内蒙古民族大学无机化学吉大武大版第18章氢和稀有气体.ppt

精品课程精品课程<<<<无机化学无机化学>>>>第十八章第十八章 氢和稀有气体氢和稀有气体§ 18-1   氢氢 1-1 氢在自然界的分布氢在自然界的分布: 1. 氢是宇宙中最丰富的元素氢是宇宙中最丰富的元素Ø 地壳三界（大气、水、岩石）地壳三界（大气、水、岩石）:   以化合物形式存在，原子百分比以化合物形式存在，原子百分比: 17%，仅次于氧，仅次于氧,   排第二位排第二位Ø 整个宇宙充满了氢整个宇宙充满了氢: 是太阳大气的主要成份是太阳大气的主要成份:原子百分比原子百分比: 81.75% 是木星大气的主要成份是木星大气的主要成份: 原子百分比原子百分比: 82%   2.  氢的同位素氢的同位素   (Isotopes of hydrogen )中文名中文名         英文名称英文名称        表示方法表示方法       符号符号           说明说明氕氕*(音撇音撇)      protium           1H                   H          稳定同位素稳定同位素氘氘 (音刀音刀)      deuterium       2H                    D          稳定同位素稳定同位素氚氚(音川音川)        tritium                 3H                    T          放射性同放射性同位素位素        氕这个名称只在个别情况下使用，通常直接叫氢；氘有时氕这个名称只在个别情况下使用，通常直接叫氢；氘有时 又叫又叫“重氢重氢”. . 氕氕  H:  丰度最大丰度最大,原子百分比原子百分比: 99.98%       氘氘  D:  丰度可变。

平均原子百分比丰度可变平均原子百分比: 0.016%        氚氚  T:  放射性同位素在大气层放射性同位素在大气层,宇宙射线裂变宇宙射线裂变                   产物中产物中1021个氢原子中只含有一个个氢原子中只含有一个3.  制备制备       利利用用重重水水与与水水的的差差别别，，富富集集重重水水，，再再以以任任一一种种从从水中制水中制  H2  的方法从的方法从  D2O  中获得中获得  D慢中子轰击锂产生慢中子轰击锂产生        氕氕(11H)是是丰丰度度最最大大的的氢氢同同位位素素, 占占99.9844%；；同同位位素素21H叫叫氘氘, 占占0.0156%氚氚(31H)存存在在于于高高层层大大气气中中，，它是来自外层空间的中子轰击它是来自外层空间的中子轰击N原子产生的：原子产生的： 我国首座重水堆核电站我国首座重水堆核电站—秦山核电站用上国产核燃料秦山核电站用上国产核燃料: 三种同位素，核外均有三种同位素，核外均有1个电子，所以化学性质相个电子，所以化学性质相似，但质量似，但质量1，， 2，，3相差较大，所以导致了它们的单质，相差较大，所以导致了它们的单质，化合物物理性质上的差异。

化合物物理性质上的差异            H2   b.p : 20.2                D2   b.p : 23.3  1-2 氢的成键特征氢的成键特征 由于氢的电子结构为由于氢的电子结构为 1s1 电负性为电负性为x=2.2，所以，所以它与其他元素的原子化合时，有以下几种成键情况它与其他元素的原子化合时，有以下几种成键情况: （（1）形成离子键）形成离子键: 如如 KH，，NaH，，CaH2 等在离子型等在离子型                                   氢化物中氢的氧化态为负氢化物中氢的氧化态为负1（（2））形成共价键形成共价键: : a.形成非极性共价键形成非极性共价键: 如如 H2 单质，表现单质，表现 0 氧化态b.形成极性共价键形成极性共价键: 与非金属的元素的原子化合与非金属的元素的原子化合:    HCl，，HBr，，H2O等，表现为等，表现为 +1 氧化态 （（3））独特的键型独特的键型 a.氢原子可以填充到许多过渡金属晶格的空隙中，氢原子可以填充到许多过渡金属晶格的空隙中，b.   形成一类非整比化合物形成一类非整比化合物,一般称之为金属氢化一般称之为金属氢化物。

