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无机化学
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章 氢和稀有气体
Hydrogen and Rare Gas
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基本内容和重点要求
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重点要求掌握 氢的成键特征、氢的性质和
用途，了解稀有气体化合物
5.1 氢
5.2 稀有气体
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5.1 氢
5.1.1 氢在自然接中的分布
5.1.2 氢的成键特征
5.1.3 氢的性质和用途
5.1.4 氢的制备
5.1.5 氢化物
5.1.6 氢能源
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5.1.1 氢在自然接中的分布
三种同位素：
11H 氕 H
12H 氘 D
13H 氚 T
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5.1.2 氢的成键特征
（ 1）离子键
如 NaH
（ 2）共价键
（ 3）独特的键形
如 金属氢化物、氢桥键、氢键
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5.1.3 氢的性质和用途
（ 1） 单质氢
? 与金属氧化物或金属卤化物的反应
WO3 + 3H2 → W + 3H 2O
? 与 CO的反应
2H2 + CO → CH3OH
? 与卤素或氧的反应
2H2 + O2 → 2H2O
Cu/ZnO
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（ 2） 原子氢
? 与 As;S等非金属单质的反应
As + 3H → AsH3
S + 2H → H2S
? 与金属氧化物或氯化物的反应
CuCl2 + 2H → Cu + 2HCl
? 与含氧酸盐的反应
BaSO4 + 8H → BaS + 4H2O
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5.1.4 氢的制备
（ 1）实验室制备
Zn + H2SO4 →ZnSO4 + H2↑
（ 2）电解法
阴极 2H2O +2e- → H2 ↑ + 2OH-
阳极 4OH- → O2 ↑ + 2H2O +4e-
（ 3）工业生产
C(赤热 ) + H2O（ g） → H2(g) + CO(g)1373K
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（ 4）石油化学工业
C2H6(g)→ CH2=CH2(g) + H2(g)
（ 5）野外工作的简便制法
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2(g)
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1、离子型氢化物
如 NaH,LiAlH4
2、金属型氢化物
如 VH0.56
3、分子型氢化物
5.1.5 氢化物
5.1.6 氢能源
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5.2 稀有气体
5.2.1 历史回顾
5.2.2 通性和用途
5.2.3 自然界中的分布
5.2.4 化合物
5.2.5 稀有气体化合物结构
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氦,不燃烧，密度小，可用来代替氢气充填气球。
氖,用于制造氖灯或仪器中的批示灯。
氩,热传导系数小，用于充填电灯泡，防氧化。
氪和氙,热传导系数小，填充灯泡；同位素用来测量脑
血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量。 氙, 人造小
太阳, 。
5.2.1 历史回顾
5.2.2 通性和用途
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（ 1）氙的氟化物的合成和性质
5.2.3 自然界中的分布
5.2.4 化合物
XeF2(g) 673K,1.03× 105pa
XeF4(g) 873K,6.18× 105pa
XeF6(g) 573K,6.18× 106pa
Xe (g) + F2(g)
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XeF2 + 2I- = Xe + I2 +2F-
XeF4 + 2H2 = Xe + 4HF
XeF4 + 4Hg = Xe + 2Hg2F2
XeF2 + H2O = Xe +1/2O2 + 2HF
6XeF4 + 12H2O =2XeO3 +4Xe +24HF +3O2
XeF6 + H2O = XeOF4 + 2HF
XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF
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（ 2） 含氧化合物
XeF4(或 XeF6) XeO3
XeOF4
HXeO4-
XeO64- XeO4H2O OH-
O3
H+
C,HSO4
OH- OH-
XeOF6
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5.2.5 稀有气体化合物的结构
1、杂化轨道法
ns2np6,不易得失电子，也不易形成共价键。与电负性大的原子作
用时，使 np轨道中的电子激发到 nd上去，从而出现单电子，这些单电
子与其它原子形成共价键
2、价电子对互斥理论
XeF2 有 5电子对，分子构型为直线形 [图 5-5(a)]； XF4有 6电子对，
