无机化学稀有气体精品文稿.ppt

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1、无机化学课件稀有气体第1页，本讲稿共45页元素化学丰富多彩的物质世界是由基本的元素及其化丰富多彩的物质世界是由基本的元素及其化合物所组成的。合物所组成的。目前，教科书公布的已发现元素为目前，教科书公布的已发现元素为112种种（实（实际已达到际已达到117种，甚至更多）种，甚至更多），其中，有，其中，有94种种存在于自然界，人工合成元素存在于自然界，人工合成元素20多种，人体多种，人体中含有其中中含有其中60多种。多种。元素化学元素化学即周期系中各族元素的单质及其即周期系中各族元素的单质及其化合物的化学。化合物的化学。特点：特点：它是无机化学的中心内容，下一阶段它是无机化学的中心内容，下一阶段将

2、分区分族简要介绍元素及其常见化合物的将分区分族简要介绍元素及其常见化合物的特点、性质、特点、性质、制备和用途。制备和用途。第2页，本讲稿共45页元素的分类元素的分类普通元素和稀有元素普通元素和稀有元素稀有元素：稀有元素：1.轻稀有金属：轻稀有金属：Li、Rb、Cs、Be；2.高熔点稀有金属：高熔点稀有金属：Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Re；3.分散稀有元素：分散稀有元素：Ga、In、Tl、Ge、Se、Te；4.稀有气体：稀有气体：He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn5.稀土金属：稀土金属：Sc、Y、Lu6.镧系元素和铂系元素：镧系元素和铂系元素：Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt

3、 7.放射性稀有元素：放射性稀有元素：Fr、Ra、Tc、Po、At、Lr8.锕系元素锕系元素第3页，本讲稿共45页元素的丰度元素的丰度定义定义：化学元素在地壳中的含量。化学元素在地壳中的含量。其其含量可用质量分数表示，称为质量含量可用质量分数表示，称为质量Clarke值。也可用原子分数表示，称值。也可用原子分数表示，称为原子为原子Clarke值。值。含量含量：氧氧是含量最高的元素，其次是是含量最高的元素，其次是硅硅，这两种元素的总质量约占地壳的，这两种元素的总质量约占地壳的75%。氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁镁这这8种元素的总质量约占地壳的种元素的总质量约占地壳的

4、99%以上。以上。第4页，本讲稿共45页元素的存在形式元素的存在形式在自然界中只有少数元素以在自然界中只有少数元素以单质单质的形态存的形态存在，大多数元素则以在，大多数元素则以化合态化合态存在，而且存在，而且主要以主要以氧化物、硫化物、卤化物和含氧氧化物、硫化物、卤化物和含氧酸盐酸盐的形式存在。的形式存在。我国矿产资源丰富，其中我国矿产资源丰富，其中钨、锌、锑、钨、锌、锑、锂和稀土元素锂和稀土元素等含量占世界首位，铜、锡、等含量占世界首位，铜、锡、铅、汞、镍、钛、钼等储量也居世界前列。铅、汞、镍、钛、钼等储量也居世界前列。第5页，本讲稿共45页13 氢和稀有气体氢和稀有气体13.1 氢氢13.

5、2 稀有气体稀有气体第6页，本讲稿共45页本章学习要求本章学习要求s区元素共13种，其中有12种金属。p区元素共31种，其中有10种金属。本章主要讨论s区中氢元素和p区中稀有气体（零族）及其化合物。1.了解氢及其同位素。2.熟悉氢原子的成键特征；3.掌握不同类型的氢化物；4.了解储氢合金的用途和制备方法；5.了解稀有气体的性质用途及其氟化物和氧化物。第7页，本讲稿共45页13.1.113.1.1氢的发现氢的发现早在早在1616世纪巴拉赛尔斯发现了氢气体世纪巴拉赛尔斯发现了氢气体,它是硫酸与铁反应生成的一种气体，它是硫酸与铁反应生成的一种气体，17661766年英国物理学家年英国物理学家卡文迪西