物c.   例例:  ZrH1.75 和和 LaH2.78     b. 在硼氢化合物在硼氢化合物（如（如B2H6）） 和和某些过渡金属配合某些过渡金属配合 物中均以氢桥键存在物中均以氢桥键存在氢键：氢键：在含有强极性键的共价氢化物中（例在含有强极性键的共价氢化物中（例H2O，，            HF，，HCl，，NH3中）由于氢原子与一个电负性中）由于氢原子与一个电负性          很强的原子相结合，共用电子对强烈偏向电负很强的原子相结合，共用电子对强烈偏向电负           性强的原子使氢变成近乎裸露的性强的原子使氢变成近乎裸露的H+，可以与另，可以与另          一个电负性高，有孤对电子的原子形成氢键一个电负性高，有孤对电子的原子形成氢键 1-3  氢的性质和用途氢的性质和用途   (1)单质氢单质氢     a.物理性质物理性质 H—H：：共价键长为共价键长为 74pm，无色无臭气体无色无臭气体    273K时，时，1dm3 水溶解水溶解 0.02 dm3 的的 H2分子量最分子量最小分子间作用力弱，所以难液化，小分子间作用力弱，所以难液化，20K时才液时才液化。

密度最小，化密度最小， 故常用来填充气球故常用来填充气球b.化学性质化学性质:    H—H  D=436KJ/mol  比一般单键高，接近双键离比一般单键高，接近双键离解能常温下惰性，但特殊条件下反应能迅速进行常温下惰性，但特殊条件下反应能迅速进行1）与卤素反应：）与卤素反应：H2 + F2  → 2HF   （低温，暗处，爆炸，激烈）（低温，暗处，爆炸，激烈）H2 + Cl2 → 2HCl  （光照，点燃，才能反应）（光照，点燃，才能反应）H2 + Br2 → 2HB   （光照，点燃，才能反应）（光照，点燃，才能反应）H2 + I2 → 2HI       (高温反应，且可逆）高温反应，且可逆） （（2）与氧反应：）与氧反应： 2H2   +  O2  →2H2O        H2 在在 O2 中安全燃烧生成中安全燃烧生成 H2O，温度可，温度可3273K，，可切、焊金属可切、焊金属    易形成爆炸混合物：易形成爆炸混合物： H2 ：：O2  = 2 ：：1（体积比）（体积比）      或或 H2 含量：含量：6～～67% （氢气（氢气—空气混合物）空气混合物） （（3）与金属氧化物、卤化物反应（制备高纯金属））与金属氧化物、卤化物反应（制备高纯金属） CuO  +  H2  →  H2O  +  Cu       （加热）（加热）        Fe3O4  +  4H2  → 4H2O  +  3Fe （加热）（加热）         WO3  +  3H2  → 3H2O  +  W     （加热）（加热）        TiCl4  +  2H2  → 4HCl  +  Ti     （加热）（加热）（（4）与）与CO、不饱和烃反应：、不饱和烃反应： CO  +  2H2                      CH3OH     CH2=CH2  +  H2                     CH3CH3 （（5）与活泼金属反应：（制离子型氢化物方法））与活泼金属反应：（制离子型氢化物方法）     高温下高温下  ：：  2Na  +  H2                2NaH                                     Ca  +  H2                      Ca H2      结论：结论：H2 的化学性质以还原性为主要特征。

