1、第九章元素概论 氢、稀有气体
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Wjhx-09元素概论资料
研4 究1K9 中C20a 心2S1c(G2T2iSI2V)3，C2由4r M德25n 国F26e化C27学o 2N家8i C2P9u.AZ30nrmG31abG3r2euAs33tse3Sr4e领B35r导K36r
的5 多37 国38 科39学40家4研1 究42 组43人4工4 合45 成46。47194986年49 250月591 日52 又53合54
成6 R了55b 1S516r 257号Y71- 元Z72r 素N73b。M74o
Tc 75
Ru 76
Rh 77
Pd 78
Ag 79
Cd 80
In Sn Sb Te 81 82 83 84
I Xe 85 86
Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
轻稀有元素 铂系元素 稀土元素 分散稀有元素
稀有气体 高熔点稀有元素 红色字 放射性稀有元素
9-1-3 元素在自然界中的存在形态
单质 气态非金属单质:如N2、O2等
存 (游离态)固态非金属单质：如C、S等
在
金属单质: 如Hg、Au及Ag等
形
态
氧化物、硫化物、卤化物、
化合物 (化合态)
碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、
7
87
88
89103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
Fr Ra An Rf Db Sg Bh Hs Mt Uun Uuu Uub
9-1-2 元素的分类
ⅠA
0
1
1 H
ⅡA
ⅢA
Ⅳ A
ⅤA
氢和稀有气体
金属型氢化物
(1) 大部分是用单质直接化合的方法制备。 大部分是用单质直接化合的方法制备。 (2) 都有金属的电传导性和显有其他金属性质如磁性。 都有金属的电传导性和显有其他金属性质如磁性。 (3) 金属 Pt不能形成氢化物，但对加氢反应具有催化作用。 不能形成氢化物， 不能形成氢化物 但对加氢反应具有催化作用。
存在形式
●
缺电子氢化物， 缺电子氢化物，中心原子 未满８电子构型。 未满８电子构型。
B2H6
●
满电子氢化物，中心原子 满电子氢化物， 价电子全部参与成键。 价电子全部参与成键。
CH4
●
富电子氢化物， 富电子氢化物，中心原子 成键后有剩余未成键的孤 电子对. 电子对
NH3
金属型氢化物
CuH，ZnH2 ，
XeF6与氧化物之间的复分解反应可使本身转化为氧化 物： XeF6(s) + 3 H2O(l) 2 XeF6(s) + 3 SiO2 (s) XeO3(aq) + 6 HF(g) 2 XeO3(s) + 3 SiF4(g)
− 氧阴离子 H 氧化的过程中缓慢分解生 XeO4在歧化并使 H2O氧化的过程中缓慢分解生
易爆炸，碱性水溶液中Xe（ 吸能化合物 XeO3 易爆炸，碱性水溶液中 （Ⅵ）的
成高氙酸根离子 XeO4− Xe: : 6和 XeO3 +
pH﹥10 ﹥ OH-
− +OHH XeO4
XeO4−+ Xe + O2 + H2O 6
价层电子对互斥理论对氙的 化合物的空间结构的描述
XeF2(直线型 直线型) 直线型
氢的制备（每年估计达 氢的制备（每年估计达500×109m3 ） ×
教学课件第九章s区元素概述讲解
§9-3 氧化物和氢氧化物
一、氧化物
Na2O2＋2H2O＝H2O2＋2NaOH 2H2O2＝2H2O＋O2↑
2MO2＋2H2O＝O2＋H2O2＋2MOH
与水反应
2MO3＋2H2O＝2O2＋H2O2＋2MOH
M2O+CO2 = M2CO3
与CO2反应
2M2O2+CO2==2M2CO3+O2 4MO2＋2CO2＝2M2CO3＋3O2
盐类的溶解性和热稳定性。〉 §9-4 锂，铍的特殊性和对角线规则。
§9-1 s区元素概述
第IA族包括锂、 钠、钾、铷、铯 和钫六种元素， 由于它们的氢氧 化物都是易溶于 水的强碱，所以 称它们为碱金属 元素。其中钫是 放射性元素。
ⅠA ⅡA
Li Be Na Mg K Ca Rb Sr Cs Ba Fr Ra
同一周期的金属氢Biblioteka 化物，从右到左碱 性增强。一、晶型
§9-4 盐类
碱金属和碱土金属离子型晶体大多数为NaCl型和CsCl型
面心立方构型，配位数均为6 简单立方构型，配位数均为8
§9-4 盐类
二、溶解性
碱金属盐类易溶，少数难溶：