6、卡文迪西确认它确认它是一种易燃气体，并称为是一种易燃气体，并称为“易燃空气易燃空气”。到到17871787年，年，拉瓦锡拉瓦锡才将其命名为才将其命名为“HydrogenHydrogen”，“HydroHydro”是希拉文是希拉文“水水”的意思，指出水是氢和氧的化合物。的意思，指出水是氢和氧的化合物。第8页，本讲稿共45页13.1.213.1.2氢的存在氢的存在氢是氢是宇宙宇宙中最丰富的元素，绝大多数中最丰富的元素，绝大多数的氢都是以化合物的形式存在。的氢都是以化合物的形式存在。氢在地壳外层的大气、水和岩石里以氢在地壳外层的大气、水和岩石里以原子百分比占原子百分比占17，仅次于氧而居第，仅次于氧

7、而居第二位二位。氢有三种同位素（氢有三种同位素（氕氕、符号、符号H），（），（氘氘、符号符号D）和（和（氚氚，符号，符号T）。）。第9页，本讲稿共45页同位素的性质同位素的性质因为氢的同位素核外均含有因为氢的同位素核外均含有1个电个电子，所以它们的化学性质基本相同，子，所以它们的化学性质基本相同，但由于它们的质量相差较大，导致但由于它们的质量相差较大，导致了它们的单质和化合物在物理性质了它们的单质和化合物在物理性质上出现差异。上出现差异。第10页，本讲稿共45页13.1.3 13.1.3 氢（氢（H2）的物理性质的物理性质（1 1）氢是）氢是密度最小密度最小的无色无味的气体。的无色无味的气体。

8、（2 2）扩散速度快）扩散速度快，具有很高的导热性。，具有很高的导热性。（3 3）溶于水）溶于水（273273K K时时1 1体积水溶解体积水溶解0.020.02体积氢）。体积氢）。（4 4）熔沸点低）熔沸点低，熔点熔点是是14.014.0K K，沸点沸点为为20.420.4K K。液态氢可以把除氦以外的所有气体冷却为固体。液态氢可以把除氦以外的所有气体冷却为固体。（5 5）易被钯、铂、镍等金属吸收）易被钯、铂、镍等金属吸收，其中钯的吸，其中钯的吸氢能力最强，室温下氢能力最强，室温下1 1体积的粉末状钯可吸收体积的粉末状钯可吸收900900体积的氢。因此这些金属是有关于氢反应体积的氢。因此这些

9、金属是有关于氢反应的优良催化剂。的优良催化剂。第11页，本讲稿共45页13.1.4 13.1.4 氢（氢（H2）的化学性质的化学性质（1）常温下分子氢不活泼。常温下分子氢不活泼。（2）高温下，氢气是一个非常好的还原剂。高温下，氢气是一个非常好的还原剂。能在空气中燃烧生成水。能在空气中燃烧生成水。2H2 O2 2H2O 高温下，能同高温下，能同X2、N2等非金属反应，生成等非金属反应，生成共价型氢化物。共价型氢化物。如：如：3H2 N2 2NH3;H2 Cl2 2HCl 高温下与活泼金属反应，生成金属氢化物。高温下与活泼金属反应，生成金属氢化物。如：如：H2 2Na 2NaH 高温下，能还原许多

10、金属氧化物或金属卤化高温下，能还原许多金属氧化物或金属卤化物为金属。物为金属。如：如：H2 CuOCuH2O第12页，本讲稿共45页（3）在有机化学中，氢可发生在有机化学中，氢可发生加氢反应加氢反应。如：如：H2 C2H4 C2H6 CO+H2 CH3OH（4）发生）发生离解作用离解作用，得到，得到原子氢原子氢。H22H H431 kJmol-1 第13页，本讲稿共45页原子氢的特点原子氢的特点 原子氢结合成分子氢的反应热可以产生高达原子氢结合成分子氢的反应热可以产生高达4273K的温度，这就是常说的的温度，这就是常说的原子氢焰原子氢焰。利用。利用此反应可以焊接高熔点金属。此反应可以焊接高熔点

