第16讲 氢和稀有气体

1、无机化学无机化学 元元 素素 化化 学学Elements chemistry无机化学无机化学 丰富多彩的物质世界是由基本的元素及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。目前，教科书公布的已其化合物所组成的。目前，教科书公布的已发现元素为发现元素为112种种（实际已达到（实际已达到117种，甚至种，甚至更多）更多），其中，有，其中，有94种存在于自然界，人工种存在于自然界，人工合成元素合成元素20多种，人体中含有其中多种，人体中含有其中60多种。多种。 元素化学元素化学也称描述化学，即周期系中也称描述化学，即周期系中各族元素的单质及其化合物的化学。各族元素的单质及其化合物的化学。 它

2、是它是无机化学的中心内容无机化学的中心内容，下一阶段将，下一阶段将分区分族简要介绍元素及其常见化合物的特分区分族简要介绍元素及其常见化合物的特点点、性质性质、制备和用途。制备和用途。无机化学无机化学元素的分类元素的分类普通元素普通元素稀有元素稀有元素轻稀有金属：轻稀有金属：Li Rb Cs Be高熔点稀有金属：高熔点稀有金属：Ti Zr Hf V Nb Ta Mo W Re分散稀有元素：分散稀有元素：Ga In Tl Ge Se Te 稀有气体：稀有气体：He Ne Ar Kr Xe Rn 稀土金属：稀土金属：Sc Y 和镧系元素和镧系元素铂系元素：铂系元素：Ru Os Rh Ir Pd Pt

3、 放射性稀有元素：放射性稀有元素：Fr Ra Lr Tc Po At 和锕系元素和锕系元素无机化学无机化学亦称亦称“难熔金属难熔金属”。稀有金属的一类。通常指钨、。稀有金属的一类。通常指钨、钼、铌、钽、钒、锆，也可以包括铼和铪。钼、铌、钽、钒、锆，也可以包括铼和铪。特点为熔点高、硬度大、抗蚀性强，多数能同碳、特点为熔点高、硬度大、抗蚀性强，多数能同碳、氮、硅、硼等生成高熔点、高硬度并具有良好化学稳氮、硅、硼等生成高熔点、高硬度并具有良好化学稳定性的化合物。定性的化合物。重要的用途：如钨、钼用于柄制合金钢、耐热合金、重要的用途：如钨、钼用于柄制合金钢、耐热合金、硬质合金，钨并用作灯丝材料；钒用于

4、配制合金钢；硬质合金，钨并用作灯丝材料；钒用于配制合金钢；铌、钽用于真空技术、无线电工业（如钽电容器）和铌、钽用于真空技术、无线电工业（如钽电容器）和化学工业；锆及其合金由于热中子俘获截面很小，用化学工业；锆及其合金由于热中子俘获截面很小，用作原子核反应堆结构材料。作原子核反应堆结构材料。高熔点稀有金属：高熔点稀有金属：Ti Zr Hf V Nb Ta Mo W Re无机化学无机化学稀土一词是历史遗留下来的名称。是从稀土一词是历史遗留下来的名称。是从18世纪末叶开世纪末叶开始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为始陆续发现，当时人们常把不溶于水的固体氧化物称为土。稀土一般是以氧化物状态

5、分离出来的，又很稀少，土。稀土一般是以氧化物状态分离出来的，又很稀少，因而得名为稀土。因而得名为稀土。镧系元素镧系元素镧镧(La)、铈铈(Ce)、镨镨(Pr)、钕钕(Nd)、钷钷(Pm)、钐钐(Sm)、铕铕(Eu)、钆钆(Gd)、铽铽(Tb)、镝镝(Dy)、钬钬(Ho)、铒铒(Er)、铥铥(Tm)、镱镱(Yb)、镥镥(Lu)，以及，以及与镧系与镧系的的15个元素密切相关的两个元素个元素密切相关的两个元素钪钪(Sc)和和钇钇(Y)共共17种元素，称为稀土元素。种元素，称为稀土元素。通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为通常把镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕称为轻稀土元素轻稀土元素 （铈组稀土），钆、铽、

