,卤素等猛烈反应。,活性稍差金属单质在高温下也,能够与反应活性较高非金属单质,发生反应。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第114页,114/181,性质很活泼金属单质，如钠、,钾等在常温下就与水猛烈地反应。,较活泼金属都能够与非氧化,性酸，如盐酸、稀硫酸等发生反应,放出氢气。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第115页,115/181,不过 Ge，Sb，Bi 活泼性较差，,不能与稀盐酸反应生成氢气，只能被,氧化性酸氧化、或在氧化剂存在,下，与非氧化性酸作用。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第116页,116/181,两性金属 Be，Al，Ga，In，Sn等能够与强碱反应，生成氢气，,Be+2 NaOH+2 H,2,O =,Na,2,Be(OH),4,+H,2,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第117页,117/181,17.4.2 主族元素氢化物和氧化物,碱金属及 Ca，Sr，Ba 与氢气在,高温下反应，生成离子型氢化物。离,子型氢化物属于离子晶体，有较高,熔点，熔融时导电,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第118页,118/181,非金属都有正常氧化态氢化,物，它们属于分子型氢化物。这些,共价化合物在通常情况下为气体或,挥发性液体。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第119页,119/181,B,2,H,6,CH,4,NH,3,H,2,O HF,SiH,4,PH,3,H,2,S HCl,AsH,3,H,2,Se HBr,H,2,Te HI,同一主族自上而下这些氢化物热,稳定性逐步减弱、还原性逐步增强；,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第120页,120/181,B,2,H,6,CH,4,NH,3,H,2,O HF,SiH,4,PH,3,H,2,S HCl,AsH,3,H,2,Se HBr,H,2,Te HI,同一周期从左向右热稳定性逐步,增强，还原性逐步减弱。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第121页,121/181,在同一周期中，从左向右氢化物,酸性逐步增强，,B,2,H,6,CH,4,NH,3,H,2,O HF,SiH,4,PH,3,H,2,S HCl,AsH,3,H,2,Se HBr,H,2,Te HI,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第122页,122/181,B,2,H,6,CH,4,NH,3,H,2,O HF,SiH,4,PH,3,H,2,S HCl,AsH,3,H,2,Se HBr,H,2,Te HI,氮族非金属元素氢化物多数是碱；,氧族元素及卤素氢化物大部分是无氧酸。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第123页,123/181,B,2,H,6,CH,4,NH,3,H,2,O HF,SiH,4,PH,3,H,2,S HCl,AsH,3,H,2,Se HBr,H,2,Te HI,在同一族中，自上而下氢化物,酸性逐步增强。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第124页,124/181,主族金属元素在其氧化物中价态,比较简单，因为 IA 和 IIA 族元素电,子构型为,n,s,12,，所以只有与各自族数相,等一个价态，,如 Na,2,O，MgO，Ga,O,3,等。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第125页,125/181,Na,2,O,2,，KO,2,中两种金属价态仍,旧是+1，BaO,2,，Ba(O,2,),2,中金属价态,依旧是+2，只是阴离子形式不一样而已。,IIIA 族元素 Al，Ga 和 In 经常表现,为+3 价态，这是失去,n,s,2,n,p,1,全部价电子,最高价态。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第126页,126/181,IIIA 族 Tl，IVA 族 Pb 和 VA,族 Bi，因为“惰性电子对”效应，其最,高价氧化物因含有很强氧化性而不,稳定，故 Tl（I），Pb（II）Bi（III）,为其氧化物稳定价态。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第127页,127/181,IVA 族，VA 族其它金属元素氧化物基本稳定在两种价态：,一个是失去,n,s,2,n,p,23,全部价电子,最高价态，它们分别等于各自族,数+4 和+5。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第128页,128/181,另一个是仅失去,n,p,23,电子时,价态，分别为 +2 和 +3。比如,IVA 族 SnO,，,SnO,2,，,VA 族 Sb,2,O,3,，,Sb,2,O,5,等。