09-5 氢.pptx

第1页：第六节氢封面

第六节氢封面：第九章元素概论第六节氢

第2页：元素周期表

元素周期表：0ⅠA2HeⅦAⅥAⅤAⅣAⅢAⅡA1H110Ne9F8O7N6C5B4Be3Li218Ar17Cl16S15P14Si13AlⅡBⅠBⅧⅦBⅥBⅤBⅣBⅢB12Mg11Na336Kr35Br34Se33As32Ge31Ga30Zn29Cu28Ni27Co26Fe25Mn24Cr23V22Ti21Sc20Ca19K454Xe53I52Te51Sb50Sn49In48Cd47Ag46Pa45Rh44Re43Tc42Mo41Ne40Zr39Y38Sr37Rb586Rn85At84Po83Bi82Pb81Tl80Hg79Au78Pt77Ir76Os75Re74W73Ta72Hf57-71Lu56Ba55Cs6112Uub111Uuu110Uun109Mt108Hs107Bh106Sg105Db104Rf89-103Lr88Ra87Fr7氢是宇宙间所有元素中含量最丰富的元素在自然界中主要以化合态存在是周期系中第一号元素9-6氢

第3页：符号含量

符号含量：/%1H（氕）H 99.982H（氘）D 0.0163H（氚）T 0.004氢有三种同位素9-6-1氢原子的性质及其成键特征111

第4页：符号含量（续）

符号含量（续）：目前世界各地建造的实验性聚变反应堆用的是一种D和T构成的等离子体燃料符号含量/%1HH 99.982H D 0.0163H T 0.004氢有三种同位素111

第5页：三种同位素质子数相同

三种同位素质子数相同

• 中子数不同，它们的单质和化合物的化学性质基本相同，物理性质和生化性质则不同。
• 符号含量/%1HH 99.982H D 0.0163H T 0.004氢有三种同位素111

第6页：1s1价层电子构型

1s1价层电子构型：-1,0,+1氧化数37原子半径pm1312电离能kJ·mol-1-72.8电子亲合能kJ·mol-12.20电负性1.失去价电子→H+(*)2.结合一个电子:H-易与活泼金属形成离子型氢化物3.易与非金属通过共用电子对形成共价型氢化物

第7页：1s1价层电子构型（续）

1s1价层电子构型（续）

• -259.23熔点/℃-252.77沸点/℃8.988×10-5(为空气的1/14倍)气体密度g·cm-3117.15△fusHmJ·mol-1903.74△vapHmJ·mol-10.187(为空气的5倍)热导率W·m-1·K-19-6-2氢气的
• 性质和用途1.氢气是无色、无味、无臭的可燃性气体，是所有气体中最轻的氢气球可携带仪器作高空探测也可携带干冰、碘化银等试剂进行人工降雨

第8页：1s1价层电子构型（续）

1s1价层电子构型（续）

• -259.23熔点/℃-252.77沸点/℃8.988×10-5(为空气的1/14倍)气体密度g·cm-3117.15△fusHmJ·mol-1903.74△vapHmJ·mol-10.187(为空气的5倍)热导率W·m-1·K-19-6-2氢气的
• 性质和用途2.熔、沸点极低，难液化液氢是重要的高能燃料,是美国宇宙航天飞机和我国“长征”三号火箭所用燃料。
• 液氢是超低温制冷剂，可将除氦外的所有气体冷冻成固体。

第9页：1s1价层电子构型（续）

1s1价层电子构型（续）

• -259.23熔点/℃-252.77沸点/℃8.988×10-5(为空气的1/14倍)气体密度g·cm-3117.15△fusHmJ·mol-1903.74△vapHmJ·mol-10.187(为空气的5倍)热导率W·m-1·K-19-6-2氢气的
• 性质和用途3.在水中的溶解度很小。
• 可大量溶于镍、钯、铂等金属中利用此性质可制得极纯的氢气

第10页：氢分子在常温下不活泼

氢分子在常温下不活泼

• 但当已解离的氢原子结合为分子时，可放出大量热。
• 2H→H2ΔrHm=-436 kJ·mol-1利用此性质可作原子氢吹管，用于熔化难熔的金属(如W、Ta等)9-6-2氢气的性质和用途

第11页：氢气在氧气或空气中燃烧

氢气在氧气或空气中燃烧

• 可得到温度近3000℃的氢氧焰。
• 可用于金属的切割或焊接H2+ O2→H2O△rHm=-285.830 kJ·mol-1129-6-2氢气的性质和用途

第12页：氢气在氧气或空气中燃烧（续）

氢气在氧气或空气中燃烧（续）

• 可得到温度近3000℃的氢氧焰。
• 注意1.点燃或加热氢气时，必须确保氢气的纯净2.使用氢气的厂房要严禁烟火,加强通风9-6-2氢气的性质和用途

第13页：氢气在氧气或空气中燃烧（续）

氢气在氧气或空气中燃烧（续）

• 详见“氢化物”6.氢气在加热时，可与许多金属或非金属反应，生成氢化物。
• 9-6-2氢气的性质和用途

第14页：氢气在高温下

氢气在高温下：可与氧化物、氯化物反应，得到金属或非金属如工业上高纯钨和硅的制取WO3+ 3H2W + 3H2O高温SiCl4+ 2H2Si + 4HCl↑高温9-6-2氢气的性质和用途

