非金属单质和稀有气体.ppt

2019/7/24,1,化学基础,2019/7/24,2,第二章 无机物质的分类及性质,主要内容,学习目标,2019/7/24,4,学习内容,氧和臭氧； 氢气； 稀有气体等,2019/7/24,5,非金属单质和稀有气体,【问题2-14】臭氧存在于大气中，它对人类的作用毋庸置疑。请查阅环境化学等书籍了解臭氧在大气中的生成和消耗过程，臭氧空洞是如何形成的。,问题分析,请同学们阐述自己的观点：,2019/7/24,6,2019/7/24,7,1、氧和臭氧,（1）氧,氧是无色、无味、无臭的气体，在-183凝结为淡蓝色液体，常以15MPa压力把氧气装入钢瓶内储存。氧气在水中的溶解度虽然很小（49.1mL/L），但这是水中各种生物赖以生存的重要条件。,液态氧的化学活泼性相当高，可与许多金属、非金属反应，特别是与有机物接触时，易发生爆炸性反应，因此储存、运输和使用液氧时须格外小心！,2019/7/24,8,1、氧和臭氧,（2）臭氧,臭氧O3 是氧气O2 的同素异形体，臭氧的气体明显地呈蓝色，液态呈暗蓝色，固态呈蓝黑色。在常温下，臭氧是一种有特殊臭味的蓝色气体。,臭氧层能吸收大部分波长短的射线（如紫外线 ），起着保护人类和其他生物的作用，但氯气和氮氧化物促使臭氧分解为氧 ，破坏了臭氧保护层，成为人类关注的重要环境问题之一。,2019/7/24,9,1、氧和臭氧,（2）臭氧,（1）臭氧的化学性质及功效,（2）残留臭氧去除法,2、氢气,【问题2-15】燃料电池是一种轻型、高能、长效和对环境不产生污染的新兴化学电源。请查阅资料了解碱性的氢-氧燃料电池结构、电池反应及使用前景。,问题分析,请同学们阐述自己的观点：,2019/7/24,11,2、氢气,（1）氢的性质和用途,主要用于化工、冶金、食品、电子、建材和航天等工业。例如，化学工业上，氢气除了主要用于合成氨以生产氮肥外，还用于合成甲醇：,主要用于化工、冶金、食品、电子、建材和航天等工业。例如，化学工业上，氢气除了主要用于合成氨以生产氮肥外，还用于合成甲醇：,2、氢气,（1）氢的性质和用途,又如，在食品工业中，液态不饱和植物油通过催化加氢可以变成固态黄油，或把烯类加氢变为醛、醇：,另外，由于氢是很轻的气体，所以可以用来填充气球。氢气球可以携带仪器作高空探测。在农业上，使用氢气球携带干冰、碘化银等试剂在云层中喷撒，进行人工降雨。,2、氢气,（1）氢的性质和用途,加热时，氢气可以与许多金属或非金属反应，形成各类氢化物。在高温下，氢作为还原剂与氧化物或氯化物反应，将某些金属或非金属还原出来。,电气工业需要的高纯钨和硅就是用这种方法得到的：,WO3+3H2W+3H2O,SiHCl3+H2Si+3HCl,2、氢气,（1）氢的性质和用途,氢气能使粉红色的PdCl2水溶液迅速变黑（析出钯粉），借此反应可检出氢气存在：,PdCl2+ H2Pd（s）+2HCl,氢气可在氧气或空气中燃烧，得到的氢氧火焰温度可高达3000，适用于金属切割或焊接。,在点燃氢气或加热氢气的时候，必须保持氢气的纯净，以免发生爆炸事故。使用氢气的厂房要严禁烟火，加强通风。,2、氢气,（1）氢气的制备,实验室中通常是用锌与稀盐酸或稀硫酸制取氢气：,Zn+2H+ Zn2+H2,军事上使用的信号气球和气象气球所充的氢气，常用离子型氢化物同水的反应来制取：,CaH2+2H2OCa(OH)2+2H2,2、氢气,矿物燃料转化法,在催化剂作用下，天然气或焦炭与水蒸气作用，可以得到水煤气（CO和H2的混合物）：,将水煤气再与水蒸气反应，在铁铬催化剂的存在下，变成二氧化碳和氢的混合气：,2、氢气,电解法,用直流电电解15%-20%氢氧化钠溶液，在阴极上放出氢气，在阳极上放出氧气：,阴极：2H+2eH2,阳极：4OH-4 e2H2O+O2,阴极上产生的氢气纯度达99.5%-99.9%，所以工业上氢化反应用的氢气常通过电解法制得。