6、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇（铈组稀土），钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇称为称为重稀土元素重稀土元素 （钇组稀土）。（钇组稀土）。 稀土金属稀土金属（Rare Earth Element） 无机化学无机化学元素的丰度元素的丰度化学元素在地壳中的含量化学元素在地壳中的含量用质量分数表示，称为质量用质量分数表示，称为质量Clarke值。也可用原子值。也可用原子分数表示，称为原子分数表示，称为原子Clarke值。值。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，这两种元素的总质量约占地壳的质量约占地壳的75%。氧氧、硅硅、铝铝、铁铁、钙钙、钠钠、钾钾、镁镁这这8种元素的

7、总质量约占地壳的种元素的总质量约占地壳的99%以上。以上。元素的存在形式：元素的存在形式：自然界中只有少数元素以单质的自然界中只有少数元素以单质的形态存在，大多数元素则以化合态存在，而且主要以氧形态存在，大多数元素则以化合态存在，而且主要以氧化物化物、硫化物硫化物、卤化物和含氧酸盐的形式存在。卤化物和含氧酸盐的形式存在。我国矿产资源丰富，其中钨锌锑锂、稀土元素等含量我国矿产资源丰富，其中钨锌锑锂、稀土元素等含量占世界首位，铜锡铅汞镍钛钼等储量也居世界前列占世界首位，铜锡铅汞镍钛钼等储量也居世界前列元素丰度元素丰度及元素存在形式及元素存在形式无机化学无机化学第十三章第十三章 氢和稀有气体氢和稀有

8、气体 1 13.1 3.1 氢氢13.2 13.2 稀有气体稀有气体13.1氢u了解氢及其同位素；熟悉氢原子的成键特征了解氢及其同位素；熟悉氢原子的成键特征u掌握氢化物的类型、制备方法和主要的化学性质掌握氢化物的类型、制备方法和主要的化学性质u了解稀有气体的性质、存在和分离方法、主要用途了解稀有气体的性质、存在和分离方法、主要用途u了解稀有气体的氟化物和氧化物的制备方法和主要化学性质了解稀有气体的氟化物和氧化物的制备方法和主要化学性质无机化学无机化学 氢的发现：氢的发现：16世纪就发现氢气世纪就发现氢气,它是它是硫酸与铁反应生成的一种气体，硫酸与铁反应生成的一种气体，1766年年英国物理学家卡

9、文迪西确认它是一种易英国物理学家卡文迪西确认它是一种易燃气体，并称为燃气体，并称为“易燃空气易燃空气”。命名：命名： 1787年，拉瓦锡将命名年，拉瓦锡将命名“Hydrogen”，“Hydro”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。丰度：丰度：氢在地壳外层的大气、水和岩氢在地壳外层的大气、水和岩石里以原子百分比占石里以原子百分比占17，仅次于氧而，仅次于氧而居第二位。居第二位。绝大多数的氢都是以化合物绝大多数的氢都是以化合物的形式存在。整个宇宙空间到处都有氢，的形式存在。整个宇宙空间到处都有氢，太阳大气的组成部分主要是氢，以原子太阳大气的组成部

10、分主要是氢，以原子百分比计，它高达百分比计，它高达81.75。Cavendish(1731-1810)Laviusiser(1743-1794)13.1 氢氢无机化学无机化学氕、符号氕、符号H；氘、符号；氘、符号D；氚，符号；氚，符号T氕氕H的丰度最大，占的丰度最大，占99.98%，氘具有可，氘具有可变的丰度，平均原子百分比为变的丰度，平均原子百分比为0.016%。氚是一种不稳定的放射性同位素，半衰氚是一种不稳定的放射性同位素，半衰期期t1/2=12.4年年氢的同位素核外均含有氢的同位素核外均含有1个电子，化学性个电子，化学性质基本相同，但由于质量相差大，导致它质基本相同，但由于质量相差大，导