11、金属。原子氢是一种比分子氢更强的原子氢是一种比分子氢更强的还原剂还原剂。它可。它可以同锗、锡、砷、硫、锑等直接作用生成相应以同锗、锡、砷、硫、锑等直接作用生成相应的氢化物。的氢化物。如：如：As3HAsH3 (胂胂)它还能把某些金属氧化物或氯化物迅速还原它还能把某些金属氧化物或氯化物迅速还原成金属。如：成金属。如：CuCl22HCu2HCl 它甚至还能还原某些含氧酸盐。它甚至还能还原某些含氧酸盐。如：如：BaSO48HBaS4H2O第14页，本讲稿共45页13.1.5 13.1.5 氢气的制备氢气的制备1.实验室制备：实验室制备：实验室由活泼金属和稀酸反应或实验室由活泼金属和稀酸反应或两性金属

12、与碱反应制备，也可用电解法制备两性金属与碱反应制备，也可用电解法制备 如：如：Zn+2H+=H2+Zn2+；Zn+2H2O+2OH-=Zn(OH)42-+H2电解法：电解法：阴极阴极:2H2O+2e =H2+2OH-阳极阳极:4OH-4e =O2+2H2O 2.工业制备：工业制备：天然气裂解法：天然气裂解法：CH4 C+2H2催化剂水煤气法：催化剂水煤气法：C+H2O CO+H2水蒸气转化法：水蒸气转化法：CH4+H2O CO+3H2(g)10731273 K 催化剂催化剂第15页，本讲稿共45页13.1.6 氢原子的成键特征氢原子的成键特征氢原子的价电子层结构型为氢原子的价电子层结构型为1s

13、1，电负性为电负性为2.2。当氢同其他元素的原子化合时，有如下几种成当氢同其他元素的原子化合时，有如下几种成键特征：键特征：1、形成离子键、形成离子键 2、形成共价键、形成共价键 3、独特的键型、独特的键型第16页，本讲稿共45页成键特征成键特征1、形成、形成离子键离子键：当它与电负性很小的活泼金当它与电负性很小的活泼金属反应生成氢化物时，氢从金属原子上获得一属反应生成氢化物时，氢从金属原子上获得一个电子形成个电子形成H-离子离子，例如，例如KH，NaH等。等。2、形成形成共价键共价键：1）形成）形成非极性共价非极性共价键，如，如H2分子。分子。2）形成）形成极性共价极性共价键，一般是与非金属

14、原子，一般是与非金属原子形成的化合物，例如形成的化合物，例如HF分子。分子。第17页，本讲稿共45页3、独特的键型、独特的键型1）金属氢化物金属氢化物：氢原子可以填充到许多过渡金：氢原子可以填充到许多过渡金属晶格的空隙中，形成一类属晶格的空隙中，形成一类非整比非整比化合物，一化合物，一般称之为金属氢化物，例如般称之为金属氢化物，例如ZrH1.30、LaH2.87、TaH0.76和和VH0.56等。等。2）氢桥键氢桥键：在硼氢化合物（如在硼氢化合物（如B2H6）和某些和某些过渡金属配合物（如过渡金属配合物（如HCr(CO)5 2中均存在氢桥中均存在氢桥键。键。B2H6和和HCr(CO)5 2的立

15、体结构的立体结构 氢桥（三氢桥（三中心二电子键）中心二电子键）3）氢键：氢键：在含有强极性共价键的氢化物中，氢在含有强极性共价键的氢化物中，氢原子核上带有部分正电荷，能定向吸引邻近电原子核上带有部分正电荷，能定向吸引邻近电负性高的负性高的F，O，N等原子上的孤电子对而形成等原子上的孤电子对而形成分子间或分子内氢键。分子间或分子内氢键。第18页，本讲稿共45页13.1.7氢化物氢化物分类：依据元素电负性的不同，氢与其分类：依据元素电负性的不同，氢与其他元素能形成他元素能形成 1、离子型或类盐型氢化物、离子型或类盐型氢化物 2、分子型或共价型氢化物、分子型或共价型氢化物 3、金属型或过渡型氢化物、