锂盐：氟化锂 LiF、碳酸锂Li2CO3、 磷酸锂Li3PO4.5H2O 钠盐：六羟基锑酸钠 Na[Sb(OH)6] （白）
碱金属可以用小刀切割，具有金属光泽，但 很快会被氧化而失去光泽 。
成键特征
§9-1 s区元素概述
1、以离子键为主，ⅠA族是离子键特征最强 的元素，其次是ⅡA族；
2、可以形成共价化合物的元素是：Li、Be、 Mg等，气态的Na2、Cs2也是共价分子。
§9-2 单质的化学性质
单质的物理性质
碱金属特殊物理性质： 密度小 钾钠保存于煤油中，锂保存于蜡中。 硬度小 用小刀可以切割它们。
无机化学第九章元素概论
2.主要存在于矿物和天然水系中
我国的矿物资源非常丰富,已探明的达148种
W、Li、Sb、Zn及稀土居世界之首
稀土矿总储量占世界的80%
9-2 元素的自然资源
1.在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2.主要存在于矿物和天然水系中 Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be
1800℃
Zr(纯) + 2I2
3.电解法
用于制备活泼金属和非金属
如 H2和Cl2的制取
电解
2NaCl + 2H2O
2NaOH + H2↑+ Cl2↑
成6 R了55b 15S61r 257Y号71- 元Z72r 素N73b。M74o
Tc 75
Ru 76
Rh 77
Pd 78
Ag 79
Cd 80
In Sn Sb Te I Xe 81 82 83 84 85 86
Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
5 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6
55
56
5771
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81 82 83 84 85 86
据重离子研究中心介绍，他们于1996年在粒子加速器中用锌离子轰击铅靶首次成功合 成了第112号化学元素的一个原子，2002年重复相同的实验又制造出一个第112号化学元素 的原子。此后，日本的一个研究机构于2004年也合成了这种元素的两个原子，从而证实了 新元素的发现。
我国的矿物资源非常丰富,已探明的达148种
W、Li、Sb、Zn及稀土居世界之首
稀土矿总储量占世界的80%
9-2 元素的自然资源
1.在地壳中分布最广的10种元素为： O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti
2.主要存在于矿物和天然水系中 Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be
1800℃
Zr(纯) + 2I2
3.电解法
用于制备活泼金属和非金属
如 H2和Cl2的制取
电解
2NaCl + 2H2O
2NaOH + H2↑+ Cl2↑
成6 R了55b 15S61r 257Y号71- 元Z72r 素N73b。M74o
Tc 75
Ru 76
Rh 77
Pd 78
Ag 79
Cd 80
In Sn Sb Te I Xe 81 82 83 84 85 86
Cs Ba Ln Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
5 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54
Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6
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5771
72
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81 82 83 84 85 86
据重离子研究中心介绍，他们于1996年在粒子加速器中用锌离子轰击铅靶首次成功合 成了第112号化学元素的一个原子，2002年重复相同的实验又制造出一个第112号化学元素 的原子。此后，日本的一个研究机构于2004年也合成了这种元素的两个原子，从而证实了 新元素的发现。
氢-稀有气体专业知识
D
分之一，主要是核衰变旳产物。
3
二、氢旳物理性质