11、致它们的单质和化合物物理性质上出现差异们的单质和化合物物理性质上出现差异HDT氢的同位素氢的同位素13H23He +说明：说明：射线射线(氦离子氦离子)、射线射线(电子电子)、射线射线(短短波长的电磁波波长的电磁波)化合物H2 D2 H2O D2O 沸点/K20.2 23.3 373.0 374.2平均键能/kJmol-1 436.0 443.3 463.5 470.9 无机化学无机化学氢是密度最小的无色无味的气体氢是密度最小的无色无味的气体扩散速度快，因而具有很高的导热性扩散速度快，因而具有很高的导热性微溶于水（一体积水在微溶于水（一体积水在273273K K时溶解时溶解0.020.02体积

12、氢）体积氢）沸点低，是沸点低，是20.220.2K K，液态氢可以把除氦以外的所有液态氢可以把除氦以外的所有气体冷却为固体气体冷却为固体易被钯、铂、镍等金属吸收，其中钯的吸氢能力最易被钯、铂、镍等金属吸收，其中钯的吸氢能力最强，室温下一体积的粉末状钯可吸收强，室温下一体积的粉末状钯可吸收900900体积的氢。体积的氢。这些金属是有关于氢反应的优良催化剂。这些金属是有关于氢反应的优良催化剂。氢（氢（H2）的物理性质的物理性质无机化学无机化学常温下分子氢不活泼。常温下分子氢不活泼。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。u能在空气中燃烧生成水能在空气中燃烧生成水u能同卤

13、素能同卤素、N2等非金属反应，生成共价型氢化物。等非金属反应，生成共价型氢化物。如：如：3H2 N2 2NH3 u与活泼金属反应，生成氢化物。与活泼金属反应，生成氢化物。H2 2Na 2NaHu能还原许多金属氧化物或金属卤化物为金属。如能还原许多金属氧化物或金属卤化物为金属。如：H2 CuOCuH2O TiCl4 +H2 Ti+ HCl在有机化学中，氢可发生加氢反应在有机化学中，氢可发生加氢反应(还原反应还原反应)。发生离解作用，得到原子氢。发生离解作用，得到原子氢。uH22H H431 kJmol-1 氢（氢（H2）的化学性质的化学性质无机化学无机化学原子氢结合成分子氢的反应热可以产生高达原

14、子氢结合成分子氢的反应热可以产生高达4273K，这，这就是常说的原子氢焰。利用此反应可以焊接高熔点金属。就是常说的原子氢焰。利用此反应可以焊接高熔点金属。原子氢是一种比分子氢更强的还原剂原子氢是一种比分子氢更强的还原剂u可以同锗、锡、砷、硫、锑等直接作用生成相应氢化可以同锗、锡、砷、硫、锑等直接作用生成相应氢化物。物。As3HAsH3u能把某些金属氧化物或氯化物迅速还原成金属。如：能把某些金属氧化物或氯化物迅速还原成金属。如：CuCl22HCu2HClu还能还原某些含氧酸盐。还能还原某些含氧酸盐。BaSO48HBaS4H2O原子氢的特点原子氢的特点无机化学无机化学实验室制备实验室制备通常由活泼

15、金属通常由活泼金属和稀酸反应制备和稀酸反应制备Zn + 2H+ = H2+ Zn2+Zn + 2H2O + 2OH- = Zn(OH)42- + H2也可由两性金属也可由两性金属与碱反应或电解与碱反应或电解法得到的氢气纯法得到的氢气纯度更高度更高氢气的工业制备氢气的工业制备天然气裂解：天然气裂解：CH4 =C + 2H2催化剂水煤气法：水煤气法：C + H2O = CO + H21273 K阴极: 2H2O + 2e =H2 + 2OH-电解法阳极: 4OH- - 4e =O2 + 2H2O 水蒸气转化法：水蒸气转化法：CH4 + H2O CO + 3H2(g)10731273 K催化剂氢气的