16、金属型或过渡型氢化物第19页，本讲稿共45页1、离子型氢化物、离子型氢化物 2M+H2=2MH (M=碱金属碱金属)M+H2=MH2 (M=Ca Sr Ba)2H-（融化电解）融化电解）=H2+2e 证明在这类氢化物中的氢是负离子证明在这类氢化物中的氢是负离子LiH 和和CaH2 等是有机合成中常用的还原剂：等是有机合成中常用的还原剂：TiCl4+4NaH=Ti+4NaCl+2 H2(g)UO2+CaH2=U+Ca(OH)2 2CO2 +BaH2（热）热）=2CO+Ba(OH)2第20页，本讲稿共45页离子型氢化物性质离子型氢化物性质不稳定不稳定，遇水反应生成氢气：，遇水反应生成氢气：LiH+

17、H2O=LiOH+H2(g)CaH2+2H2O=Ca(OH)2+2H2(g)根据这一特性，可利用离子型氢化物除去气体或根据这一特性，可利用离子型氢化物除去气体或溶剂中的微量的水分溶剂中的微量的水分。在非水极性溶剂中能同一些缺电子化合物结合在非水极性溶剂中能同一些缺电子化合物结合成成复合氢化物复合氢化物，例如：例如：4LiH+BCl3 LiBH4+3LiCl 用途用途：氢化物被广泛用于无机和有机合成中做：氢化物被广泛用于无机和有机合成中做还原剂和负氢离子的来源，或在野外用做生氢还原剂和负氢离子的来源，或在野外用做生氢剂，其缺点是价格昂贵。剂，其缺点是价格昂贵。第21页，本讲稿共45页2、金属氢化

18、物、金属氢化物金属氢化物是氢原子填充到过渡金属晶格金属氢化物是氢原子填充到过渡金属晶格的空隙中而形成的一类的空隙中而形成的一类非整比化合物非整比化合物，故金，故金属氢化物的一个重要特征是分子式在很多情属氢化物的一个重要特征是分子式在很多情况下达不到计量值，如况下达不到计量值，如 VH0.56,TaH0.76,和和 ZrH1.75等等。d区从第区从第III到第到第VB族的过渡金属元素都能形成族的过渡金属元素都能形成氢化物，但第六副族仅有氢化物，但第六副族仅有Cr能形成氢化物，第能形成氢化物，第八副族八副族Pd要在适当压力下，才与氢形成稳定松要在适当压力下，才与氢形成稳定松散相化合物，散相化合物，

19、Ni只有在高压下才能形成氢化物只有在高压下才能形成氢化物第22页，本讲稿共45页金属氢化物特性金属氢化物特性金属氢化物基本上金属氢化物基本上保留着金属外观特征保留着金属外观特征，例如，例如具有金属的光泽和导电性，但其导电性会随氢具有金属的光泽和导电性，但其导电性会随氢含量的改变而改变。含量的改变而改变。金属氢化物的另一个显著特性是在温度稍有金属氢化物的另一个显著特性是在温度稍有提高时，提高时，H原子会通过固体迅速扩散原子会通过固体迅速扩散。超纯。超纯氢的制备是将普通氢通过氢的制备是将普通氢通过Pd-Ag合金管扩散合金管扩散后而得到的。后而得到的。第23页，本讲稿共45页3.分子型氢化物分子型氢

20、化物该类氢化物主要有三种存在形式：该类氢化物主要有三种存在形式：富电子氢化物富电子氢化物，如：，如：NH3，H2O和和HF等等满电子氢化物满电子氢化物，如：，如：CH4 缺电子氢化物缺电子氢化物，如：乙硼烷，如：乙硼烷B2H6第24页，本讲稿共45页4 4、储氢合金、储氢合金氢能源氢能源（高能燃料、无污染）（高能燃料、无污染）面临三大课题：氢气的制备、氢的储运、面临三大课题：氢气的制备、氢的储运、氢的利用（燃料电池）。氢的利用（燃料电池）。如：宝马汽车公司如：宝马汽车公司2002年生产了氢汽车年生产了氢汽车,时速时速240公里公里,行驶行驶400多公里多公里第25页，本讲稿共45页氢能利用及其