• 氢是密度最小旳无色无味旳气体 • 扩散速度快，因而具有很高旳导热性 • 微溶于水（一体积水在273K时溶解0.02体积氢） • 沸点低，是20.4K，液态氢能够把除氦以外旳
全部气体冷却为固体 • 易被钯、铂、镍等金属吸收，其中钯旳吸氢能
力最强，室温下一体积旳粉末状钯可吸收900 体积旳氢。所以这些金属是有有关氢反应旳优 良催化剂。
As价电子数：5
AsO43-
其他原子提供旳单键电子数：0（氧原子与 中心原子是以双键结合）
负电荷数：3
所以As旳价电子对数 = （5 + 3）÷2 =4
２、根据价电子对数拟定价电子对电子构型
如出现奇数电子时，将此电子也看成电子对来看待。
AsO43-旳电子对构型是四面体，因为配位原子数 （氧）也是4，所以它旳分子构型也是四面体 15
才开始制得成功，是巴特
列在发觉O2和六氟化铂能 发生反应旳试验事实后受
到启发。
因为O2旳第一电离能(1175.7kJ·mol-1)
和氙旳第一电离能(1171.5kJ·mol-1) 非常接近，于是想到用氙替代氧可能
Xe+PtF6＝Xe+[PtF6]-
会发生一样旳反应。成果它成功了。
一、氟化物
氙和氟在密
第九章 氢 希有气体
本章简介氢和希有气体单质 和主要化合物旳性质，制备 和用途。经过希有气体旳构 造简介价层电子对互斥理论。
1
教学要求
１、掌握氢旳物理和化学性质。 ２、一般地了解希有气体旳发展简史，
单质旳性质，用途和从空气中分 离它们旳措施。 ３、了解希有气体化合物旳性质和构 造特点。 ４、掌握价层电子对互斥理论旳基本 内容及其应用。
稀有气体制取原理和方法
稀有⽓体制取原理和⽅法稀有⽓体的提取⽅法与原理⽬录第⼀章概论1.1节稀有⽓体的发现及形成原因1.1.1节稀有⽓体的发现1.1.2节稀有⽓体的形成原因1.2节稀有⽓体的主要性质及⽤途1.2.1节稀有⽓体的性质1.2.2节稀有⽓体的主要⽤途第⼆章稀有⽓体的制取原理2.1节分凝和冻结2.2节精镏2.3节洗涤2.4节吸附2.4.1节静吸附2.4.2动节吸附2.4.3节传质区2.4.4节脱附2.5节扩散和渗透2.5.1节钯合⾦膜对氢的扩散2.5.2节有机膜对⽓体的渗透2.6节化学法2.6.1节催化反应2.6.2节⾦属吸⽓2.6.3节化学吸收第三章稀有⽓体的制取⽅法3.1节从空分装置中提取稀有⽓体1.氖和氦的提取2.氩的提取3.氪和氙的提取3.2节从天然⽓中提取稀有⽓体3.3节从合成氨尾⽓中提取稀有⽓体3.3.1节氩的提取3.3.2节氦的提取3.3.3节氪和氙的提取3.4节从其它⽓源中提取稀有⽓体第四章从空分装置中提取氩4.1节粗氩的提取4.1.1节氩在主塔中的分布及对空⽓精镏过程的影响4.1.2节提取粗氩⼯艺流程的组织4.1.3节粗氢⼀的提取率4.1.4节粗氩塔正常⼯况的调整与主塔⼯况的关系4.2节粗氩中的氧的脱除4.2.2节⽤活性铜除氧4.2.3节除氧⽤催化剂4.2.4节催化器的结构与计算4.2.5节粗氩纯化的⼯艺流程4.3节⽤精镏法脱除⼯艺氩中的氦4.3.1节⼯艺流程4.3.2节纯氩塔的结构4.4节分⼦筛低温吸附法制取纯氩4.4.1节分⼦筛吸附法提取纯氩的基本原理4.4.2节⼯艺流程与设备4.4.3节分⼦筛的活化与再⽣第五章从空分装置中提取氖和氦5.1节粗氖、氦混合⽓的提取5.2节纯氖、氦混合⽓的制备5.2.1节氢的脱除法5.2.2节氮的脱除5.3节纯氖、氦混合⽓的分离与纯化5.3.1节冻结法5.3.2节冷凝法5.3.3节吸附法第六章从空分装置中提取氪和氙6.1节氪、氙提取的特点6.2节氪、氙提取的基本⼯艺流程6.2.1节以精镏法为主提取氪和氙6.2.2节以吸附法为主提取氪和氙6.2.3节⼤型⾊谱法分离氪、氙或直接制取氪、氙混合物第七章⾼纯及超纯稀有⽓体的制备7.1节稀有⽓体中杂质的清除⽅法1.氮的清除2.氧的清除3.氢的清除7.2节⾼纯及超纯稀有⽓体的帽备7.2.1节杂质⼩于1p p m的⾼纯氦的制备7.2.2节杂质⼩于0.1p p m的超纯氦或氩的制备7.2.3节杂质⼩于1p p b超纯氦的制备第⼋章⽓体分析8.1节氧、氮的分析8.1.1节液氧、液空中的⼄炔分析8.1.2节液氧中⼀氧化氮的分析8.1.3节普氧中氧含量的分析8.1.4节纯氧的分析8.1.5节纯氮的分析8.2节稀有⽓体分析的主要⽅法8.3节⽓固⾊谱法及稀有⽓体的⾊谱分析8.3.1节⽓固⾊谱法8.3.2节稀有⽓体的⾊谱分析第⼀章概论稀有⽓体通常指氩、氖、氪、和氙五种⽓体。
氢稀有气体
最近， 最近 ， 日本有人把太阳能电池板与水电解槽 连接在一起， 连接在一起 ， 电解部分的材料在产生氢气一侧使 用钼氧化钴， 用钼氧化钴 ， 产生氧气一侧则使用镍氧化钴。 产生氧气一侧则使用镍氧化钴 。 使 用 1 平方米太阳能电池板和 100 毫升电解溶液， 毫升电解溶液 ， 每 小时可制作氢气 20 升，纯度为 99.9%。
