第13章-8氢-近代化学导论课件.ppt
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社教学要求：第13章-8 氢1.1.熟悉氢原子的成键特征；熟悉氢原子的成键特征；2.2.掌握氢的三种同位素及单质和化合物的一般掌握氢的三种同位素及单质和化合物的一般性质；性质；3.3.掌握氢化物的一般类型及化学性质，了解一掌握氢化物的一般类型及化学性质，了解一些储氢材料的性质；些储氢材料的性质；4.4.熟悉氢作为二级能源的重要性。熟悉氢作为二级能源的重要性。高等教育出版社 高等教育电子音像出版社教学内容：一、氢在周期表中的位置二、氢的同位素三、氢的成键特征四、正氢和仲氢五、氢化物六、氢能源第13章-8 氢高等教育出版社 高等教育电子音像出版社一、氢在周期表中的位置氢与碱金属、卤素和碳族的性质都不相同，在周期表中很难 氢与碱金属、卤素和碳族的性质都不相同，在周期表中很难把它放的一个合适位置上。在本课程中，按原子序数把氢放 把它放的一个合适位置上。在本课程中，按原子序数把氢放在第 在第I IA A族元素的位置上。族元素的位置上。H H H H高等教育出版社 高等教育电子音像出版社二、氢的同位素原子质量数 原子质量数 A A=质子数 质子数+中子数 中子数原子序数 原子序数 Z Z=质子数 质子数核子 核子nucleon nucleon原子核内质子和中子总数的统称；原子核内质子和中子总数的统称；核素 核素nuclide nuclide具有确定质子数和中子数的原子核所对应 具有确定质子数和中子数的原子核所对应的原子称为核素；的原子称为核素；同位素 isotope isotope 具有相同的原子序数，但质量数不 具有相同的原子序数，但质量数不同 同(或中子数不同 或中子数不同)的核素，统称为同位素。的核素，统称为同位素。质子 质子proton proton（p p）中子 中子neutron neutron（n n）原子核 原子核 XAAZZ高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社二、氢的同位素氢和氘的物理性质 氢和氘的物理性质物理性质 物理性质 H H2 2氢 氢 D D2 2氘 氘熔点 熔点/K/K 14 14 18 18沸点 沸点/K/K 20 20 23 23熔化热 熔化热/（kJmol kJmol-1-1）117 117 219 219蒸发热 蒸发热/（kJmol kJmol-1-1）904 904 1227 1227升华热 升华热/（kJmol kJmol-1-1，14K 14K）1029 1029 1427 1427蒸气压 蒸气压/mmHg/mmHg 54 54 5.8 5.8由于氢和氘存在很大的质量差别，它们在物理性质上的差别要比其他元 由于氢和氘存在很大的质量差别，它们在物理性质上的差别要比其他元素同位素之间的差别大得多；在化学性质上的差别仅表现在反应的平衡 素同位素之间的差别大得多；在化学性质上的差别仅表现在反应的平衡常数和反应速率上，如氢在被表面吸附的速率和与卤素反应的速率均比 常数和反应速率上，如氢在被表面吸附的速率和与卤素反应的速率均比氘快，因为氢的活化能比氘低。氘用作 氘快，因为氢的活化能比氘低。氘用作标记原子 标记原子(labeled atom labeled atom)。高等教育出版社 高等教育电子音像出版社二、氢的同位素轻水和重水的物理性质 轻水和重水的物理性质物理性质 物理性质 H H2 2O O轻水 轻水 D D2 2O O重水 重水密度 密度/（g mL g mL-1-1,298K,298K）0.917 0.917 1.017 1.017冰点 冰点/K K 273 273 277 277沸点 沸点/K K 373 373 374 374密度最大时的温度 密度最大时的温度/K K 277 277 285 285介电常数（介电常数（293K 293K）82 82 80.5 80.5100g 100g水中 水中NaCl NaCl的溶解度 的溶解度/(g,298K)(g,298K)35.9 35.9 30.5 30.5100g 100g水中 水中BaCl BaCl2 2的溶解度 的溶解度/(g,298K)(g,298K)35.7 35.7 28.9 28.9对水进行电解，释放氢的速率比释放氘的速率快 对水进行电解，释放氢的速率比释放氘的速率快6 6倍，反复电解可以富 倍，反复电解可以富集重水；由于重水具有较小的介电常数，离子型化合物在重水中的溶解 集重水；由于重水具有较小的介电常数，离子型化合物在重水中的溶解度比在水中的小；重水能够发生水的一切反应，主要用于核反应。度比在水中的小；重水能够发生水的一切反应，主要用于核反应。高等教育出版社 高等教育电子音像出版社1.1.失去电子，形成质子，如失去电子，形成质子，如HH33OO+三、氢的成键特征2.2.获得电子，形成负氢离子获得电子，形成负氢离子HH，如，如NaHNaH3.3.共用电子对，形成共价键，如共用电子对，形成共价键，如HClHCl4.4.形成氢键，如形成氢键，如BB22HH66高等教育出版社 高等教育电子音像出版社高等教育出版社 高等教育电子音像出版社氢化物的分类氢化物的分类五、氢化物离子型（类盐型）氢化物 离子型（类盐型）氢化物 NaH NaH，CaH CaH2 2，LiAlH LiAlH4 4 复合氢化物 复合氢化物金属型（过渡型）氢化物 金属型（过渡型）氢化物 PdH PdH，CrH CrH2 2，LaNi LaNi5 5H H6 6 储氢材料 储氢材料 共价型（分子型）氢化物 共价型（分子型）氢化物 B B2 2H H6 6，CH CH4 4，NH NH3 3，H H2 2O O，HF HF高等教育出版社 高等教育电子音像出版社氢气是 氢气是二级能源，二级能源，燃烧产生大量热，是高能燃料。因要取 燃烧产生大量热，是高能燃料。因要取得氢，必须用来自一级能源 得氢，必须用来自一级能源(石油、煤炭、太阳能或原子能 石油、煤炭、太阳能或原子能)取得的能量，并把这种能量转化为电能，再用电解水等方 取得的能量，并把这种能量转化为电能，再用电解水等方法分解水而产生氢气。用氢气作燃料的最大优点是不会造 法分解水而产生氢气。用氢气作燃料的最大优点是不会造成污染，它唯一的燃烧产物是水。成污染，它唯一的燃烧产物是水。六、氢能源氢气的发生 氢气的发生 光解水还达不到生产的规模 光解水还达不到生产的规模氢气的存储 氢气的存储 存储和运输是氢能源的重要研究课题 存储和运输是氢能源的重要研究课题 氢能源的利用 氢能源的利用氢能源研究的三大课题氢能源研究的三大课题高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