21、燃料电池，已成为氢能利用及其燃料电池，已成为2121世纪能源开世纪能源开发的重要方向之一，高性能储氢合金则是其研发的重要方向之一，高性能储氢合金则是其研发重点。因发重点。因贵金属化合物常作贵金属化合物常作储氢材料储氢材料，而镧，而镧镍等合金是一种替代贵金属的新型储氢材料：镍等合金是一种替代贵金属的新型储氢材料：LaNi5+3H2 LaNi5H6储氢合金储氢合金是指在一定温度和氢气压力下，能可是指在一定温度和氢气压力下，能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。物。因其储氢量大、无污染、安全可靠，且制因其储氢量大、无污染、安全可靠，且制备技术和工艺相

22、对成熟，是目前应用最为广泛备技术和工艺相对成熟，是目前应用最为广泛的储氢材料。的储氢材料。储氢合金主要分为：储氢合金主要分为：镁系镁系(A2B型型)、稀土系稀土系(AB5型型)、钛系钛系(AB型型)和和锆系锆系(AB2型型)4大系列。大系列。第26页，本讲稿共45页储氢合金制合金制备方法方法1）机械粉碎合金化法）机械粉碎合金化法 2）化学合成法）化学合成法 3）脉冲电化学沉积法）脉冲电化学沉积法 4）快速凝固法）快速凝固法5）气态凝聚法）气态凝聚法6）高温熔炼法）高温熔炼法7）置换扩散法）置换扩散法8）氢化燃烧合成法）氢化燃烧合成法第27页，本讲稿共45页13.2 稀有气体稀有气体13.2.1

23、稀有气体的发现稀有气体的发现 13.2.2稀有气体的存在和分离稀有气体的存在和分离 13.2.3稀有气体的性质和用途稀有气体的性质和用途 13.2.4稀有气体的化合物稀有气体的化合物 第28页，本讲稿共45页13.2.1稀有气体的发现稀有气体的发现稀有气体稀有气体:He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn 价电子构型：除了氦为价电子构型：除了氦为1s2外，其余均为外，其余均为ns2np6“第三位小数的胜利第三位小数的胜利”：Ar的发现的发现空气分馏氮：空气分馏氮：1.2572 gL-1 化学法制备氮：化学法制备氮：1.2505gL-1Ar第29页，本讲稿共45页拉姆赛（拉姆赛（Willimas Ra

24、msay），），英国化学家，稀英国化学家，稀有气体元素的主要发现者。有气体元素的主要发现者。1852年年10月生于月生于格拉斯歌市，格拉斯歌市，1866年进入格拉斯歌大学文学年进入格拉斯歌大学文学系学习文学，系学习文学，17岁时曾担任过分析化学助手，岁时曾担任过分析化学助手，从此对化学产生浓厚兴趣，从此对化学产生浓厚兴趣，1870年留学德国，年留学德国，1872年，获得博士学位，当时年几仅年，获得博士学位，当时年几仅19岁。岁。1880年年28岁的拉姆赛被聘为伦敦大学教授岁的拉姆赛被聘为伦敦大学教授.拉姆赛不仅是一位科学家，而且还是一位语拉姆赛不仅是一位科学家，而且还是一位语言文学家。他既精通

25、英语，也能纯熟地用德言文学家。他既精通英语，也能纯熟地用德语演讲，他既可用法语侃侃而谈，也可用意语演讲，他既可用法语侃侃而谈，也可用意大利语交往。拉姆赛于大利语交往。拉姆赛于1912年退休，但仍然年退休，但仍然在家中进行科学研究，直到在家中进行科学研究，直到1916年年7月月23 日在日在英国的白金汉郡病逝，享年英国的白金汉郡病逝，享年64岁。岁。第30页，本讲稿共45页13.2.2稀有气体的存在和分离稀有气体的存在和分离存在：存在：每每1000L空气中约含空气中约含9.3 L氩，氩，18 mL氖，氖，5 mL氦和氦和0.8 mL氙，所以液化氙，所以液化空气是提取稀有气体的主要原料。空气是提取