工业制造方法
industrial preparation methods
工业生产上大量需要的氢气是靠催化裂解天然气得到 的。 水蒸气转化法 CH4(g) + H2O(g) 1 273 K 3 H2(g) + 气。 利用水蒸气通过红热的炭层来获得氢气。
C (s) + H2O(g)
● 热化学循环法制 H2
2H2O(l) + SO2 + I2 (s) 298K → H2 SO 4 (aq) + 2HI(aq) → H2O(g) + SO 4 (g) + H2 SO 4 (g) 1073K 2HI(g) 873K → H2 (g) + I2 (g) 1 净 反 应 H2O(g) → H2 (g) + O2 (g) 2
3. 制备 方法
N2 NaH
H2
H2
H2
CH4 1143 K 热解
H2O
C 1273 K
H2
电 解 H2
H 22 H
光解
H2
实验室制法 实验室里， 实验室里，常利用稀盐酸或稀硫酸与锌等活泼金属作 用制取氢气。 用制取氢气。该法制氢需要经过纯化。 该法制氢需要经过纯化。 ● Zn + H3O+ →Zn2+ + 2H2O + H2 ↑ 实验室中制氢的主要方法 电解水的方法制备氢气纯度高。 电解水的方法制备氢气纯度高。常采用质量分数为 25% 的 NaOH 或 KOH 溶液为电解液。 溶液为电解液。电极反应如 下： 阳极 阴极 2 H2O + 2 e– 4 OH– H2 + 2 OH– O2 + 2 H2O + 2 e–
第九章 稀有气体
Spelling out IBM with 35 ?? atoms, by Don Eigler of IBM in 1989
2010 Kavli prize
第九章 稀有气体 Chapter 9 The Rare Gases
Helium (He) 太阳 Krypton (Kr) 隐蔽的
Inert, rare, noble???
因此可以得出这样的结论:氙的含氧化物 在酸性和中性溶液中Xe(VI)稳定.在碱性溶液 中Xe(VIII)稳定。 XeO4是一种气体 , 缓慢分解成XeO3和O2 。 当XeO4固态时,即使在零下40度都发生爆炸。
b. 氧化性:高氙酸盐是最强的氧化剂之一。它 能把Mn2+氧化成MnO4-， ClO3-氧化成ClO4c. 在碱性溶液中.高氙酸盐的主要形式是 HXeO63- ,它被水缓慢还原 , 然而在酸性溶液中: Reduction is almost instantaneous: H2XeO62- + H+ = HXeO4- + H2O + 1/2O2 and the hydroxyl radical is involved as an intermediate.
d. 与共价氟化物形成配合物
4XeF6 + 18Ba(OH)2 = 3Ba2XeO6 + Xe + 12BaF2+18H2O RbF + XeF6 = RbXeF7 （“氟”受体） XeF2 + SbF5 = [XeF][SbF6]
2. 氙的氧化物 Oxides of Xenon (1) Preparation: a. XeO3由XeF4和XeF6水解制得。 b. XeO4由XeF6在Ba(OH)2中歧化制得的高氙酸钡 Ba2XeO6与硫酸反应制得: Ba2XeO6(s)+2H2SO4(aq)=2BaSO4(s)+XeO4(g)+2H2O(l)
2010 Kavli prize
第九章 稀有气体 Chapter 9 The Rare Gases
Helium (He) 太阳 Krypton (Kr) 隐蔽的
Inert, rare, noble???
因此可以得出这样的结论:氙的含氧化物 在酸性和中性溶液中Xe(VI)稳定.在碱性溶液 中Xe(VIII)稳定。 XeO4是一种气体 , 缓慢分解成XeO3和O2 。 当XeO4固态时,即使在零下40度都发生爆炸。
b. 氧化性:高氙酸盐是最强的氧化剂之一。它 能把Mn2+氧化成MnO4-， ClO3-氧化成ClO4c. 在碱性溶液中.高氙酸盐的主要形式是 HXeO63- ,它被水缓慢还原 , 然而在酸性溶液中: Reduction is almost instantaneous: H2XeO62- + H+ = HXeO4- + H2O + 1/2O2 and the hydroxyl radical is involved as an intermediate.
