化学竞赛无机化学绝密氢和稀有气体省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

氢H稀有气体:氦、氖、氩、氪、氙、氡6种元素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。17.1.1氢气性质H2和O2混合物在常温下点燃会发生爆炸反应。高温下，H2与活泼金属反应，生成金属氢化物高温下H2能还原许各种金属氧化物若某种活泼金属氧化物与氢气混合物共热时不能被还原常温下H2能还原金属Pd氯化物高温下H2也能还原许各种金属卤化物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。许各种金属硫化物，高温下能够被H2还原，比如在特定温度、压力下，采取特定催化剂，H2和CO反应可以合成一些有机化合物17.1.2氢气制备单质硅和氢氧化钠溶液反应也能够制得H2电解水制取H2较纯。工业生产中，H2主要有三种起源：（1）水煤气——主要是H2和CO混合气体。（2）甲烷转化高温且有催化剂作用时，甲烷能够转化为H2和COH2和CO混合气体与水蒸气一同经过500℃Fe2O3在较高压力下，用水吸收掉CO2，得到H2。17.2氢化物BeH2能够利用LiAlH4在乙醚介质中还原铍化合物制得热分解烷基铍也能够制得铍氢化物，MgH2也曾利用LiAlH4还原镁化合物制得，现在工业上已开始用单质直接合成。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%。NaH（s）+H2O（l）——H2（g）+NaOH（aq）离子型氢化物有还原性，能够将CO2还原成CO。乙醚又如氢化钠与硼酸甲酯反应制取NaBH4p区元素与氢生成份子型氢化物。有显碱性，如NH3；有与水反应，如SiH4,B2H6；有与水基本没有作用，如CH4。过渡金属与氢形成金属型氢化物。原子之间空隙被氢原子占有，很轻易形成非整比化合物。倒是整比过渡金属氢化物，如MH1，MH2，MH3等还未制得。17.3稀有气体英国物理学家雷利（Raleighy）发觉：雷利屡次重复自己实验，并坚信这0.006g绝对不是试验误差。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％。该气体不一样任何物质发生反应。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”。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。1895年，他们又从大气中发觉了氦。1898年，拉姆赛等人陆续从液态空气中分离出来氖、氪和氙。17.3.2稀有气体化合物巴特利特曾使O2同六氟化铂反应，生成一个新化合物XeI11170.3kJ·mol－1O2I11175.7kJ·mol－1他认为这说明XePtF6一旦制得，尚能稳定存在。他把等体积PtF6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。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VIIIA族。把原铁系元素和铂系元素作为VIIIB族。2.氙氟化合物生成Xe大过量，防止XeF4生成。若使F2过量，且控制反应时间应短些，将生成XeF4并避免XeF6生成在加热条件下XeF4能够被Xe还原成XeF2：Xe（g）+3F2（g）——XeF6（g）F2和Xe混合气体在光照下，也能够直接化合成XeF2晶体。而XeF6在室温下就能够被氢气还原成Xe：3.氙化合物反应XeF2+2HCl——Xe+Cl2+2HFXeF2水溶液能够将Ce2(SO4)3氧化成Ce(SO4)2，第一次用化学方法制得高溴酸所使用氧化剂也是XeF2水溶液：与水反应，也是Xe化合物主要化学性质。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。能够了解成XeF2先分解出F2，F2再把水氧化。XeF4与水反应更为复杂，反应方程式为其反应机理为两步：②歧化产物分解XeF6+3H2O——XeO3+6HFXeF6+H2O——XeOF4+2HFXeO3+OH－HXeO4－2HXeO4－+2OH－——XeO64－+Xe+O2+2H2OXeO3+O3+2H2O——H4XeO6+O2XeO3+4NaOH+O3+6H2O——Na4XeO6•8H2O+O2XeF6有下面特殊反应在上述反应中包括Xe氟化物、氧化物以及高氙酸盐多为无色或白色晶体，只有XeOF4和XeO3为无色液体。高氙酸盐在低温下与浓硫酸反应，也能够得到固体XeO4将价层电子对互斥理论，用于讨论XeF2分子几何构型配体数2孤电子对数3Xe电子结构式为5s25p6，电子轨道图为XeF2中，Xe一个电子从5p激发到5d，形成sp3d不等性杂化轨道。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。用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论，讨论XeF4分子几何构