26、稀有气体的主要原料。分离分离:液态空气液态空气分馏分馏,分馏分离分馏分离:C吸附吸附O2；NaOH吸附吸附CO2；赤热赤热Cu丝微量丝微量O2，热热Mg屑微量屑微量N2。第31页，本讲稿共45页13.2.3稀有气体的性质和用途稀有气体的性质和用途物理性质物理性质：He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn 第一电离能由大到小 mp.bp.由小到大水中溶解度由小到大气体密度由小到大化学性质：化学性质：很难与其他元素发生化学反应，以至于很难与其他元素发生化学反应，以至于长期以来被称为长期以来被称为“惰性元素惰性元素”。第32页，本讲稿共45页19621962年，年，2929岁的英国化学家巴特利特岁的英国化

27、学家巴特利特（N.BartlettN.Bartlett）在研究铂的氟化合物时在研究铂的氟化合物时，曾将，曾将O2分子同六氟化铂反应而生成一种新的化合物分子同六氟化铂反应而生成一种新的化合物O2+PtF6-。当时他联想到氙（当时他联想到氙（Xe）的第一电离能）的第一电离能（1171.5kJmol-1）同氧分子的第一电离能（同氧分子的第一电离能（1175.7 kJmol-1）相近，可能相近，可能PtF6也能氧化也能氧化Xe。此此外，他又估算了外，他又估算了XePtF6的晶格能，发现只比的晶格能，发现只比O2 PtF6 的晶格能小的晶格能小41.84 kJmol-1。这说明这说明XePtF6一旦制得

28、，就能稳定存在。他按此理论一旦制得，就能稳定存在。他按此理论分析进行实验，把等体积的分析进行实验，把等体积的PtF6蒸汽和蒸汽和Xe混合混合起来，使之在室温下反应，结果获得一种淡红起来，使之在室温下反应，结果获得一种淡红色的固体色的固体Xe PtF6 。从此，从此，“惰性气体惰性气体”改名改名为为“稀有气体稀有气体”，揭开了元素化学的新篇章。，揭开了元素化学的新篇章。第33页，本讲稿共45页稀有气体的用途稀有气体的用途氦氦氦氦是目前已知的沸点最低的物质，可作超低温冷却剂；液是目前已知的沸点最低的物质，可作超低温冷却剂；液氦在温度小于氦在温度小于2.2K时，是一种超流体，具有超导性和低时，是一种

29、超流体，具有超导性和低粘性，对于研究和验证量子理论有重要的意义。粘性，对于研究和验证量子理论有重要的意义。氦不燃烧，密度又小，故用它来代替氢气充填的气球，不氦不燃烧，密度又小，故用它来代替氢气充填的气球，不仅效果好而且比氢气更为安全；仅效果好而且比氢气更为安全；氦在血液中溶解度比氮小得多，所以可以利用氦在血液中溶解度比氮小得多，所以可以利用“氦空气氦空气”（He占占79%，O2占占21%）代替空气供潜水员呼吸，以防止）代替空气供潜水员呼吸，以防止潜水员潜水员“气塞病气塞病”；氦的光谱线可被用做划分分光器刻度的标准；氦的光谱线可被用做划分分光器刻度的标准；作惰性保护气用于核反应堆热交换器；作惰性

30、保护气用于核反应堆热交换器；还可制作氦、氖气体激光器。还可制作氦、氖气体激光器。第34页，本讲稿共45页氖、氩、氪、氙、氡的用途氖、氩、氪、氙、氡的用途氖氖在电场作用下可产生美丽的红光，所以它被广泛地用来制造在电场作用下可产生美丽的红光，所以它被广泛地用来制造霓虹灯（氖灯）或仪器中的指示灯；霓虹灯（氖灯）或仪器中的指示灯；氩氩具有热传导系数小、惰性和绝缘性，用作保护气氛；具有热传导系数小、惰性和绝缘性，用作保护气氛；氙氙气能发出强烈的白光，利用氙的这一特性，它被用来气能发出强烈的白光，利用氙的这一特性，它被用来制作有制作有“人造小太阳人造小太阳”之称的高压长弧氙灯，由于这种氙灯特之称的高压长弧