第15页：高温下

高温下

• 氢分子可分解为原子氢。
• 原子氢比分子氢活泼。
• 2H + S→H2S与S作用生成H2S9-6-2氢气的性质和用途2H + CuCl2→Cu + 2HCl在常温下可将Cu、Fe、Bi、Hg、Ag等的氧化物或氯化物还原为金属如

第16页：氢气的制备用锌和盐酸或稀硫酸作用

氢气的制备用锌和盐酸或稀硫酸作用：Zn + 2H+→Zn2++ H2↑实验室

第17页：氢气的制备

氢气的制备：(1)天然气或焦炭与水蒸气作用,得到水煤气CH4+ H2O CO + 3H2700~870℃Ni、Co催化剂C + H2O CO + H21000℃(2)水煤气与水蒸气反应,得到CO2和H2的混合气CO + H2O CO2+ H2Fe、Cr催化剂(3)除去CO2可得较纯的氢气工业上：1.水煤气法

第18页：氢气的制备电解

氢气的制备电解：15%~20%氢氧化钠溶液阴极：2H++2e-→H2↑阳极：4OH--4e-→2H2O + O2↑制得的氢气较纯净，但耗电量大工业上：2.电解法

第19页：氢气的制备电解（续）

氢气的制备电解（续）：离子型氢化物金属型氢化物共价型氢化物氢与其它元素形成的二元化合物LiBeB C N O FNaMgAl Si P S ClK CaSc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu ZnGa Ge As Se BrRb SrY Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd InSn Sb Te ICs BaLu Hf Ta W Ir Os Ir Pt Au Hg TlPb Bi Po At9-6-4氢化物

第20页：氢化物

氢化物：2M + H2→2MH (M代表碱金属）M + H2→MH2(M代表碱土金属)形成1.离子型(类盐型)氢化物

第21页：离子型

离子型

• (类盐型)氢化物（1）纯的为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色（2）具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导电（3）受热时能分解为氢气和游离金属2MH 2M + H2↑△MH2M + H2↑△
• 性质9-6-4氢化物

第22页：离子型（续）

离子型（续）

• (类盐型)氢化物（1）纯的为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色（2）具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导电（3）受热时能分解为氢气和游离金属
• 性质（4）与水反应产生氢气MH + H2O→MOH + H2↑

第23页：离子型（续）

离子型（续）

• (类盐型)氢化物（1）纯的为白色晶体，不纯的为浅灰色至黑色（2）具有离子化合物特征，如熔、沸点较高，熔融时能导电（3）受热时能分解为氢气和游离金属
• 性质（4）与水反应产生氢气（5）是极强的还原剂E(H2/H-)=-2.23VTiCl4+ 4NaH Ti + 4NaCl + 2H2↑如400℃H-能在非水溶剂中与B3+、Al3+、Ga3+等结合成复合氢化物4LiH + AlCl3Li[AlH4] + 3LiCl乙醚Li[AlH4]+4H2O→LiOH+Al(OH)3+4H2

第24页：离子型（续）

离子型（续）

• （1）大多数在固态时属分子晶体（2）大多数为无色，熔、沸点较低常温下除H2O、BiH3为液体外,其余均为气体（3）化学
• 性质差异较大PH3、AsH3、SbH3气体的毒性较大不稳定或不存在较稳定稳定存在稳定性At、Po、PbGe、BrF、O、N氢化物2.共价型(分子型)氢化物

第25页：离子型（续）

离子型（续）：(1)在过渡型氢化物中,氢以三种形式存在氢以原子状态存在于金属晶格中氢的价电子进入氢化物导带,氢以H+形式存在氢从氢化物导带中得一个电子,以H-形式存在(2)某些过渡金属和合金具有吸收和释放氢气的作用某些过渡金属或过渡金属合金可做储氢材料2Pd + H22PdHLaNi5+ 3H2LaNi5H6298K,2.5×102kPa微热为理想的储氢材料3.金属型氢化物

第26页：结束第九章元素概论

结束第九章元素概论

第27页：结束第九章元素概论（续）

结束第九章元素概论（续）：H+实际上是氢原子核——质子质子半径很小，具有很强的极化力，在水溶液中与H2O结合，形成水合氢离子（H3O+)返回H失去1s电子→H+

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