第十八章氫稀有氣體總體目標：1.掌握氫及氫化物的性質和化學性質2.了解稀有氣體單質的性質及用途3.了解稀有氣體化合物的性質和結構特點各節目標：第一節氫1.掌握氫的三種成鍵方式2.掌握氫的性質、實驗室和工業制法及用途3.了解離子型氫化物、分子型氫化物和金屬性氫化物的主要性質第二節稀有氣體1.了解稀有氣體的性質和用途2.了解稀有氣體化合物的空間構型習題一選擇題1.稀有氣體不易液化是因為〔〕A.它們的原子半徑大B.它們不是偶極分子C.它們僅僅存在較小的色散力而使之凝聚D.它們價電子層已充滿2.用VSEPR理論判斷，中心原子價電子層中的電子對數為3的是〔〕A.PF3B.NH3C.D3.用價電子對互斥理論判斷，中心原子周圍的電子對數為3的是〔〕(吳成鑒《無機化學學習指導》)A.SCl2B.SO3C.XeF4D4.用價電子對互斥理論判斷，中心原子價電子層中的電子對數為6的是〔〕A.SO2B.SF6C.D5.XeF2的空間構型是〔〕A.三角雙錐B.角形C.T形D.直線型6.以下稀有氣體的沸點最高的是〔〕(吳成鑒《無機化學學習指導》)A.氪B.氡C.氦D.氙7.能與氫形成離子型氫化物的是〔〕(吳成鑒《無機化學學習指導》)A.活潑的非金屬B.大多數元素C.不活潑金屬D.堿金屬與堿土金屬8.稀有氣體原名惰性氣體，這是因為〔〕A.它們完全不與其它單質或化合物發生化學反響B.它們的原子結構很穩定，電離勢很大，電子親合勢很小，不易發生化學反響C.它們的價電子已全部成對D.它們的原子半徑大9．以下各對元素中，化學性質最相似的是〔〕(吉林大學《無機化學例題與習題》)A.Be與MgB.Mg與AlCLi與BeD.Be與Al10.以下元素中，第一電離能最小的是〔〕(吉林大學《無機化學例題與習題》)A.LiB.BeC.NaD.Mg11.以下化合物中，在水中的溶解度最小的是〔〕(吉林大學《無機化學例題與習題》)A.NaFB.KFC.CaF2D.BaF212.以下氫化物中，最穩定的是〔〕(吉林大學《無機化學例題與習題》)A.LiHB.NaHC.KHD.RbH13.以下化合物中，鍵能最大的是〔〕(吉林大學《無機化學例題與習題》)A.HBrB.NH3C.H214．合成出來的第一個稀有氣體化合物是〔〕(吉林大學《無機化學例題與習題》)A.XeF2B.XeF4C.XeF6D.Xe[PtF615.以下化合物中，具有順磁性的是〔〕(吉林大學《無機化學例題與習題》)A.Na2O2B.SrOC.KO2 D.BaO216.以下表達中錯誤的選項是〔〕(大連理工大學《無機化學習題詳解》)A.氫原子可獲得一個電子形成含H-的離子型化合物。B.氫原子可以失去一個電子形成含H+的離子型二元化合物C.氫原子與電負性大的元素都可形成氫鍵。D,在某些化合物中，氫原子可以與其它元素的原子間形成氫橋17．氫氣與以下物質反響中，氫氣不作為復原劑的是〔〕(大連理工大學《無機化學習題詳解》)A.單指硫；B.金屬鋰；C.四氯化鈦D.乙烯18.以下氙的氟化物水解反響中，屬于歧化反響的是〔〕(大連理工大學《無機化學習題詳解》)A.XeF2的水解；B.XeF6的不完全水解；C.XeF4的水解；D.XeF6的完全水解19.