31、氙灯，由于这种氙灯特别亮，常被用作电影摄影、舞台和运动场所等地方的照明；别亮，常被用作电影摄影、舞台和运动场所等地方的照明；氪和氙氪和氙的同位素在医学上被用来测量脑血流量和研究肺功能、的同位素在医学上被用来测量脑血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量等；计算胰岛素分泌量等；氡氡本身也具有放射性，如果被吸入体内将危害人的健康。本身也具有放射性，如果被吸入体内将危害人的健康。第35页，本讲稿共45页13.2.4稀有气体的化合物稀有气体的化合物氙的主要化合物及性质氙的主要化合物及性质:XeF2 XeF4 XeOF2 XeF6不稳定不稳定 稳定稳定 勉强稳定勉强稳定 稳定稳定 直线直线 平面四方形平面四

32、方形 变形八面体变形八面体 无色晶体无色晶体 无色晶体无色晶体 无色晶体无色晶体 无色晶体无色晶体氙的氟化物合成和性质：氙的氟化物合成和性质：XePtF6(红色晶体红色晶体)思思路：已合成路：已合成 O2PtF6第36页，本讲稿共45页氙氙的的氟化物氟化物性质性质1.强氧化性强氧化性:氧化能力按氧化能力按 XeF2XeF4XeF6顺序递增顺序递增高溴酸钠就是用高溴酸钠就是用XeF2作氧化剂才首次制得成功的作氧化剂才首次制得成功的NaBrO3+XeF2+H2O NaBrO4+2HF+Xe2.与水反应：与水反应：氙氟化物与水反应活性不同氙氟化物与水反应活性不同2XeF2+2H2O =2Xe+4HF

33、+O2(在碱中迅速反应在碱中迅速反应)XeF4,XeF6在水中反应生成氧化物在水中反应生成氧化物 6XeF4+12H2O2XeO3+4Xe+3O2+24HF XeF6+3H2OXeO3+6HF XeF6+H2OXeOF4+2HF (不完全水解)第37页，本讲稿共45页XeF2性性质制备：制备：Xe(g)+F2(g)=XeF2(g)性质：性质：XeF2是强氧化剂，能与卤素离子是强氧化剂，能与卤素离子和氢等还原性物质反应：和氢等还原性物质反应：XeF2+2I-=Xe+I2+2F-XeF2+H2=Xe+2HF XeF2不稳定，遇水分解生成氙：不稳定，遇水分解生成氙：2XeF2+2H2O=2Xe+O2

34、+4HF第38页，本讲稿共45页XeF4性质性质制备：如果使氟过量至制备：如果使氟过量至XeF2=15，在在873K温度和温度和6.18 105Pa压强下氙和氟反应，可制得压强下氙和氟反应，可制得到到XeF4：Xe(g)+2F2(g)=XeF4(g)性质：性质：XeF4也是一种也是一种强氧化剂强氧化剂，能氧化许多低，能氧化许多低价态物质：价态物质：XeF4+2H2=Xe+4HF XeF4+4Hg=Xe+2Hg2F2 XeF4+Pt=Xe+PtF4XeF4遇水发生遇水发生歧化反应歧化反应：6XeF4+12H2O=2XeO3+4Xe+24HF+3O2第39页，本讲稿共45页XeF6性质性质制备：如

35、果再增加氟的比例，使制备：如果再增加氟的比例，使XeF2=120，在在573K温度和温度和6.18 105Pa压强下氙和氟反应，压强下氙和氟反应，可制得可制得XeF6：Xe(g)+3F2(g)=XeF6(g)上述反应不能在玻璃容器中进行反应，因为生成上述反应不能在玻璃容器中进行反应，因为生成的的XeF6可与可与SiO2反应：反应：2XeF6+SiO2=2XeOF4+SiF4 XeF6遇水猛烈反应，低温下水解比较平稳。遇水猛烈反应，低温下水解比较平稳。XeF6不完全水解时，其产物为不完全水解时，其产物为XeOF4：XeF6+H2O=XeOF4+2HF 完全水解时产物为完全水解时产物为XeO3：X

