稀有气体的一些物理性质课件

2023/7/29刘晓瑭112ⅠA,ⅡA族和稀有气体教学要求：1.掌握ⅠA、ⅡA族元素单质、氧化物、氢氧化物的性质、制备和用途。熟悉性质变化的规律性。2.掌握ⅠA、ⅡA族金属盐类的一些重要性质。3.通过对比锂、镁的相似性进一步了解对角线规则。4.掌握氢的物理和化学性质。5.了解稀有气体的发展简史，单质的性质、用途及其化合物的性质和结构特点。重点：碱金属和碱土金属化合物，氢的性质和用途难点：对角线规则，希有气体化合物的结构学时：22023/7/29刘晓瑭2目录12.1碱金属和碱土金属单质12.2碱金属和碱土金属的化合物12.3氢单质12.4氢化物12.5稀有气体2023/7/29刘晓瑭3氢（Hydrogen）

氢在周期表中排ⅠA，又能排ⅦA，这是由于第一周期的稀有气体电了构型为1s2

。1.氢的同位素（isotope）

(2)存在：H:D=6800:1(原子个数)H:T=1e10:1

(1)PP+nP+2nProtiumDeuteriumTritium

氕氘氚

2023/7/29刘晓瑭4(3)氢同位素形成的单质H2、D2、T2,在化学性质上完全相同，但物理性质（熔沸点）上有差别。2023/7/29刘晓瑭5极难溶于水和有机溶剂，可贮存在金属(Pt、Pd)和合金(LaNi5)中。固态氢（黑色）又称为金属氢：在晶格质点上为质子，而电子为整个晶体共享，所以这样的晶体具有导电性，固态氢是六方分子晶格。2.氢的性质

a.成键特点：电子构型为

1s，可以放在ⅠA类，但第一电离势高于碱金属的第一电离势；也可放在ⅦA类。b.化合反应：与金属:2Na+H2=2NaH；

Ca+H2=CaH2

与非金属:H2+F2=2HFc.还原反应：CuO+H2=Cu+H2OWO3+3H2=W+3H2O2023/7/29刘晓瑭6(1)实验室：

(2)工业上：3.氢的制备

2023/7/29刘晓瑭7目录12.1碱金属和碱土金属单质12.2碱金属和碱土金属的化合物12.3氢单质12.4氢化物12.5稀有气体2023/7/29刘晓瑭8氢化物离子型氢化物（LiH，CaH2）性质：易水解、具有还原性、与缺电子化合物反应分子型氢化物（H2S，NH3，CH4

）性质：差异大。与水的作用各不相同共价型氢化物（B2H6，SiH4）过渡金属型氢化物（NiH，ZrH1.75）性质：保持金属晶体的形貌；非正比化合物2023/7/29刘晓瑭9目录12.1碱金属和碱土金属单质12.2碱金属和碱土金属的化合物12.3氢单质12.4氢化物12.5稀有气体2023/7/29刘晓瑭10稀有气体TheRareGasesHelium(He)Neon(Ne)Argon(Ar)

太阳新的懒惰的Krypton(Kr)Xenon(Xe)Radon(Rn)

稳定的陌生的发光的2023/7/29刘晓瑭1112.5稀有气体12.5.1稀有气体的发现12.5.2稀有气体的单质12.5.3稀有气体化合物XeOOO2023/7/29刘晓瑭12元素发现年代发现者氦1868J.N.Lockyer,S.E.Frankland(英)1895W.Ramsay（英）氩1894J.W.Rayleigh氖1898W.Ramsay（英）氪1898W.Ramsay（英）氙1898W.Ramsay（英）氡1900F.E.Dorn2023/7/29刘晓瑭1312.5稀有气体12.5.1稀有气体的发现12.5.2稀有气体的单质12.5.3稀有气体化合物XeOOO2023/7/29刘晓瑭141.存在主要存在于空气氦也存在于某些天然气中氡为某些放射性元素的蜕变产物2.结构氦原子为2电子构型其它稀有气体原子为稳定的8电子构型HeNeArKrXe

Rn

1s22s22p63s23p64s24p6

5s25p62s22p62023/7/29刘晓瑭15价电子结构称为饱和电子层结构，其电子亲合势都接近于零，而且都有很高的电离势。因此不易失去电子、不易得到电子，不易形成化学键。均为单原子分子，He是所有单质中沸点最低的气体。蒸发热、在水中的溶解度以及熔、沸点都很低，并且随着原子序数的增加而逐渐升高。在一般条件下不具备化学活性3.性质2023/7/29刘晓瑭16稀有气体的一些物理性质2023/7/29刘晓瑭17氦