以下各對分子〔或離子〕中，中心原子采用相同雜化方式成鍵的是〔〕(大連理工大學《無機化學習題詳解》)A.XeO3和XeO4；B.XeF2和XeF4；C.XeOF4和XeO64-；D.XeF4和XeO4。20.用H2處理0.3934g某種氙的氟化物樣品，得到了0.1922gHF，回收了0.2108gXe，該氟化物的化學式為〔〕(大連理工大學《無機化學習題詳解》)A.XeF2；B.XeF4；C.XeF6；D.XeOF4二填空題1.稀有氣體包括，它們都是屬于分子。稀有氣體原子半徑，并按順序增大，它們的第一電離勢按順序。2.稀有氣體的熔、沸點，隨著原子序數增加，熔、沸點，這是因為。3.稀有氣體的化學活潑性，這與它們的有關；稀有氣體化合物穩定性。4.獲得稀有氣體的主要原料是，別離稀有氣體的簡要步驟是.5.金屬鋰應保存在中，金屬鈉和鉀應保存在中(吉林大學《無機化學例題與習題》)6.熔鹽電解法制得的金屬鈉中一般含有少量的，其原因是.(吉林大學《無機化學例題與習題》)7.電解熔鹽NaCl制備金屬鈉時參加CaCl2的作用是；電解熔鹽BeCl2制備金屬鈹時參加NaCl的作用是.(吉林大學《無機化學例題與習題》)8.地殼中豐度最大的元素是〔〕；太陽大氣中豐度最大的元素是〔〕。在所有氣體中，最輕的是〔〕，擴散速度最快的是〔〕，最難液化的是〔〕.(大連理工大學《無機化學習題詳解》)9.氫可以與其它元素形成氧化值為〔〕的化合物，能與氫直接化合形成離子型氫化物的元素有〔〕.(大連理工大學《無機化學習題詳解》)10.在稀有氣體中，最外層電子構型與其它稀有氣體不同的元素是〔〕。在空氣中，含量最高的稀有氣體是〔〕.(大連理工大學《無機化學習題詳解》)三問答題1.用電子配對法，畫出以下物質的分子結構，并描述它們的幾何形狀，各中心原子的雜化軌道類型。⑴NF3⑵⑶⑷⑸C2H42.用價電子對互斥理論〔VSEPR〕分析以下分子的空間幾何構型及中心原子的雜化類型。⑴⑵⑶BF3⑷SO33.應用價層電子對互斥理論，畫出以下化合物的空間構型〔標出孤電子對的位置〕。⑴XeOF4⑵⑶⑷PCl3⑸4.根據價層電子對互斥理論畫出以下分子〔離子〕的空間構型，并寫出中心原子和雜化軌道類型。〔孤對電子和鍵亦標出〕⑴COCl2⑵⑶⑷SO2⑸SF45.試用價層電子對互斥理論解釋ClF3可能有幾種結構，哪一種最穩定？6.為什么說氫是很有希望的二級能源，其優點是什么？目前的困難又是什么？7.試述從空氣中別離稀有氣體和從混合稀有氣體中別離各組分的依據和方法。8.試說明稀有氣體的熔、沸點、密度等性質的變化趨勢和原因？參考答案一選擇題1.C2.D3.B4.B5.D6.B7.D8.B9.D10.C11.C12.A13.C14.D15.C16.B,C17..B18.C19.A,C20.C二填空題1.氦、氖、氬、氪、氙、氡；單原子；大；原子序數；原子半徑增大；減小2.低；升高；稀有氣體原子間僅存在微弱的色散力，故它們的熔沸點都很低，而色散力隨原子序數的增加而增大，所以它們的熔沸點隨原子序數的增加而升高。3.不活潑；價電子層結構；較差。4.空氣；采用分級蒸餾液態空氣和分級吸附的方法逐一將稀有氣體別離出來。5.液態石蠟，煤油.6.金屬鈣，電解時參加CaCl2助熔劑而有少量的鈣電解時析出.7.降低鹽的熔點；增加熔鹽的導電性.8.