36、eF6+3H2O=XeO3+6HF第40页，本讲稿共45页XeF2、XeF4、XeF6都是优良而且温和的氟都是优良而且温和的氟化剂。例如：化剂。例如：XeF6+C6H6=C6H5F+HF+Xe XeF2+IF5=IF7+Xe XeF4+2CF3CFCF3=2CF3CF2CF3+Xe氙的氟化物与互卤化物一样，通过氙的氟化物与互卤化物一样，通过F-离子与离子与带相反电荷离子的缔合，与路易斯酸反应形带相反电荷离子的缔合，与路易斯酸反应形成阳离子氙的氟化物：成阳离子氙的氟化物：XeF2+SbF5=XeF+SbF6-第41页，本讲稿共45页氙的含氧化合物氙的含氧化合物目前已知氙的含氧化合物主要有目前已知

37、氙的含氧化合物主要有XeO3，XeO4以以及氙酸盐和高氙酸盐等。及氙酸盐和高氙酸盐等。1）制备）制备：氙的各种氧化物主要由氟化物水解、：氙的各种氧化物主要由氟化物水解、氧化物进一步氧化或由氟化物转化等方法制备：氧化物进一步氧化或由氟化物转化等方法制备：XeO3+2XeF6=3XeOF4 XeOF4+XeO3=2XeO2F2 XeO3+OH-=HXeO4-2HXeO4-+2OH-=XeO64-+Xe+O2+2H2O 2H2XeO62-+2H+=2HXeO42-+O2+2H2O 2O3+XeO3+4OH-=XeO64-+O2+2H2OXe第42页，本讲稿共45页三氧化氙三氧化氙(XeO3)白色固体

38、，在水中有极好的溶解性，故极易潮解，白色固体，在水中有极好的溶解性，故极易潮解，其水溶液浓度最高可达其水溶液浓度最高可达4 molL-1。XeO3在水中以在水中以分子状态存在，故其溶液不导电。分子状态存在，故其溶液不导电。具有很强的氧化性，与有机物混合容易爆炸，能具有很强的氧化性，与有机物混合容易爆炸，能将盐酸氧化成氯气，将将盐酸氧化成氯气，将Fe2+氧化成氧化成Fe3+，将将Br-氧氧化成化成BrO3-，将将Mn2+氧化成氧化成MnO4-，将有机物将有机物（醇羧酸）氧化成（醇羧酸）氧化成CO2，将将NH3氧化成氧化成N2。第43页，本讲稿共45页在碱性溶液中表示出弱酸性质：在碱性溶液中表示出

39、弱酸性质：XeO3+OH-HXeO4-并缓慢歧化：并缓慢歧化：2HXeO4-+2OH-XeO64-+Xe+O2+2H2O 制备：在制备：在XeO3水溶液中通入臭氧水溶液中通入臭氧O3后，用碱中和，可制得后，用碱中和，可制得Na4XeO62H2O、Na4XeO66H2O、Na4XeO68H2O和和K4XeO69H2O等等A及及A族金属的高氙酸盐。族金属的高氙酸盐。在在XeO3水溶液中加入水溶液中加入Ba(OH)2溶液，可以得到溶液，可以得到BaXeO61.5H2O沉淀。高氙酸盐也是一种很强的氧化剂沉淀。高氙酸盐也是一种很强的氧化剂第44页，本讲稿共45页本章小结本章小结本章介绍了氢元素的同位素种类和氢成本章介绍了氢元素的同位素种类和氢成键的主要方式，氢化物的类型、制备方键的主要方式，氢化物的类型、制备方法和主要的化学性质，以及在储氢材料法和主要的化学性质，以及在储氢材料制备的应用。本章还介绍了稀有气体的制备的应用。本章还介绍了稀有气体的发现、存在和分离方法和主要用途，介发现、存在和分离方法和主要用途，介绍了稀有气体化合物的种类、制备方法绍了稀有气体化合物的种类、制备方法和主要化学性质。和主要化学性质。第45页，本讲稿共45页