的化学性质以还原性为主要特征  1-4 氢的制备：氢的制备：     1. 实验室制法：实验室制法： （（1）） Zn  +  2HCl  → ZnCl2   +   H2（（2）电解法：）电解法：25% 的的 KOH 或或 NaOH 电解液：电解液：    阴极：阴极：2H2O + 2e  → H2↑ +  2OH-    阳极：阳极：4OH— - 4e → O2↑ +  2H2O 2. 工业制备法：工业制备法：   (1)氯碱工业制氯碱工业制H2：电解饱和食盐水：：电解饱和食盐水：        阴极：阴极： 2H2O + 2e  → H2↑+  2OH-        阳极：阳极： 2Cl- - 2e  → Cl2↑   (2) C 还原水蒸气：还原水蒸气：  C（赤热）（赤热） +  H2O（（g）） → H2↑ + CO  （水煤气）直接做工业燃料，民用管道煤气（水煤气）直接做工业燃料，民用管道煤气  为了制氢，必须分离出为了制氢，必须分离出CO可将水煤气连同水可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂，蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂，CO 变成变成 CO2 ，，然后在然后在 2×106Pa（（20atm））下，用水洗涤下，用水洗涤 CO2 和和 H2 的混合气体，使的混合气体，使 CO2 溶于水而分离出溶于水而分离出 H2 。

3）甲烷催化分解或水蒸气转化：）甲烷催化分解或水蒸气转化： CH4                              C  +  2H2 ↑          CH4  + H2O                                  CO  +  3H2            （（4）烷烃脱）烷烃脱H2：： C2H6（（g））                 CH2=CH2  +  H2（直接合成氨（直接合成氨) 3. 野外生氢野外生氢 H2：： Si + 2NaOH（（aq））+ H2O → 2H2↑ + Na2SiO3  Si（（s）） +2NaOH（（s））+ Ca（（OH））2（（s））                                 2H2 ↑ + Na2SiO3  + Ca 4. 配合催化太阳能分解水配合催化太阳能分解水 三三(2,2’—联吡啶联吡啶) 合钌合钌(Ⅱ)(2a)   光能光能     2a*(已活已活化化) 2a 既是电子给予体，又是电子接受体，在光能的激发下，可以向水分既是电子给予体，又是电子接受体，在光能的激发下，可以向水分子转移电子，使子转移电子，使 H+ 变为变为 H2 放出。

放出       最近，日本有人把太阳能电池板与水电解槽连接在一起，电解部分的材最近，日本有人把太阳能电池板与水电解槽连接在一起，电解部分的材料在产生氢气一侧使用钼氧化钴，产生氧气一侧则使用镍氧化钴使用料在产生氢气一侧使用钼氧化钴，产生氧气一侧则使用镍氧化钴使用1平平方米太阳能电池板和方米太阳能电池板和100毫升电解溶液，每小时可制作氢气毫升电解溶液，每小时可制作氢气 20 升，纯度为升，纯度为 99.9% 1-5  氢化物：氢化物： 氢与其它元素形成的二元化合物叫氢化物氢与其它元素形成的二元化合物叫氢化物    周期表中除稀有气体外，其它大多数元素均可与氢周期表中除稀有气体外，其它大多数元素均可与氢直接或间接形成氢化物根据元素电负性不同，氢化直接或间接形成氢化物根据元素电负性不同，氢化物分三种类型：物分三种类型：  （（1）离子型氢化物（）离子型氢化物（Saline hydrides）） H2 与与ⅠA、、ⅡA（除（除Be）生成的氢化物，氢的氧化态）生成的氢化物，氢的氧化态为负为负12M  +  H2                    2MH（（M：：ⅠA）） NaCl晶型晶型  M  +  H2                 MH2（（ M：：ⅡA）金红石（）金红石（TiO2））a.a.物理性质：物理性质：Ø具有离子型晶体的共性，熔沸点高，常温下白具有离子型晶体的共性，熔沸点高，常温下白色盐状晶体，熔化能导电，不溶于非水溶剂，色盐状晶体，熔化能导电，不溶于非水溶剂，可溶于熔化的可溶于熔化的NaClNaCl晶体中。