16、制备氢气的制备无机化学无机化学 价电子层结构型为价电子层结构型为1s1，电负性为，电负性为2.2，当氢同其他元素的，当氢同其他元素的原子化合时，可形成离子键、共价键及一些独特的键型原子化合时，可形成离子键、共价键及一些独特的键型13.1.1 氢原子的成键特征氢原子的成键特征13.1氢形成离子键：形成离子键：当它与电负性很小的活泼金属反应生成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个电子形成氢化物时，氢从金属原子上获得一个电子形成H-离子，例离子，例如如KH，NaH等。等。 形成共价键形成共价键u非极性共价键，如非极性共价键，如H2分子。分子。u极性共价键，一般是与非金属

17、原子形成的化合物，极性共价键，一般是与非金属原子形成的化合物，如如HF，键的极性随非金属原子的电负性增大而增强。，键的极性随非金属原子的电负性增大而增强。无机化学无机化学独特的键型独特的键型u金属氢化物金属氢化物 填充到许多过渡金属晶格空隙中，形成非填充到许多过渡金属晶格空隙中，形成非整比化合物，如整比化合物，如ZrH1.30、LaH2.87、TaH0.76和和VH0.56等。等。u氢桥键氢桥键 在硼氢化合物（如在硼氢化合物（如B2H6）和某些过渡金属配合）和某些过渡金属配合物（如物（如HCr(CO)5 2中均存在氢桥键。中均存在氢桥键。u氢键氢键 分子间或分子内氢键。分子间或分子内氢键。13

18、.1氢CrHCOOCCOCOCOCrCOCOCOCOCO B2H6和和HCr(CO)5 2的立体结构的立体结构 氢桥氢桥(三中心三中心二电子键二电子键)无机化学无机化学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、金属型或过渡型氢化物13.1氢13.1.2 氢化物氢化物无机化学无机化学 2M+H2 =2MH (碱金属碱金属) M + H2 =MH2 (M= Ca Sr Ba)u2H-(融化电解融化电解)= H2+ 2e，证明氢化物中的氢是负离子证明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

19、合成中常用的还原剂uTiCl4 + 4NaH = Ti + 4NaCl + 2 H2(g)uUO2 + CaH2 = U + Ca(OH)2u2CO2 + BaH2（热）（热）= 2CO + Ba(OH)2离子型氢化物不稳定，遇水反应生成氢气：离子型氢化物不稳定，遇水反应生成氢气：uLiH+H2O= LiOH + H2(g) CaH2 + 2H2O =Ca(OH)2 + 2H2(g)u可利用离子型氢化物除去气体或溶剂中的可利用离子型氢化物除去气体或溶剂中的微量微量的水分，的水分，水量多时不能使用（放热反应）水量多时不能使用（放热反应）13.1氢离子型氢化物离子型氢化物无机化学无机化学离子型氢化

20、物在非水极性溶剂中能同一些缺电子离子型氢化物在非水极性溶剂中能同一些缺电子化合物结合成复合氢化物，例如：化合物结合成复合氢化物，例如：13.1氢2LiH+B2H62LiBH44LiH+BCl3LiBH4+3LiCl氢化物被广泛用于无机和有机合成中做还原剂和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，或在野外用做生氢剂等。负氢离子的来源，或在野外用做生氢剂等。乙醚无机化学无机化学 是氢原子填充到过渡金属晶格的空隙中而形成的一类是氢原子填充到过渡金属晶格的空隙中而形成的一类非整非整比化合物比化合物，其重要特征是分子式达不到计量值，如，其重要特征是分子式达不到计量值，如 VH0.56,

21、 TaH0.76,和和 ZrH1.75等。等。 d区从区从IIIB到到VB的的过渡金属过渡金属都能形成都能形成氢化物氢化物，但，但VIB仅有仅有Cr能形成氢化物，能形成氢化物，VIII族族Pd要在适当压力下，才与氢形成要在适当压力下，才与氢形成稳定松散相化合物，稳定松散相化合物，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。 金属氢化物基本上保留着金属氢化物基本上保留着金属外观特征金属外观特征，例如具有金属的，例如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。光泽和导电性，但其导电性会随氢含量的改变而改变。 金属氢化物的另一个显著特性是在温度稍有提高时，金属氢化物的另