氧；氫；氫；氫；氦。9.+1，-1；IA族元素和鈣，鍶，鋇；10.氦；氬。三問答題1.⑴sp3雜化，三角錐⑵sp2雜化，角型⑶sp3雜化，四面體⑷不等性sp3雜化，三角錐⑸sp2雜化，平面四方形2.⑴=4孤電子對=〔5-1×4-1〕/2=0價層電子對=4∴為四面體型，N為sp3雜化⑵=5孤電子對=〔5-1×5〕/2=0價層電子對=5∴PCl5為三角雙錐，P為sp3d雜化⑶=3孤電子對=〔3-1×3〕/2=0價層電子對=3∴BF3為平面三角形，B為sp2雜化⑷=3孤電子對=〔6-3×2〕/2=0價層電子對=3∴SO3為平面三角形，S為sp2雜化3.答：⑴=5，孤電子對=〔8-2-4〕/2=1XeF4空間構型為：⑵=2，孤電子對=〔7-2×2+1〕/2=2，空間構型為：⑶=6，孤電子對=〔7-6×2+5〕/2=0，空間構型為：⑷=3，孤電子對=〔5-1×3〕/2=1，PCl3空間構型為：⑸=2,孤電子對=〔7-2×1+1〕/2=3，可能的空間構型為：〔a〕〔b〕〔c〕900孤-孤數目022900孤-成數目643900成-成數目001∴〔a〕構型排斥力最小，最穩定4.答：⑴COCl2：sp2雜化⑵：sp3d2雜化⑶：sp2雜化⑷SO2：sp2雜化⑸SF4：sp3d雜化5.答：價層電子對互斥理論認為：共價小分子的幾何構型，與其中心原子的價電子對數有關，不同的價電子對，對應于不同的構型。在ClF3分子中，中心原子Cl的價電子總數為10，即5對價電子；其電子對排布構型為三角雙錐，由于三角雙錐有5個頂點，但ClF3中只有3個F-，這三個F-的不同分布使ClF3可能有如下三種結構：根據價電子對互斥理論，具有最小數目的孤對電子之間排斥作用的構型最穩定；判斷后如果還存在不止一種構型，可選定孤對電子對—成鍵電子排斥作用最少的構型為最穩定構型。在ClF3分子中，電子對之間的最小角度是900，現將三種構型中900的各種構型比照分析如下：各種排斥作用abc900孤電子對-孤電子對排斥作用010900孤電子對-成鍵電子對排斥作用634900成鍵電子對-成鍵電子對排斥作用022由表可見，構型a和c的孤電子對之間排斥作用數最少，且c的孤電子對-成鍵電子對排斥作用數少于a，所以在ClF3的三種構型中，構型c最穩定。6.答：二級能源是需依靠其它能源的能量間接制取的能源。氫做能源不僅來源不受限制〔因為原料來源于地球上貯量豐富的水〕，而且氫氣燃燒時發熱量大，因此可以說氫是很有希望的二級能源。其優點是：〔1〕原料資源豐富；〔2〕發熱量大，用氫的發動機更容易發動，特別是在寒冷的氣候里；〔3〕燃燒后生成水，因而不污染環境。但目前用氫作為燃料，在裝載和運輸方面還不方便、不平安，所以具有一定的困難。但這些問題一旦解決，氫作為未來的能源是極有希望的。7.答：從空氣中別離稀有氣體和從混合稀有氣體中別離各組分的根據是利用它們的物理性質之間的差異；如原子間作用力的不同，熔、沸點的上下以及被吸附的難易等差異，到達別離的目的。其別離方法如下：先將液態空氣分級蒸餾，揮發出去大局部氮以后，稀有氣體就富集于液氧之中〔還含有少量的氮〕，繼續分餾可以把稀有氣體和氧別離出來。將這種氣體通過氫氧化鈉出去其中的CO2，用熾熱的銅絲出去微量的氧，