晶体中ØH-的半径在的半径在 126 pm (LiH) 与与154 pm (CsH) 之间，之间，如此大的变化幅度说明原子核对核外电子的控如此大的变化幅度说明原子核对核外电子的控制较松弛制较松弛 H- 与与 X- 所带电荷相同，半径介于所带电荷相同，半径介于 F-与与 Cl-间，间， 因此才显示出因此才显示出 NaCl 型 ØH-存在的重要化学证据：电解其与碱金属的熔存在的重要化学证据：电解其与碱金属的熔融物，阳极放融物，阳极放 H2：： 2 H- →H2 + 2e-Ø与水反应的实质是与水反应的实质是:  H- +  H2O → OH- + H2 此此时时 H- 表现出强还原性、不稳定性和强碱性表现出强还原性、不稳定性和强碱性还原性强还原性强b. 化学化学性质性质剧烈水解剧烈水解氢化钙氢化钙剧烈水解剧烈水解形成配位氢化物形成配位氢化物受潮时强烈水解受潮时强烈水解 ↓+ 4H2O 在非水溶剂中，与缺电子化合物反应生成复合氢化物在非水溶剂中，与缺电子化合物反应生成复合氢化物 B2H6  + 2LiH                 2LiBH4    AlCl3  + 4LiH                 LiAlH4  +3LiCl LiAlH4  + H2O== LiOH + Al(OH)3 + 4H2↑（野外生氢剂（野外生氢剂) (2)金属型（过渡型）氢化物金属型（过渡型）氢化物  (Metallic hydrides) Cu、、Zn、、ⅢB→ⅤB、、ⅥB：：Cr、、Ⅷ族：族：Pd、、Ni   可与可与 H2  生成稳定的松散氢化物。

生成稳定的松散氢化物    a.组组  成成: 整比：整比：PdH、、CrH2、、ZnH2                     非整比：非整比：LaH2.87、、VH0.56等等    b.物理性质物理性质: 具有金属外观特征，有光泽，能导电具有金属外观特征，有光泽，能导电                         加热加热 H 原子逸出可得高纯原子逸出可得高纯 H2  (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)  过渡金属吸氢后往往发生晶格膨胀，产物的密度过渡金属吸氢后往往发生晶格膨胀，产物的密度        比母体金属的大比母体金属的大  (4) 成键理论成键理论Ø氢以原子状态存在于金属晶格中氢以原子状态存在于金属晶格中Ø以以H+存在于氢化物中存在于氢化物中,氢将电子供入化合物的导带中氢将电子供入化合物的导带中Ø氢以氢以H- -形式存在，每个氢原子从导带取得形式存在，每个氢原子从导带取得1个电子 (5) 金属金属 Pt 具有催化作用具有催化作用        可以被解释为表面可以被解释为表面 Pt 原子形成原子形成 Pt–H 键的键焓大键的键焓大得足以使键断开，却不足以补偿得足以使键断开，却不足以补偿 Pt–Pt 金属键断裂所需金属键断裂所需的能量。

的能量(7)  可逆储氢材料可逆储氢材料        1 体积金属体积金属 Pd 可吸收可吸收 700 体积体积  H2，，减压或加热减压或加热可使其分解可使其分解2 Pd + H2                2 PdH                U + 3/2 H2                    UH3减压减压,327 K常况常况523 K573 KLaNi5 + 3 H2                         LaNi5H6,    含含H2量大于同体积液氢量大于同体积液氢  微热微热  (2~3) × 105Pa（（3））分子型氢化物（分子型氢化物（Molecular hydrides））     P区元素（除稀有气体、区元素（除稀有气体、In、、Tl））,在一定条件下均在一定条件下均与与H2生成分子型氢化物根据生成分子型氢化物根据Lewis结构中的电子数结构中的电子数或键数的差异，有三种形式或键数的差异，有三种形式   a.   形式：形式：Ø缺电子氢化物，如缺电子氢化物，如 B2H6 中心原子Ｂ未满８电子构型中心原子Ｂ未满８电子构型Ø满电子氢化物，如满电子氢化物，如 CH4 中心原子价电子全部参与成键中心原子价电子全部参与成键Ø富电子氢化物，如富电子氢化物，如 NH3，，中心原子成键后有剩余未成键的中心原子成键后有剩余未成键的                                 孤电子对。