d. 与共价氟化物形成配合物
4XeF6 + 18Ba(OH)2 = 3Ba2XeO6 + Xe + 12BaF2+18H2O RbF + XeF6 = RbXeF7 （“氟”受体） XeF2 + SbF5 = [XeF][SbF6]
2. 氙的氧化物 Oxides of Xenon (1) Preparation: a. XeO3由XeF4和XeF6水解制得。 b. XeO4由XeF6在Ba(OH)2中歧化制得的高氙酸钡 Ba2XeO6与硫酸反应制得: Ba2XeO6(s)+2H2SO4(aq)=2BaSO4(s)+XeO4(g)+2H2O(l)
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第九章
元素概论 氢、稀有气体
1 氢
3
IA 1 H
元素周期表
2
2 锂 铍 11 Na 12 Mg 3 钠 镁 IIIB
19
IIA Li 4 Be
IIIA IVA 5 B 6 C
VA 7 N
15
VIA VIIA 8 O 9 F
16
氦
He
10 Ne 18 Ar
硼
13
碳
14
氮 氧 磷 硫
P S
氟 氖
17
Al
57 La 58 Ce 59
Rb
Y
40
Zr
41
Nb
42 Mo 43
Tc 44 Ru
Pd
47 Ag 48 Cd 49
Te
I
镧 铈
镨
Pr
60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65
钕 钷
92
钐 铕 钆 镅 锔
Tb
铽 镝
66 Dy 67 Ho 68
Er
69Tm
70 Yb 71
钬
铒 铥
镱 镥
2、热分解法 原理：某些化合物热稳定性低的特点，制取单质。 原理：某些化合物热稳定性低的特点，制取单质。 o 举例： 举例：2Ag2O(s) >300→ 4Ag(s)+O2(g) C
2HgO(s) → 2Hg(s) + O2 ( g ) Ni(粗) + 4CO → Ni(CO)4 → Ni(纯) + 4CO
4 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
37
K
IVB VB VIB VIIB 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn
38 Sr 39
VIII IB 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu
45 Rh 46
IIB 30 Zn
铝
In
硅
Si
氯
53
Cl
氩
54 Xe
31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 50 Sn 51 Sb 52
5 铷 锶 钇 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 6 铯 钡 La- 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡 Lu 103 104 Rf 105Db 106Sg 107Bh 108 Hs 109Mt 110 112 87 Fr 88 Ra 89111 118 114 116 7 钫 镭 Ac-Lr 钅 钅 钅 钅 钅 钅 Uun Uuu Uub 卢 杜 喜 波 黑 麦 镧系 锕系
离子型（类盐型） （一）离子型（类盐型）氢化物 制取：碱金属和碱土金属（ Be、Mg外 制取：碱金属和碱土金属（除Be、Mg外）加热时能直 接与氢形成离子型氢化物。 接与氢形成离子型氢化物。 2M+H2→2MH M+H2→MH2 代表碱金属） （M代表碱金属） 代表Ca Sr、Be） Ca、 （M代表Ca、Sr、Be）
共价型（分子型） （二）共价型（分子型）氢化物 周期表中绝大多数p区元素与氢形成的氢化物， 周期表中绝大多数 p区元素与氢形成的氢化物 ， 为共 价型氢化物，它们的固态大多属分子晶体， 价型氢化物，它们的固态大多属分子晶体，所以又称分子 型氢化物。 型氢化物。
结构特征： 结构特征：共价键 组成：通式RH 式中R IVA—VIIA族某元素， VIIA族某元素 组成：通式RH（8-N），式中R为IVA VIIA族某元素，N 代表元素所在族数， 代表元素所在族数，它们的空间几何构型与中心元素的杂 化轨道方式及具有的孤电子对数有关。 化轨道方式及具有的孤电子对数有关。 性质：因形成分子晶体，故熔、沸点较低，常温下， 性质：因形成分子晶体，故熔、沸点较低，常温下， 为液体外， 其余均为气体； 大多数无色， 除 H2O ， BiH3 为液体外 ， 其余均为气体 ； 大多数无色 ， 物 理性质很多相似。化学性质差异较大。 理性质很多相似。化学性质差异较大。
（三）单质的制取方法 归纳起来有五种： 归纳起来有五种： 物理分离法 热分解法 还原法 氧化法 电解法
