化学竞赛无机化学绝密课件 氢和稀有气体.ppt

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1、氢H氢在地壳中的质量含量为0.152%第10位。大气中少量的氢气H2O，及其他无机化合物和有机化合物中化合态的氢第十七章氢和稀有气体稀有气体:氦、氖、氩、氪、氙、氡6种元素氩的丰度最高,在地壳中的质量分数为1.210－4%，列第56位。其次是氦、氖、氪、氙稀有气体主要从液化空气中获得，其中氦的重要来源是天然气。氡是镭等放射性元素蜕变的产物，在自然界中痕量存在。17.1.1氢气的性质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℃。H2和O2的混合物在常温下点燃会发生爆炸反应。H2和Cl2的混合物在光照下爆炸化合。H2

2、和F2的混合物在没有光照时亦将爆炸化合。高温下，H2与活泼金属反应，生成金属氢化物H2+2Na——2NaHH2+Ca——CaH2高温下H2能还原许多种金属氧化物CuO+H2——Cu+H2OWO3+3H2——W+3H2O若某种活泼金属的氧化物与氢气的混合物共热时不能被还原CaO+Mg+H2——CaH2+MgO向体系中加入一种不与氢气化合成氢化物的还原性金属，则可以生成前一种金属的氢化物。常温下H2能还原金属Pd的氯化物PdCl2+H2——Pd+2HCl利用这个反应可以检测H2的存在。高温下H2也能还原许多种金属卤化物TiCl4+2H2——Ti+4HCl不能被氢气还原的卤化物，

3、若其中的金属可以生成氢化物，那么就可以用一种不与氢气生成氢化物的还原性金属做还原剂，来生成前一种金属的氢化物。2LiCl+Mg+H2——2LiH+MgCl2许多种金属硫化物，高温下可以被H2还原，例如>900℃FeS2+2H2——Fe+2H2S在特定的温度、压力下，采用特定的催化剂，H2和CO反应可以合成一些有机化合物CO+2H2————CH3OH（g）Cu，ZnO17.1.2氢气的制备实验室制H2常采用稀盐酸与金属锌反应的方法。但是由于金属锌中有时含有砷化物、磷化物等杂质，致使制得的H2不纯。单质硅和氢氧化钠溶液反应也可以制得H2Si+2NaOH+H2O——Na2SiO3

4、+2H2电解水制取的H2较纯。由于碱较盐酸便于携带，且反应温度不高，因此这种方法适于野外操作的需要。工业生产中，H2主要有三种来源：（2）甲烷的转化（3）高温下水蒸气与碳化钙反应（1）水煤气（1）水煤气——主要是H2和CO的混合气体。将水蒸气通入红热炭层C+H2O——CO+H2（2）甲烷的转化高温且有催化剂作用时，甲烷可以转化为H2和COCH4+CO2——2CO+2H2CH4+H2O——CO+3H2H2和CO的混合气体与水蒸气一同通过500℃的Fe2O3H2O+CO——H2+CO2H2O中的H元素转化成H2，同时CO转化成易于分离的CO2在较高的压力下，用水吸收掉CO2，得

5、到H2。（3）高温下水蒸气与碳化钙反应CaC2+5H2O——CaCO3+CO2+5H217.2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BaH2较稳定。BeH2可以利用LiAlH4在乙醚介质中还原铍的化合物制得CH32Be+LiAlH4——BeH2+LiAlH2CH32（）（）热分解烷基铍也可以制得铍的氢化物，（C4H9）2Be=====BeH2+2C4H8加热此法制得的氢化铍不纯。MgH2也曾利用LiAlH4还原镁的化合物制得，现在工业上已开始用单质直接合成。具体做法是：将金属镁置于380400℃的高温球磨机中直接氢化，以确保镁的新鲜表面和反应温度，产品纯

6、度可达97%。NaH（s）+H2O（l）——H2（g）+NaOH（aq）离子型氢化物反应活性的差别很大，例如与水的作用，NaH与水剧烈反应而CaH2与水很温和地反应产生H2。离子型氢化物有还原性，可以将CO2还原成CO。加热2CO2+BaH2——2CO+BaOH2（）乙醚4LiH+AlCl3——LiAlH4+3LiCl2LiH+B2H6——2LiBH4乙醚离子型氢化物可以与缺电子型化合物反应又如氢化钠与硼酸甲酯反应制取NaBH4这类反应不能在水中进行的。250℃CH3O3B+4NaH——NaBH4+3NaOCH3（）p区元素与氢生成分子型氢化物。分子型氢化物种类很多，在水中

7、的性质差别也很大。有的显碱性，如NH3；有的与水反应，如SiH4,B2H6；有的与水基本没有作用，如CH4。有的在水中发生酸式解离，如HCl完全解离，而H2S部分解离。过渡金属与氢形成金属型氢化物。它不仅保持金属晶体的形貌，而且其中金属原子的排列也与金属单质中一样。原子之间的空隙被氢原子占有，很容易形成非整比化合物。倒是整比的过渡金属氢化物，如MH1，MH2，MH3等尚未制得。如LuH2.2，ZrH1.75，VH0.56均已制得。17.3稀有气体17.3.1稀有气体的发现周期表中零族的6种稀有气体元素是在1894~