孤电子对 b.  物理性质物理性质: 熔沸点低，通常条件下为气体熔沸点低，通常条件下为气体 c. 化学性质化学性质: 因共价键极性差别较大而化学行为复杂因共价键极性差别较大而化学行为复杂B2H6CH4NH3仅就与仅就与H2O反应为例说明反应为例说明①① C、、Ge、、Sn、、P、、Sb、、As等氢化物等氢化物: 不与不与H2O反应反应②② 与与H2O反应的氢化物情况各不相同：反应的氢化物情况各不相同：Ø硅氢化物与硅氢化物与 H2O反应生成反应生成H2 SiH4  +  4H2O  ===  4H2↑ +  H4SiO4ØNH3与与H2O加合并电离：加合并电离： NH3 + H2O→NH3.H2O→ NH4+ + OH- -ØH2S、、H2Se、、H2Te、、HF在水中溶解并弱酸式电离在水中溶解并弱酸式电离: H2S == H+ +HS- -      HS- == H+ +S2-ØHCl、、HBr、、HI在水中溶解并强酸式电离在水中溶解并强酸式电离 HX==H+ + X- （（X- = Cl-、、Br-、、I-））③③这这些些氢氢化化物物具具有有还还原原性性，，同同族族从从上上到到下下还还原原性性增增强强，，酸性增强。

酸性增强 氢氢的的大大多多数数二二元元化化合合物物可可归归入入下下述述三三大大类类中中的的某某一一类类但但是是这这种种分分类类的的界界限限也也不不十十分分明明确确，，结结构构类类型型并并非非此即彼，而是表现出某种连续性非非此即彼，而是表现出某种连续性1-6  氢能源：氢能源： 1Kg H2完全燃烧放热完全燃烧放热120918KJ，，属于高能、属于高能、无污染、环保型燃料目前有关氢能源研究，存无污染、环保型燃料目前有关氢能源研究，存在着三大课题：发生、储存、利用在着三大课题：发生、储存、利用1））发生：发生：        从能量的观点看，利用太阳能光解海水最适从能量的观点看，利用太阳能光解海水最适宜目前的研究均以过渡金属配合物为催化剂，宜目前的研究均以过渡金属配合物为催化剂，光解海水远未达到生产规模光解海水远未达到生产规模2)2) 储存：储存： 因密度小，不安全，装运难度大因密度小，不安全，装运难度大.目前使用高目前使用高压容器储存使用不便，有危险很多人正在从压容器储存使用不便，有危险很多人正在从事金属氢化物的可逆储氢研究事金属氢化物的可逆储氢研究。

      但但Pd、、U均为贵金属，不经济，也有人正在均为贵金属，不经济，也有人正在从事多组分金属合金氢化物的研究从事多组分金属合金氢化物的研究 LaNi5  +  3 H2                          LaNi5H6(2-3)X105Pa微热微热 LaNi5合成方便，价格低，空气中稳定，储氢量合成方便，价格低，空气中稳定，储氢量大，很有发展前途大，很有发展前途180-200ml H2/g.  （（3）利用：）利用：Ø  目前，已实验成功用氢作动力的汽车，有望不久目前，已实验成功用氢作动力的汽车，有望不久     能投入实用能投入实用Ø  氢作为航天飞机的燃料已经成为现实，有的航天氢作为航天飞机的燃料已经成为现实，有的航天     飞机的液态氢储罐存有近飞机的液态氢储罐存有近 1800 m3的液态氢的液态氢 15Km50KmO3大气层大气层UV射线射线§18—2  稀有气体稀有气体 （（Noble gases））       历史的回顾：历史的回顾：1894~1900年间被陆续发现年间被陆续发现1．．19621962年前，确信它们的性质不活泼，叫它们为年前，确信它们的性质不活泼，叫它们为 “惰性气体惰性气体”（（inert gases) )；；2．曾因它们与各种化学试剂都不发生反应，于是认．曾因它们与各种化学试剂都不发生反应，于是认 为它们的化合价为零，又将其称为为它们的化合价为零，又将其称为“零族元素零族元素”；；3．根据这六个元素在地壳中的含量稀少，又广泛地．根据这六个元素在地壳中的含量稀少，又广泛地 称它们为称它们为 “稀有气体稀有气体” ( (noble gases) )；；4．自上而下，以氦为首，故也叫做．自上而下，以氦为首，故也叫做“氦族元素氦族元素”；；5．也有人称它们为．也有人称它们为“单原子气态元素单原子气态元素”” ( (monoatomic gas elements））         17世世纪纪70年年代代只只知知道道空空气气的的固固定定成成分分是是氮氮和和氧氧。