1、物理分离法 原理：单质与杂质在某些物理性质（如密度、 原理 ： 单质与杂质在某些物理性质 （ 如密度 、 沸点 上有显著差异的特点。 等）上有显著差异的特点。 举例： 淘洗黄金（密度差异） 举例：（1）淘洗黄金（密度差异）； 低温加压下把空气液化，然后蒸发， （2）低温加压下把空气液化，然后蒸发，利 用沸点差异， 沸点-196℃ 比液O 183℃ 用沸点差异 ， 液 N2 沸点 -196℃ ， 比液 O2(-183℃) 低 ， N2 先从液态空气中蒸发出来，留下液O 先从液态空气中蒸发出来，留下液O2。 应用范围：分离、提取以单质状态存在， 应用范围：分离、提取以单质状态存在，且某些物理 性质与杂质差异较大的元素。 性质与杂质差异较大的元素。
TiCl4 + 4NaH →Ti + 4NaCl + 2H 2 ↑
4000 C
化学性质： 化学性质： 热稳定性； (2)热稳定性； 受热会分解， 受热会分解，如
2MH(s) ∆ 2M + H 2 ↑ → MH2 ∆ M + H2 ↑ →
化学性质： 化学性质： 能在非极性溶剂中同B (3) H- 能在非极性溶剂中同 B3+ 、 Al3+ 、 Ga3+ 等结合成复合 型氢化物， 型氢化物，如
C+8 3FeS2+6C+8O2
∆ →
Fe3O4+6CO2 +6S
应用范围：用以制备以负氧化值存在的非金属单质。 应用范围：用以制备以负氧化值存在的非金属单质。
5、电解法 原理：使用外加直流电源将元素“还原”为单质。 原理：使用外加直流电源将元素“还原”为单质。 举例： 举例： 电解 NaCl+2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
结构特征： 其中化学键为离子键， 结构特征：M+、H-或M2+、H-，其中化学键为离子键， 组成为MH MH， 组成为MH，MH2。
离子型（类盐型） （一）离子型（类盐型）氢化物 性质： 性质： 具有离子化合物特征，如熔、沸点较高， 具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导 性质似盐类，所以称类盐氢化物。 电，性质似盐类，所以称类盐氢化物。 86g·cm 密 度 比 相 应 金 属 大 得 多 （ 如 K 为 0.86g·cm-3,KH 为 43g cm 通常为白色晶体（不纯是浅灰或黑色） 1.43g·cm-3 ），通常为白色晶体（不纯是浅灰或黑色）。
∆ →
10CO 6CaSiO3+10CO +P4
应用范围：用于制取活泼性不是很强的金属及以正 应用范围：用于制取活泼性不是很强的金属及以正 存在的非金属单质 氧化值存在的非金属单质。 氧化值存在的非金属单质。
4、氧化法 原理： 原理：使用氧化剂氧化化合物中处于负氧化值的元素 制取单质。 ，制取单质。 举例：用空气氧化法从黄铁矿中提取硫， 举例：用空气氧化法从黄铁矿中提取硫，冷却硫蒸汽 可得粉状硫。 可得粉状硫。
Lu
89 Ac
锕 钍
90 Th 91
镤
Pa
铀 镎 钚
U
93 Np 94 Pu 95Am
96 Cm 97 Bk 98
锫 锎
Cf
99 Es 100 Fm 101 Md 102No 103 Lr
锿 镄
钔 锘 铹
内容概述： 内容概述： 本章综述元素的发现、分类和存在形态；元素 的自然资源； 的自然资源； 单质的性质和制备方法； 单质的性质和制备方法； 氢气的性质， 氢气的性质 ， 氢化物的类型及稀有气体及化合物 的性质和用途。 的性质和用途。 氙化合物的性质。 氙化合物的性质。
（三）金属型氢化物 ds区元素与氢形成金属型氢化物 d区和ds区元素与氢形成金属型氢化物。 区和ds区元素与氢形成金属型氢化物。 过渡金属氢化物中，氢以三种形式存在： 过渡金属氢化物中，氢以三种形式存在： (1)以原子状态存在于金属晶格中； 以原子状态存在于金属晶格中； 形式存在，它的价电子进入氢化物的导带中； (2)以H+形式存在，它的价电子进入氢化物的导带中； 存在，其电子是从氢化物中得到的。 (3)以H-存在，其电子是从氢化物中得到的。
2000 C >500 C >5000 C
应用范围： 应用范围：（1）应用于制取活泼性差的金属单质； 应用于制取活泼性差的金属单质； 制取一些高纯单质， Ni、Zr等 （2）制取一些高纯单质，如Ni、Zr等。
3、还原法 原理： 用还原剂还原化合物（ 如氧化物等） 原理 ： 用还原剂还原化合物 （ 如氧化物等 ） 来制取 单质，一般常用的还原剂是焦炭、CO、 活泼金属等。 单质，一般常用的还原剂是焦炭、CO、H2、活泼金属等。 举例： 举例： ∆ → 高炉炼铁： 高炉炼铁： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe+3 ∆ 铝热剂法： 铝热剂法： Fe2O3+2Al → 2Fe+Al2O3 电炉法制黄磷： 电炉法制黄磷： 10C+ C+6 2Ca3(PO4)2+10C+6SiO2
Br2 分子 晶体 I2 分子 晶体 At 金属 晶体
↓
