无机化学元素

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1、无机化学元素部分四川大学：李瑞祥第一章、氢和稀有气体一、氢一、氢在自然界的分布二、氢的成键特征氢的电子层构型为1s1，电负性为2.2。形成离子键：Na、K、Ca等形成H-，这个离子因有较大的半径(208pm)，仅存在于离子型氢化物的晶体中。一、氢形成共价键1)、H2(非极性)2)、极性共价键H2O,HCl独特的键型1)、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。ZrH1.302)、氢桥键3)、氢键一、氢三、氢的性质和用途H2分子具有高键焓(436kJ.mol-1)和短键长(74pm)，由于

2、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应迅速发生。2H2+O2=2H2O(加热)H2+Cl2=2HCl(光照)一、氢高温下氢是一个很好的还原剂制备许多高纯金属：CuO+H2=Cu+H2OTiCl4+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。一、氢四、氢的制备（化学法、电解法、工业发）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

3、→CO(g)+3H2(g)(1000℃)C(s)+H2O(g)→CO(g)+H2(g)(1000℃)CO(g)+H2O(g)→CO2(g)+H2(g)(高温)一、氢五、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。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。一、氢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

4、金属而显灰色。除LiH、BaH2外，一般都会在熔化前后分解为单质一、氢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)+NaOHTiCl4+4NaH=Ti+4NaCl+2H2↑UO2+CaH2=U+Ca(OH)2一、氢分子型氢化物氢与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等一、氢六、氢能源每公斤燃料燃烧放出的热H2:120918kJC5

5、H12:45367kJ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。第二章、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。一、卤素的通性FClBrI→电子亲合能减小→电负性减小→第一电离能减小→水合热减小→共价半径和离子半径增大→单质氧化性减小→分子离解能减小一、卤素的通性Cl、Br、I都有空的d轨道，其s和p电子可以激发到d轨道参与成键，显示出最高氧化态+7。氧化数为正的化合物都显示出氧化性，尤其是在酸性介质中。二、卤素的成键特征卤素

6、原子最外层电子结构为ns2np5，除F外，其他卤素还可以有空的nd轨道成键，其单质和化合物的成键特征：有一成单p电子，单质双原子分子可以组成一个非极性共价键；获得一电子达到惰性元素稳定电子结构，氧化数为-1.二、卤素的成键特征活泼金属生成离子型化合物；与电负性小的非金属元素化合成极性共价键；配位键除F外，Cl、Br、I可显示正氧化态，氧化数为+1、+3、+5、+7三、卤素单质及性质1、氟氟是最活泼的非金属元素，氟单质是目前已知的最强氧化剂。与金属反应：在高温和低温可以和所有的金属直接反应生成高价氟化物。nF2+2M=2MFn与非金属反应：氟几乎能与所有

7、的非金属（氧、氮除外）直接化合2F2+S=SF4(SF6)2F2+Si=SiF43F2+2P=2PF3(PF5)三、卤素单质及性质甚至极不活泼的稀有气体氙，也能在523K与氟反应生成氟化物：F2+Xe=XeF2(XeF4XeF6)氟是人体必需的痕量元素。氟化物无论是气态、液态还是固态都对皮肤有严重的灼伤，这是由于氟化物的水解产生氟化氢的缘故。2、卤素与水的反应卤素与水的反应类型：X2+H2O=2HX+O2X2+H2O=HX+HXO卤素间的置换反应：卤素单质的氧化能力：F2>Cl2>Br2>I2卤素离子的还原能力:F-

8、、提取和用途氟的制备氟的生产不能使用水溶液电解质，这是由于产生的氟会立即氧化H2O。工业上通常