1785年年，，Cavendish 用用电电火火花花使使氮氮和和氧氧化化合合为为橙橙红红色色的的氧氧化化氮氮气气体体，，用用氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液吸吸收收氧氧化化氮氮，，3个个星星期期后后才才使使氮氮化化合合完完毕毕，，余余下下的的氧氧用用“硫硫酐酐”吸吸收收后后，，残残留留有有1/120的的微微小小气气泡泡他他对对这这个个现现象象很很重重视视 “这这个个气气泡泡是是特特殊殊的的，，不不像像一一般般的的氮氮，，因因为为不不管管什什么么样样的的火火花花都都不不能能使使它它同同氧氧结结合合” 又又说说 “这这是是由由于于某某种种原原因因没没有有跟跟氧氧化化合合而而剩剩下下来来的的氮氮” 直直到到 1893 年年，， Rayleigh  和和 Ramsay 分分析析了了由由氨氨分分解解出出来来的的氮氮每每升升1.2507 g，，而而一一升升由由空空气气中中获获得得的的氮氮重重1.2565 g，，相相差差的的 5.8 mg 并并非非是是氮氮，，命命名名 “氩氩”（（argon））这这被被称为称为   “小数点后第三位的胜利小数点后第三位的胜利 ” He  大型反应堆的冷却剂，大型反应堆的冷却剂，He-Ne-O2 呼吸气可防呼吸气可防        “气塞病气塞病”，飞船的飞升气体，保护气体。

飞船的飞升气体，保护气体Ne  霓红灯，电子工业中的充气介质，低温冷冻剂霓红灯，电子工业中的充气介质，低温冷冻剂Ar  灯泡填充气，保护气体灯泡填充气，保护气体Kr  灯泡填充气，同位素测量灯泡填充气，同位素测量Xe  Xe-O2深度麻醉剂，制造高压深度麻醉剂，制造高压“人造小太阳人造小太阳”Rn  “氡管氡管”用于治疗癌症和中子源用于治疗癌症和中子源 2-1 通性和物理性质通性和物理性质   单原子分子单原子分子价层电子结构价层电子结构 1s2，，ns2np6 稳定结构；稳定结构；  电子亲合能接近零，电离能很高，一般情况下稳定电子亲合能接近零，电离能很高，一般情况下稳定 稀有气体的物理性质稀有气体的物理性质由于稀有气体以单原子分子状态存在，故原子间仅存由于稀有气体以单原子分子状态存在，故原子间仅存在微弱的范德华力，故蒸发热小，在水中溶解度小在微弱的范德华力，故蒸发热小，在水中溶解度小 He  Ne  Ar  Kr  Xe  Rn  第一电离能第一电离能大大   小小  mp. bp.          小小   大大  水中溶解度水中溶解度小小             大大  气体密度气体密度             小小             大大Ø He是所有气体中最难液化的，是所有气体中最难液化的，Tc = 5.5KØ He在在2.2K以下具有超导性，以下具有超导性，He不能在常压下固化。