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第129页,129/181,主族非金属元素在其氧化物中价态比较复杂，,VA 族 N 元素氧化物价态最,多，从+1 价到+5 价 5 种价态俱全，,另外 VIIA 族卤素氧化物价态,种类也较为复杂。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第130页,130/181,同一主族价态相同氧化物自上,而下酸性逐步减弱、碱性性逐步增强。,N,2,O,3,P,2,O,3,As,2,O,3,Sb,2,O,3,Bi,2,O,3,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第131页,131/181,同一周期从左向右最高价态氧化,物酸性逐步增强，碱性逐步减弱。,Na,2,O MgO Al,2,O,3,SiO,2,P,2,O,5,SO,3,Cl,2,O,7,同一个元素不一样价态氧化物，,其酸碱性基本规律是高价比低价,酸性强。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第132页,132/181,17.4.3 含氧酸,用“离子势”讨论碱金属和碱土金属氢氧化物碱性。,0.22 金属氢氧化物为碱性,0.22,0.32 金属氢氧化物为两性,0.32 金属氢氧化物为酸性,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第133页,133/181,这一经验规则对于主族非金属,元素也基本适用，部分半径,r,和离,子势算数平方根,数值列于,表中。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第134页,134/181,B(III),C(IV),N(V),r,27,16,13,0.33,0.50,0.62,Al(III),Si(IV),P(V),S(VI),Cl(VII),r,53.5,40.0,38,29,27,0.24,0.32,0.36,0.45,0.51,Ga(III),Ge(IV),As(V),Se(VI),Br(VII),r,62.0,53.0,46,42,25,0.22,0.27,0.33,0.38,0.53,部分主族元素,r,和 值,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第135页,135/181,部分主族元素,r,和 值,In(III),Sn(IV),Sb(V),Te(VI),I(VII),r,80.0,69.0,60,56,53,0.19,0.24,0.29,0.33,0.36,Tl(III),Pb(IV),Bi(V),r,88.5,78,76,0.18,0.23,0.26,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第136页,136/181,从表中数据看出，非金属元,素氧化物水化物 值普通都大,于 0.32，所以它们氧化物水化,物为含氧酸。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第137页,137/181,同一元素不一样氧化态含氧酸，则是高氧化态酸性较强，,比如 HClO,3,值为 0.38，,HClO,4,值为 0.51，,结果说明 HClO,4,酸性更强。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第138页,138/181,含氧酸结构能够用通式,RO,n,（OH）,m,表示,其中,m,为羟基数目，,n,为非羟基氧原子数目。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第139页,139/181,鲍林曾用经验公式：,K,1,=10,5,n,7,表示含氧酸解离常数,K,1,与含氧酸分子中非羟基氧原子数目,n,关系。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第140页,140/181,含氧酸分子中非羟基氧原子数目,n,与解离常数,K,1,关系,含氧酸 正硅酸 磷酸 硫酸 高氯酸,结构式 Si(OH),4,PO(OH),3,SO,2,(OH),2,ClO,3,(OH),n,0 1 2 3,K,1,（计算）10,-7,10,-2,10,3,10,8,K,1,（试验）2.510,-10,7.110,-3,强酸 强酸,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第141页,141/181,含氧酸分子中非羟基氧原子数,目,n,值越大，酸性越强。,因为含氧酸分子中非羟基氧原子,电负性很强，有力地分散了羟基氧原,子上负电，所以将造成 H,+,易于解离。,这是对于鲍林经验公式一个解释。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第142页,142/181,17.4.4 含氧酸盐,1.溶解性,作为离子化合物含氧酸盐，其在水中溶解过程，,首先是离子克服晶格能从晶体中,解离下来，然后形成水合离子。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第143页,143/181,假如在水合过程中放出能量足,以赔偿破坏晶格所需要能量，则溶,解过程焓变,H,为负值，,故,S,为正值溶解过程自发进,行。,化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体课件,第144页,144/181,离子势,值大小既影响晶格,能，又影响水合热。,