是除氢以外最轻的气体,可用它取代氢气填充气球和汽艇可利用氦和氧的混合物制成“人造空气”供潜水员呼吸，以防得潜水病可作超低温研究中的制冷剂，还可作低温温度计的填充气体可用做电弧焊的惰性保护气体4.用途氖

能产生鲜艳的红光，可用于霓红灯、灯塔等照明工程氖也可作冷冻剂，致冷温度为25~40K2023/7/29刘晓瑭18

当电流通过充氩灯管时，能产生蓝光，可用于霓红灯、灯塔等照明工程氩

氩和氦的混合气体可用于充填灯泡常用作保护气体氪制造特种光源、高效灯泡其同位素在医学上用于测量脑血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量等2023/7/29刘晓瑭19用于恶性肿瘤的放射性治疗氡制造特种光源氙用于充填光电管和闪光灯，有“小太阳”之称其同位素在医学上用于测量脑血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量等2023/7/29刘晓瑭2012.5稀有气体12.5.1稀有气体的发现12.5.2稀有气体的单质12.5.3稀有气体化合物XeOOO2023/7/29刘晓瑭21O2+PtF6＝O2+[PtF6]-由于O2的第一电离能(1175.7kJ·mol-1)和氙的第一电离能(1171.5kJ·mol-1)非常接近，于是想到用氙代替氧可能会发生同样的反应。Xe+PtF6＝Xe+[PtF6]-1962年，由英国化学家N.Bartlett合成了第一个稀有气体化合物Xe+[PtF6]-

卤化物XeF2、XeF4、XeCl2、KrF2

氧化物XeO3、XeO4

氟氧化物XeOF2、XeOF4

含氧酸盐M(I)HXeO4、M(I)4XeO6

至今已制成稀有气体化合物数百种

稀有气体化合物中简单化合物甚少2023/7/29刘晓瑭22Xe+F2XeF2(s)

（由Xe在缺F2情况下加压反应）Xe+2F2XeF4(s)较易制得，在如上条件下加入Xe和F2(1:5)混合物，几十小时后便制得。

Xe+3F2XeF6Xe:F2=1:20或XeF4+F2XeF6(UV,常温)1.氙的氟化物的生成2023/7/29刘晓瑭23Irradiatingaxenon-fluorinemixturewithultra-violetlightatordinarytemperatureproducesXeF2(togetherwithsomeXeF4(“windowsill”synthesis)

为什么Xe与F2混合如此容易化合但六十多年间却没有能合成出Xe的化合物？

Xe的量太少；绝对干燥的玻璃仪器不能获得,

实验技术落后。2023/7/29刘晓瑭24大多数化合物的制备与氟化物有关，有的化合物可看作是氟化物的衍生物XeF2、XeF4、XeF6的性质(1)为稳定的白色结晶状共价化合物2XeF2+2H2O→2Xe+4HF+O2↑(2)能与水反应(3)是优良的氟化剂2XeF6+SiO2

→2XeOF4+SiF42023/7/29刘晓瑭25（1）与水的反应：

(i)XeF2在水中的溶解放出刺激性臭味。在酸性溶液中水解很慢,但在碱性溶液中水解很快：

2XeF2+2H2O=2Xe+4HF+O2

XeF2+2OH-=Xe+1/2O2+2F-+H2O2.氙化合物的反应(ii)XeF4在水中既有歧化反应又有氧化还原反应:6XeF4+12H2O=2XeO3+4Xe+3O2+24HF

分解成：3XeF4+6H2O=3Xe+3O2+12HF3XeF4+6H2O=2XeO3+Xe+12HF所以上述反应方程式只是XeF4等摩尔参与自身Ox-Red以及与水的氧化还原的配平结果.实际上这是一个多重配平的方程式。

(iii)XeF6+H2O=XeOF4+2HF，XeOF4+2H2O=XeO3+4HF2023/7/29刘晓瑭26

（2）做强氧化剂

XeF6+8NH3=Xe+N2+6NH4F(可氧化Cl-，Ce(III),Co(II))

XeF6化学性质非常活泼，甚至与石英反应：

2XeF6(g)+SiO2(s)=2XeOF4(l)+SiF4

(g)

XeF6也能发生歧化反应：

4XeF6+18Ba(OH)2=3Ba2XeO6+Xe+12BaF2+18H2O（3）良好的氟化剂

RbF+XeF6=RbXeF7XeF2+SbF5=[XeF][SbF6]+8不能盛放在玻璃瓶中2023/7/29刘晓瑭27以XeF4为例：价电子对数＝(8+4)÷2=6价电子对构型为八面体XeF4可能的构型有两种：XeXeFFFFFFFF(a)(b)所以XeF4的分子构型是平面四面形90°孤—孤：0190°孤—成：8