不能在常压下固化 2-2  稀有气体稀有气体化合物化合物 1962年年3月月2日下午日下午6时时45分加拿大化学家分加拿大化学家Bartlett 合成合成了第一个真正的了第一个真正的“惰性气体惰性气体”元素的化合物：元素的化合物：XePtF6                    思路：刚刚制备出新化合物：思路：刚刚制备出新化合物： O2（（g））+ PtF6(s) = O2[PtF6]  (s) 210 pmr 201pmrmol1170kJI eXeXe/mol1180kJI eOOXeO11222==/=+¾®¾=+¾®¾++--+        自自从从1962年年Battlett合合成成了了Xe[PtF6]一一年年以以后后,人人们们又又发发现现了几种新的氙的化合物了几种新的氙的化合物（（XeF2、、XeF4、、XeF6））和许多氙的和许多氙的配合氟化物、氙的氢氧化合物、氧化物配合氟化物、氙的氢氧化合物、氧化物（（XeO3、、XeO4），），还有含氧酸盐：还有含氧酸盐：Na2XeO4·8H2O        迄今为止，在稀有气体中主要研究以迄今为止，在稀有气体中主要研究以Xe为主的含氟含为主的含氟含氧化合物。

氧化合物        1.1.氙的氟化物的合成和性质氙的氟化物的合成和性质 a.a.氙的氟化物可氙的氟化物可在镍制容器中直接合成，如在镍制容器中直接合成，如Ø Xe  +  F2  → XeF2（（g））   673K，，1.03X10-5pa,  K1 =8.79ⅹ104Ø Xe  +  2F2  →XeF4（（g)（（Xe ：：F2=1：：5））                                            873K，，6.19X10-5pa,    K2 =1.07ⅹ108Ø Xe +3F2 → XeF6（（g））（（Xe ：：F2=1：：20））                                            573K，，6.19X10-5pa   K3 =1.01ⅹ108ØWindowill合成：合成：Xe 和和F2放入绝对干燥的玻璃管中放入绝对干燥的玻璃管中   日光照射日光照射    F2 → 2F，，   Xe  +  2F → XeF2                  缓慢生成美丽的缓慢生成美丽的 XeF2 晶体。

晶体    b. 氟化物的性质氟化物的性质           ①① 都是强氧化剂都是强氧化剂 XeF2   +   2I-   → Xe  +  I2  + 2F-         XeF2   +   H2    → Xe  +   2HF         XeF4   +   2H2   → Xe  +   4HF           XeF4   +   4Hg   → Xe  +   2Hg2F2         XeF4(s) +  Pt(s) → Xe(g) + PtF4(s) ② ② 都与水反应都与水反应: XeF2   +  H2O  → Xe  +   2HF  + 1/2 O2      (在稀酸中缓慢在稀酸中缓慢,在稀碱中快速放出在稀碱中快速放出Xe↑)       XeF4 与水歧化与水歧化:   6XeF4 + 12H2O → 4Xe  + 24HF + 3O2 + 2XeO3                XeF6 与水猛烈反应与水猛烈反应:   不完全水解不完全水解:   XeF6   +  H2O → XeOF4  +  2HF  完全水解完全水解:      XeF6   +  3H2O → XeO3  +  6HF ③③ 均为氧化剂或氟化剂均为氧化剂或氟化剂               1968 年第一次制得年第一次制得 BrO4− NaBrO3 + XeF2 + H2O == NaBrO4 + 2HF + Xe       XeF6     +  3C6H6  → 3C6H5F  +  3HF  +  Xe       XeF2      +  IF5  →  Xe  +   IF7       XeF4     +  2SF4  →  Xe  +   2SF6       2XeF6   +  SiO2  →  2XeOF4  +   SiF4         (盛氙化物的容器不能是石英器皿盛氙化物的容器不能是石英器皿)   2. Xe的含氧化合物的含氧化合物:            XeO3、、XeO4 及氙酸盐与高氙酸盐及氙酸盐与高氙酸盐     a.制备制备：： XeOF4 XeOF6    XeF4（XeF6） XeO3  XeO64-  XeO4HXeO4- -H+OH-OH-H2O    O3 C C、、H H2 2SOSO4 4 b.     性质：性质：①① XeO3：：白白色色，，易易潮潮解解，，易易爆爆炸炸固固体体，，易易溶溶于于水水，，浓浓度度高高达达4mol/dm3，，水水溶溶液液不不导导电电，，表表明明XeO3以以分子状态存在。