22、一个显著特性是在温度稍有提高时，H原原子会通过固体迅速扩散子会通过固体迅速扩散。超纯氢的制备是将普通氢通过。超纯氢的制备是将普通氢通过Pd-Ag合金管扩散后而得到的。合金管扩散后而得到的。13.1氢金属氢化物金属氢化物无机化学无机化学三种存在形式三种存在形式 缺电子氢化物，如：乙硼烷缺电子氢化物，如：乙硼烷B2H6 满电子氢化物，如：满电子氢化物，如：CH4 富电子氢化物，如：富电子氢化物，如：NH3，H2O和和HF等等分子型氢化物分子型氢化物无机化学无机化学氢能源氢能源（高能燃料、无污染）：（高能燃料、无污染）：面临三大课题：氢气的制面临三大课题：氢气的制备、氢的储运、氢的利用（燃料电池）。

23、备、氢的储运、氢的利用（燃料电池）。u氢能利用及其燃料电池，已成为氢能利用及其燃料电池，已成为2121世纪能源开发的重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重点。因要方向之一，高性能储氢合金则是其研发重点。因贵金贵金属化合物常作储氢材料，而镧镍等合金是一种替代贵金属化合物常作储氢材料，而镧镍等合金是一种替代贵金属的新型储氢材料：属的新型储氢材料： LaNi5 + 3H2 LaNi5H6u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。储氢合金储氢合金是指在一定温度和氢气压力下，能可逆地大量吸是指在一定温度

24、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物。收、储存和释放氢气的金属间化合物。因其储氢量大、无污因其储氢量大、无污染、安全可靠，且制备技术和工艺相对成熟，是目前应用最染、安全可靠，且制备技术和工艺相对成熟，是目前应用最为广泛的储氢材料。为广泛的储氢材料。储氢合金储氢合金无机化学无机化学u储氢合金制备方法：储氢合金制备方法： 1 1）机械粉碎合金化法）机械粉碎合金化法2 2）化学合成法）化学合成法3 3）脉冲电化学沉积法）脉冲电化学沉积法4 4）快速凝固法）快速凝固法13.1氢5 5）气态凝聚法）气态凝聚法6 6）高温熔炼法）高温熔炼法7 7）置换扩散法）置换扩散法8 8）氢化

25、燃烧合成法）氢化燃烧合成法u储氢合金主要分为：镁系储氢合金主要分为：镁系(A2B型型)、稀土系、稀土系(AB5型型)、钛系、钛系(AB型型)和锆系和锆系(AB2型型)4大系列。大系列。储氢合金及制备方法储氢合金及制备方法无机化学无机化学13.2.1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稀有稀有气体的化合物气体的化合物 13.2稀有气体稀有气体13.2稀有气体 无机化学无机化学13.2稀有气体 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 R

26、n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的发的发现现u空气分馏氮：空气分馏氮：1.2572 gL-1u化学法制备氮：化学法制备氮：1.2505gL-1u拉姆赛拉姆赛(Willimas Ramsay)，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。1866年进入格拉斯年进入格拉斯歌大学文学系学习文学，歌大学文学系学习文学，17岁时担任分析化学岁时担任分析化学助手，从此对化学产生浓厚兴趣。助手，从此对化学产生浓厚兴趣。1880年年28岁岁的拉姆赛被聘为伦敦大学教授，不仅是一位科的拉姆赛