副族元素单质均为金属晶体 1.一般具有较高的熔点和沸点 1.一般具有较高的熔点和沸点 熔点最高的是 W 3410℃ 其次是 Cr 、Re 2.具有较大的密度和硬度 2.具有较大的密度和硬度 (ⅢB和ⅡB除外 除外) (ⅢB和ⅡB除外) 密度最大的是 硬度最大的是 3.易导电 3.易导电 Os Cr Ir Pt (仅次于金刚石) 仅次于金刚石)
元素概论 氢、稀有气体
1 氢
3
IA 1 H
元素周期表
2
2 锂 铍 11 Na 12 Mg 3 钠 镁 IIIB
19
IIA Li 4 Be
IIIA IVA 5 B 6 C
VA 7 N
15
VIA VIIA 8 O 9 F
16
氦
He
10 Ne 18 Ar
硼
13
碳
14
氮 氧 磷 硫
P S
氟 氖
17
Al
57 La 58 Ce 59
Rb
Y
40
Zr
41
Nb
42 Mo 43
Tc 44 Ru
Pd
47 Ag 48 Cd 49
Te
I
镧 铈
镨
Pr
60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65
钕 钷
92
钐 铕 钆 镅 锔
Tb
铽 镝
66 Dy 67 Ho 68
Er
69Tm
70 Yb 71
钬
铒 铥
镱 镥
2、热分解法 原理：某些化合物热稳定性低的特点，制取单质。 原理：某些化合物热稳定性低的特点，制取单质。 o 举例： 举例：2Ag2O(s) >300→ 4Ag(s)+O2(g) C
2HgO(s) → 2Hg(s) + O2 ( g ) Ni(粗) + 4CO → Ni(CO)4 → Ni(纯) + 4CO
4 钾 钙 钪 钛 钒 铬 锰 铁 钴 镍 铜 锌 镓 锗 砷 硒 溴 氪
37
K
IVB VB VIB VIIB 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn
38 Sr 39
VIII IB 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu
45 Rh 46
IIB 30 Zn
铝
In
硅
Si
氯
53
Cl
氩
54 Xe
31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 50 Sn 51 Sb 52
5 铷 锶 钇 锆 铌 钼 锝 钌 铑 钯 银 镉 铟 锡 锑 碲 碘 氙 55 Cs 56 Ba 57-71 72 Hf 73 Ta 74 W 75Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 Tl 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 6 铯 钡 La- 铪 钽 钨 铼 锇 铱 铂 金 汞 铊 铅 铋 钋 砹 氡 Lu 103 104 Rf 105Db 106Sg 107Bh 108 Hs 109Mt 110 112 87 Fr 88 Ra 89111 118 114 116 7 钫 镭 Ac-Lr 钅 钅 钅 钅 钅 钅 Uun Uuu Uub 卢 杜 喜 波 黑 麦 镧系 锕系
离子型（类盐型） （一）离子型（类盐型）氢化物 制取：碱金属和碱土金属（ Be、Mg外 制取：碱金属和碱土金属（除Be、Mg外）加热时能直 接与氢形成离子型氢化物。 接与氢形成离子型氢化物。 2M+H2→2MH M+H2→MH2 代表碱金属） （M代表碱金属） 代表Ca Sr、Be） Ca、 （M代表Ca、Sr、Be）
共价型（分子型） （二）共价型（分子型）氢化物 周期表中绝大多数p区元素与氢形成的氢化物， 周期表中绝大多数 p区元素与氢形成的氢化物 ， 为共 价型氢化物，它们的固态大多属分子晶体， 价型氢化物，它们的固态大多属分子晶体，所以又称分子 型氢化物。 型氢化物。
结构特征： 结构特征：共价键 组成：通式RH 式中R IVA—VIIA族某元素， VIIA族某元素 组成：通式RH（8-N），式中R为IVA VIIA族某元素，N 代表元素所在族数， 代表元素所在族数，它们的空间几何构型与中心元素的杂 化轨道方式及具有的孤电子对数有关。 化轨道方式及具有的孤电子对数有关。 性质：因形成分子晶体，故熔、沸点较低，常温下， 性质：因形成分子晶体，故熔、沸点较低，常温下， 为液体外， 其余均为气体； 大多数无色， 除 H2O ， BiH3 为液体外 ， 其余均为气体 ； 大多数无色 ， 物 理性质很多相似。化学性质差异较大。 理性质很多相似。化学性质差异较大。
（三）单质的制取方法 归纳起来有五种： 归纳起来有五种： 物理分离法 热分解法 还原法 氧化法 电解法
1、物理分离法 原理：单质与杂质在某些物理性质（如密度、 原理 ： 单质与杂质在某些物理性质 （ 如密度 、 沸点 上有显著差异的特点。 等）上有显著差异的特点。 举例： 淘洗黄金（密度差异） 举例：（1）淘洗黄金（密度差异）； 低温加压下把空气液化，然后蒸发， （2）低温加压下把空气液化，然后蒸发，利 用沸点差异， 沸点-196℃ 比液O 183℃ 用沸点差异 ， 液 N2 沸点 -196℃ ， 比液 O2(-183℃) 低 ， N2 先从液态空气中蒸发出来，留下液O 先从液态空气中蒸发出来，留下液O2。 应用范围：分离、提取以单质状态存在， 应用范围：分离、提取以单质状态存在，且某些物理 性质与杂质差异较大的元素。 性质与杂质差异较大的元素。