分子构型为平面正方形 [图 5-5(b)]； XeF6是变形八面体 [图 5-5(c)]
3,MO法处理氙化合物的分子结构
以 XeF2为例,Xe的 5px轨道上 2电子与 2个 F原子 2px轨道上各 1电子
组成 三中心四电子键,此离域键有效地将 Xe和 F结合起来（图 5-6）
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用途，了解稀有气体化合物
5.1 氢
5.2 稀有气体
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5.1 氢
5.1.1 氢在自然接中的分布
5.1.2 氢的成键特征
5.1.3 氢的性质和用途
5.1.4 氢的制备
5.1.5 氢化物
5.1.6 氢能源
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5.1.1 氢在自然接中的分布
三种同位素：
11H 氕 H
12H 氘 D
13H 氚 T
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5.1.2 氢的成键特征
（ 1）离子键
如 NaH
（ 2）共价键
（ 3）独特的键形
如 金属氢化物、氢桥键、氢键
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5.1.3 氢的性质和用途
（ 1） 单质氢
? 与金属氧化物或金属卤化物的反应
WO3 + 3H2 → W + 3H 2O
? 与 CO的反应
2H2 + CO → CH3OH
? 与卤素或氧的反应
2H2 + O2 → 2H2O
Cu/ZnO
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（ 2） 原子氢
? 与 As;S等非金属单质的反应
As + 3H → AsH3
S + 2H → H2S
? 与金属氧化物或氯化物的反应
CuCl2 + 2H → Cu + 2HCl
? 与含氧酸盐的反应
BaSO4 + 8H → BaS + 4H2O
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5.1.4 氢的制备
（ 1）实验室制备
Zn + H2SO4 →ZnSO4 + H2↑
（ 2）电解法
阴极 2H2O +2e- → H2 ↑ + 2OH-
阳极 4OH- → O2 ↑ + 2H2O +4e-
（ 3）工业生产
C(赤热 ) + H2O（ g） → H2(g) + CO(g)1373K
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（ 4）石油化学工业
C2H6(g)→ CH2=CH2(g) + H2(g)
（ 5）野外工作的简便制法
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2(g)
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1、离子型氢化物
如 NaH,LiAlH4
2、金属型氢化物
如 VH0.56
3、分子型氢化物
5.1.5 氢化物
5.1.6 氢能源
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5.2 稀有气体
5.2.1 历史回顾
5.2.2 通性和用途
5.2.3 自然界中的分布
5.2.4 化合物
5.2.5 稀有气体化合物结构
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氦,不燃烧，密度小，可用来代替氢气充填气球。
氖,用于制造氖灯或仪器中的批示灯。
氩,热传导系数小，用于充填电灯泡，防氧化。
氪和氙,热传导系数小，填充灯泡；同位素用来测量脑
血流量和研究肺功能、计算胰岛素分泌量。 氙, 人造小
太阳, 。
5.2.1 历史回顾
5.2.2 通性和用途
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（ 1）氙的氟化物的合成和性质
5.2.3 自然界中的分布
5.2.4 化合物
XeF2(g) 673K,1.03× 105pa
XeF4(g) 873K,6.18× 105pa
XeF6(g) 573K,6.18× 106pa
Xe (g) + F2(g)
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XeF2 + 2I- = Xe + I2 +2F-
XeF4 + 2H2 = Xe + 4HF
XeF4 + 4Hg = Xe + 2Hg2F2
XeF2 + H2O = Xe +1/2O2 + 2HF
6XeF4 + 12H2O =2XeO3 +4Xe +24HF +3O2
XeF6 + H2O = XeOF4 + 2HF
XeF6 + 3H2O = XeO3 + 6HF
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（ 2） 含氧化合物
XeF4(或 XeF6) XeO3
XeOF4
HXeO4-
XeO64- XeO4H2O OH-
O3
H+
C,HSO4
OH- OH-
XeOF6
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5.2.5 稀有气体化合物的结构
1、杂化轨道法
ns2np6,不易得失电子，也不易形成共价键。与电负性大的原子作
用时，使 np轨道中的电子激发到 nd上去，从而出现单电子，这些单电
子与其它原子形成共价键
2、价电子对互斥理论
XeF2 有 5电子对，分子构型为直线形 [图 5-5(a)]； XF4有 6电子对，
分子构型为平面正方形 [图 5-5(b)]； XeF6是变形八面体 [图 5-5(c)]
3,MO法处理氙化合物的分子结构
以 XeF2为例,Xe的 5px轨道上 2电子与 2个 F原子 2px轨道上各 1电子
组成 三中心四电子键,此离域键有效地将 Xe和 F结合起来（图 5-6）