27、被聘为伦敦大学教授，不仅是一位科学家，而且还是一位语言文学家，精通英语、学家，而且还是一位语言文学家，精通英语、德语、法语、意大利语。德语、法语、意大利语。 无机化学无机化学每每1000dm3空气中约含空气中约含9.3 dm3氩，氩，18 cm3氖，氖，5 cm3氦和氦和0 .8cm3氙，所以液化空气是提取稀有气体的主要原料。氙，所以液化空气是提取稀有气体的主要原料。13.2稀有气体 13.2.2 稀有气体的存在和分离稀有气体的存在和分离 2液态空气液态空气分馏分馏分离C吸附O2XeNaOH塔CO2赤热Cu丝微量O2热Mg屑微量N2C吸附(83K)He和NeAr、Kr、XeHe无机化学无机化学

28、13.2稀有气体 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 HeNeArKrXeRn 第一电离能 大小 mp. bp. 小大 水中溶解度 小大 气体密度 小大化学性质化学性质很难与其他元素发生化学反应，以至于长期以来被称很难与其他元素发生化学反应，以至于长期以来被称为为“惰性元素惰性元素”。 无机化学无机化学19621962年，年，2929岁的英国化学家巴特利特（岁的英国化学家巴特利特（N.BartlettN.Bartlett）在在研究铂的氟化合物时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分子同六氟化铂反应而生成一种新的化合物一种新的化合物O2+

29、PtF6-。他联想到他联想到“惰气惰气”氙氙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。他估算了他估算了XePtF6的晶格能，发现只比的晶格能，发现只比O2PtF6的晶格能小的晶格能小41 .84 kJmol-1，说明，说明XePtF6一旦制得，就能稳定存在。他一旦制得，就能稳定存在。他按此理论分析进行实验，把等体积的按此理论分析进行实验，把等体积的PtF6蒸汽和蒸汽和Xe混合起混合起来，使之在室温下反应，结果获得一种淡红色的固体来，使之在室温下反应，结

30、果获得一种淡红色的固体XePtF6。 从此，从此，“惰性气体惰性气体”改名为改名为“稀有气体稀有气体” ” 。 惰性气体非惰性惰性气体非惰性无机化学无机化学13.2稀有气体 稀有气体稀有气体氦氦目前已知的沸点最低的物质，可作超低温目前已知的沸点最低的物质，可作超低温(4.215K)冷却冷却剂；液氦在温度小于剂；液氦在温度小于2.2K时是一种超流体，具有超导性时是一种超流体，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。和低粘性，对于研究和验证量子理论有重要的意义。 氦不燃烧，密度小，故用它来代替氢气充填的气球，氦不燃烧，密度小，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

31、；不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“氦空氦空气气”（He占占79%，O2占占21%）代替空气供潜水员呼吸，）代替空气供潜水员呼吸，以防止潜水员以防止潜水员 “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；作惰性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；保护气用于核反应堆热交换器；可制作氦、氖气体激光器。可制作氦、氖气体激光器。无机化学无机化学13.2稀有气体 稀有气体稀有气体氖、氩、氪、氙、氡氖、氩、氪、氙、氡氖在电场作用下可产生美丽的红光，所以它被广泛地用氖在电场作用下可产

32、生美丽的红光，所以它被广泛地用来制造霓虹灯（氖灯）或仪器中的指示灯来制造霓虹灯（氖灯）或仪器中的指示灯氩具有热传导系数小、惰性和绝缘性，用作保护气氛氩具有热传导系数小、惰性和绝缘性，用作保护气氛氙气能发出强烈的白光，它被用来制作有氙气能发出强烈的白光，它被用来制作有“人造小太阳人造小太阳”之称的高压长弧氙灯，由于这种氙灯特别亮，常被用作电之称的高压长弧氙灯，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影摄影、舞台和运动场所等地方的照明 氪和氙的同位素在医学上被用来测量脑血流量和研究肺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、计算胰岛素分泌量等功能、计算胰岛素分泌