TiCl4 + 4NaH →Ti + 4NaCl + 2H 2 ↑
4000 C
化学性质： 化学性质： 热稳定性； (2)热稳定性； 受热会分解， 受热会分解，如
2MH(s) ∆ 2M + H 2 ↑ → MH2 ∆ M + H2 ↑ →
化学性质： 化学性质： 能在非极性溶剂中同B (3) H- 能在非极性溶剂中同 B3+ 、 Al3+ 、 Ga3+ 等结合成复合 型氢化物， 型氢化物，如
C+8 3FeS2+6C+8O2
∆ →
Fe3O4+6CO2 +6S
应用范围：用以制备以负氧化值存在的非金属单质。 应用范围：用以制备以负氧化值存在的非金属单质。
5、电解法 原理：使用外加直流电源将元素“还原”为单质。 原理：使用外加直流电源将元素“还原”为单质。 举例： 举例： 电解 NaCl+2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
结构特征： 其中化学键为离子键， 结构特征：M+、H-或M2+、H-，其中化学键为离子键， 组成为MH MH， 组成为MH，MH2。
离子型（类盐型） （一）离子型（类盐型）氢化物 性质： 性质： 具有离子化合物特征，如熔、沸点较高， 具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导 性质似盐类，所以称类盐氢化物。 电，性质似盐类，所以称类盐氢化物。 86g·cm 密 度 比 相 应 金 属 大 得 多 （ 如 K 为 0.86g·cm-3,KH 为 43g cm 通常为白色晶体（不纯是浅灰或黑色） 1.43g·cm-3 ），通常为白色晶体（不纯是浅灰或黑色）。
∆ →
10CO 6CaSiO3+10CO +P4
应用范围：用于制取活泼性不是很强的金属及以正 应用范围：用于制取活泼性不是很强的金属及以正 存在的非金属单质 氧化值存在的非金属单质。 氧化值存在的非金属单质。
4、氧化法 原理： 原理：使用氧化剂氧化化合物中处于负氧化值的元素 制取单质。 ，制取单质。 举例：用空气氧化法从黄铁矿中提取硫， 举例：用空气氧化法从黄铁矿中提取硫，冷却硫蒸汽 可得粉状硫。 可得粉状硫。
Lu
89 Ac
锕 钍
90 Th 91
镤
Pa
铀 镎 钚
U
93 Np 94 Pu 95Am
96 Cm 97 Bk 98
锫 锎
Cf
99 Es 100 Fm 101 Md 102No 103 Lr
锿 镄
钔 锘 铹
内容概述： 内容概述： 本章综述元素的发现、分类和存在形态；元素 的自然资源； 的自然资源； 单质的性质和制备方法； 单质的性质和制备方法； 氢气的性质， 氢气的性质 ， 氢化物的类型及稀有气体及化合物 的性质和用途。 的性质和用途。 氙化合物的性质。 氙化合物的性质。
（三）金属型氢化物 ds区元素与氢形成金属型氢化物 d区和ds区元素与氢形成金属型氢化物。 区和ds区元素与氢形成金属型氢化物。 过渡金属氢化物中，氢以三种形式存在： 过渡金属氢化物中，氢以三种形式存在： (1)以原子状态存在于金属晶格中； 以原子状态存在于金属晶格中； 形式存在，它的价电子进入氢化物的导带中； (2)以H+形式存在，它的价电子进入氢化物的导带中； 存在，其电子是从氢化物中得到的。 (3)以H-存在，其电子是从氢化物中得到的。
2000 C >500 C >5000 C
应用范围： 应用范围：（1）应用于制取活泼性差的金属单质； 应用于制取活泼性差的金属单质； 制取一些高纯单质， Ni、Zr等 （2）制取一些高纯单质，如Ni、Zr等。
3、还原法 原理： 用还原剂还原化合物（ 如氧化物等） 原理 ： 用还原剂还原化合物 （ 如氧化物等 ） 来制取 单质，一般常用的还原剂是焦炭、CO、 活泼金属等。 单质，一般常用的还原剂是焦炭、CO、H2、活泼金属等。 举例： 举例： ∆ → 高炉炼铁： 高炉炼铁： Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe+3 ∆ 铝热剂法： 铝热剂法： Fe2O3+2Al → 2Fe+Al2O3 电炉法制黄磷： 电炉法制黄磷： 10C+ C+6 2Ca3(PO4)2+10C+6SiO2
Br2 分子 晶体 I2 分子 晶体 At 金属 晶体
↓
副族元素单质均为金属晶体 1.一般具有较高的熔点和沸点 1.一般具有较高的熔点和沸点 熔点最高的是 W 3410℃ 其次是 Cr 、Re 2.具有较大的密度和硬度 2.具有较大的密度和硬度 (ⅢB和ⅡB除外 除外) (ⅢB和ⅡB除外) 密度最大的是 硬度最大的是 3.易导电 3.易导电 Os Cr Ir Pt (仅次于金刚石) 仅次于金刚石)