,3、稀有气体,【问题2-16】潜水员的潜水面具中是氦气与氧气的混合物而不是氮气与氧气的混合物，你知道为什么吗？,问题分析,请同学们阐述自己的观点：,2019/7/24,20,3、稀有气体,稀有气体主要是：氦(He)、氖(Ne)、氩(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)、氡(Rn),均为无色、无臭、气态的单原子分子,稀有气体最外电子层有8个电子，难以形成电子转移型的化合物，周期表中为第0族（零族），外层电子已达饱和，活性极小,稀有气体在低温下可被液化，除了氦外，均可在足够的低温下凝固。,3、稀有气体,稀有气体用途,氦(He)是除氢以外的最轻的气体。可用作安全气球或汽艇,制备法主要是将天然气压缩及冷却而液化，而He气难液化而分离,氖(Ne)在真空放电管中发生红色光，用於广告灯,氩(Ar)填充灯泡保护钨丝。一般还做为焊接的保护气，即氩弧焊,3、稀有气体,稀有气体化合物,Xe（g）+ PtF6（g） XePtF6 (s),(无色) (红色) (橙黄色),4、共价键和分子晶体,【问题2-17】请利用化学化工手册查阅二氧化碳、水、氯化氢的熔沸点如何，与金属和盐类比怎样？,问题分析,请同学们阐述自己的观点：,2019/7/24,25,4、共价键和分子晶体,当电负性（元素原子在化合物中吸引电子能力）相同或相近的原子相接近时，由于不能发生电子转移，不能形成离子键，为了能形成8电子的稳定状态，只能采用共用电子对的方式形成化学键。即成键双方原子利用各自的成单电子，相互配对成键，这样形成的化学键叫做共价键。,4、共价键和分子晶体,共价键的本质是核与核间电子云的电性作用,共价键的特点,图2-1 HCl分子的成键示意图,4、共价键和分子晶体,共价键有方向性,共价键的特点,图2-1 HCl分子的成键示意图,4、共价键和分子晶体,共价键有饱和性,共价键的特点,图2-1 HCl分子的成键示意图,4、共价键和分子晶体,共价键的类型,图2-2 键和键示意图,4、共价键和分子晶体,分子间作用力,（1）分子的极性与可极化性,图2-4 分子的偶极矩,4、共价键和分子晶体,分子间作用力,（1）分子的极性与可极化性,4、共价键和分子晶体,分子间作用力,（2）分子间作用力,取向力,诱导力,色散力,4、共价键和分子晶体,分子间作用力,（3）氢键,形成氢键（XHY）的条件是：X元素必须电负性很大，且半径很小；Y元素电负性很大，且具有孤对电子。氢键具有方向性和饱和性，氢键的存在使分子间的作用力增强，使物质的熔.沸点升高。,HF,H2O,NH3,学习效果检验,1、 O2和O3是（ ）,（1）同种物质 （2）同种分子 （3）同素异形体 （4）同分异构体,2、能使粉红色的PdCl2水溶液迅速变黑的气体是（ ）,（1）O2 （2）H2 （3）Cl2 （4）CO2,（3）,（2）,学习效果检验,（ ）1.离子键的本质是静电引力，没有方向性和饱和性,（ ）2.金属键的本质也是静电引力，没有方向性和饱和性,（ ）3.像Cl2这样的非极性分子之间不存在作用力,（ ）4. 键和 键均属于共价键，没有单独的 键存在，但有单独的 键存在,2019/7/24,37,内容总结,2019/7/24,38,课后任务,作业： 1.储存液氧的气体钢瓶是什么颜色？其它气体钢瓶颜色和标志如何？ 2.工业上氢气的储存方法比制备方法更重要，请通过相关资料查阅氢气的储存方法有哪些。,2019/7/24,39,课后任务,下次课要解决的问题：