33、量等 氡具有放射性，如果被吸入体内将危害人的健康氡具有放射性，如果被吸入体内将危害人的健康无机化学无机化学稀有气体化合物的结构稀有气体化合物的结构 杂化轨道理论解释杂化轨道理论解释 XeFXeF2 2 XeF XeF4 4 XeF XeF6 6 sp sp3 3d spd sp3 3d d2 2 sp sp3 3d d3 35 5s s5 5p p5 5d dspsp3 3d dXeFXeF2 2：变形八面体变形八面体平面正方形平面正方形直线形直线形无机化学无机化学13.2稀有气体 13.2.4 氙的化合物氙的化合物 稳定稳定勉强稳定勉强稳定稳定稳定323K分解分解 平面四方形平面四方形变形八

34、面体变形八面体 390304322.6 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固体无色固体 XeF4XeOF2XeF6CsXeF7 VI水解为水解为Xe和和O2溶于液体溶于液体HF中中直线形直线形402336 无色晶体无色晶体黄色晶体黄色晶体 XeF2XeF22 SbF5 附注附注分子构型分子构型熔点熔点/K形式形式化合物化合物 氧化氧化态态 无机化学无机化学13.2稀有气体 氧化氧化态态 化合物化合物 形式形式熔点熔点/K分子构分子构型型附注附注VI Cs2XeF8XeOF4XeO3nK+ XeO3F-n 黄色固体黄色固体无色液体无色液体无色晶体无色晶体无色晶体无色晶体 227

35、 四方锥四方锥三角锥三角锥正方锥正方锥 稳定至稳定至673K稳定稳定易爆炸，吸湿；在溶液稳定易爆炸，吸湿；在溶液稳定很稳定很稳定 VIII XeO4XeO64- 无色气体无色气体无色盐无色盐 四面体四面体八面体八面体 易爆炸也可以易爆炸也可以HXeO63 -, H2XeO62-, H3XeO6-等阴离子等阴离子形式存在形式存在无机化学无机化学氙的氟化物合成和性质氙的氟化物合成和性质210pmr201pmrmol1170kJI eXeXemol1180kJI eOOXeO1-1-11222XePtFPtFXe 66预测：uXePtF6 (红色晶体红色晶体) 思路：已合成思路：已合成 O2PtF6

36、uXeF2制备制备：Xe(g)+F2(g)=XeF2(g)uXeF4制备：使氟过量至制备：使氟过量至XeF2=15，873K、6.18 105Pa下可制得到下可制得到XeF4：Xe(g)+2F2(g)=XeF4(g)uXeF6制备：再增加氟的比例，使制备：再增加氟的比例，使XeF2=120，在，在573K和和6.18 105Pa压强下可制得压强下可制得XeF6：Xe(g)+3F2(g) =XeF6(g)。反应不能在玻璃容器中进行，因为生成的反应不能在玻璃容器中进行，因为生成的XeF6可与可与SiO2反应：反应：2XeF6+SiO2 = 2XeOF4 + SiF4无机化学无机化学氙氙的的氟化物氟

37、化物性质性质强氧化性强氧化性：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XeFXeF2 2作氧化剂才作氧化剂才首次制得成功的首次制得成功的NaBrO3+XeF2+H2O NaBrO4+2HF+XeXeF2 + H2 2HF + XeXeF2 + 2Cl- 2F- + Xe + Cl2XeF4+ Pt 2PtF4 + Xe 与水反应：氙氟化物与水反应活性不同与水反应：氙氟化物与水反应活性不同2XeF2 + 2H2O = 2Xe + 4HF + O2 (在碱中迅速反应在碱中迅速反应)XeF4, XeF6在水中反应在水中反应生成氧化物生成氧化物6XeF4+12H2O2XeO3+4Xe+3O2+24HFXeF6+3H2OXeO3+6HFXeF6+H2OXeOF4+2HF (不完全水解不完全水解)无机化学无机化学13.2稀有气体 XeF2 、 XeF4 、 XeF6都是优良而且温和的氟化剂都是优良而且温和的氟化剂。例如：例如：XeF6+C6H6 = C6H5F+HF+XeXeF2+IF5 = IF7+XeXeF4+2CF3CFCF3 = 2CF3CF2CF3+Xe氙的氟化物与互卤化物一样，通过氙的氟化