分子状态存在②② 强氧化性：强氧化性：6HCl  +  XeO3   → Cl2↑  +  Xe  +  3H2O 5XeO3 + 6Mn2+ + 9H2O → 5Xe  + 6MnO4- - + 18H+2XeO3+2Ba(OH)2 → Ba2XeO6↓+ Xe + O2  + 2H2O                                                      高氙酸钡沉淀高氙酸钡沉淀XeO3+ M(OH)2→M2XeO6↓: Na4XeO6·8H2O↓             MOH → M4XeO6 ↓ : Na4XeO6·6H2O↓                                                 :K4XeO6·2H2O↓XeO3  + 4NaOH + O3 → Na4XeO6↓+ O2 + 2H2O 3. 稀有气体化合物的结构稀有气体化合物的结构 对对稀稀有有气气体体化化合合物物的的结结构构，，前前面面不不同同的的理理论论解解释释互互相相间间存存在在一一定定的的矛矛盾盾，，因因而而稀稀有有气气体体化化合合物物的的结结构构目目前前还还未未完完全全解解决决，，但但各各种种方方法法对对简简单单的的化化合合物物处处理理结果是基本一致的。

结果是基本一致的（（1）杂化轨道法：）杂化轨道法： 稀有气体为稀有气体为 8e 结构，不易得失电子，不易形成共结构，不易得失电子，不易形成共价键，但它当与电负性大的原子作用时，有可能使价键，但它当与电负性大的原子作用时，有可能使np电子激发到电子激发到 nd 轨道，出现单电子而成键轨道，出现单电子而成键 SP3d杂化杂化XeF2:5s:5p: 5d: 3个孤对电子，直线型个孤对电子，直线型SP3d2杂化杂化XeF4:5s:5p:5d: 2个孤对电子个孤对电子       平面正方形平面正方形SP3d3杂化杂化XeF6:5s:5p:5d: 1个孤对电子，变形八面体：个孤对电子，变形八面体：6个个 F 指向八面体的指向八面体的6个顶点，一个孤电子对指向一个棱边的中点或一个个顶点，一个孤电子对指向一个棱边的中点或一个面的中心面的中心 （（2）） 价层电子对互斥理论（价层电子对互斥理论（VSEPR法）法）       价层电价层电   成键电成键电   孤对电孤对电       电子对电子对             分子分子        子对数子对数   子对数子对数   子对数子对数         构型构型               构型构型       XeF2    5           2             3         三角双锥三角双锥         直线型直线型   XeF4    6           4             2   正八面体正八面体      平面正方形平面正方形   XeF6   7            6             1         五角双五角双锥      变形八面体变形八面体         可见可见VSEPR法与杂化轨道理论处理结果相近。

法与杂化轨道理论处理结果相近（（3）分子轨道法）分子轨道法 以以XeF2为例：为例： Xe用用5px轨道上的轨道上的2个电子与个电子与2个个F原原子的子的2px轨道上的各一个电子组成三中心四电子轨道上的各一个电子组成三中心四电子σ键此离域键有效的将此离域键有效的将 Xe 和和 F 结合在一起如图：结合在一起如图： 三个原子轨道组成三个三个原子轨道组成三个σ轨道，形成三中心四电子轨道，形成三中心四电子б型离域键由于形成型离域键由于形成σ键键 , 故为直线型故为直线型5px2pxXeXeF22F成键成键非键非键反键反键XeF2分子分子轨道能级轨道能级图图     作业作业:          P618-619 2、、4、、7、、8、、12、、13、、14第第18章章 氢和稀有气体氢和稀有气体。