ch-09-元素概论(49)解析

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,无机化学下,元素化学,N+2 考核方案：,测验,0.2,章节小结,0.1,小论文,0.1,笔记,0.1,期末考试,0.5,元素概论,第九章,9-1-1 元素的觉察,迄今为止，已觉察的元素和人工合成的元素已有116种,其中自然存在的为94(钚)种，其余为人工合成元素。,9-1 元素概述,9-1-2 元素的分类,A,0,1,1,H,A,A,A,A,A,A,2,He,2,3,Li,4,Be,5,B,6,C,7,N,8,O,9,F,10,Ne,3,11,Na,12,Mg,B,B,B,B,B,B,B,13,Al,14,Si,15,P,16,S,17,Cl,18,Ar,4,19,K,20,Ca,21,Sc,22,Ti,23,V,24,Cr,25,Mn,26,Fe,27,Co,28,Ni,29,Cu,30,Zn,31,Ga,32,Ge,33,As,34,Se,35,Br,36,Kr,5,37,Rb,38,Sr,39,Y,40,Zr,41,Nb,42,Mo,43,Tc,44,Ru,45,Rh,46,Pd,47,Ag,48,Cd,49,In,50,Sn,51,Sb,52,Te,53,I,54,Xe,6,55,Cs,56,Ba,57-71,Ln,72,Hf,73,Ta,74,W,75,Re,76,Os,77,Ir,78,Pt,79,Au,80,Hg,81,Tl,82,Pb,83,Bi,84,Po,85,At,86,Rn,7,87,Fr,88,Ra,89-103,An,104,Rf,105,Db,106,Sg,107,Bh,108,Hs,109,Mt,110,Uun,111,Uuu,*,112,Uub,*,1.按元素性质：分为金属和非金属,通过B-Si-As-Te-At和Al-Ge-Sb-Po之间的对角线来,划分,左下方为金属(90种),右上方为非金属(22种),对角线四周的Ge、As、Sb、Te为准金属。,元素周期表,轻稀有元素,铂系元素,稀土元素,分散稀有元素,稀有气体,高熔点稀有元素,红色字,放射性稀有元素,IA,0,1,1,H,A,A,A,A,A,A,2,He,2,3,Li,4,Be,5,B,6,C,7,N,8,O,9,F,10,Ne,3,11,Na,12,Mg,B,B,B,B,B,B,B,13,Al,14,Si,15,P,16,S,17,Cl,18,Ar,4,19,K,20,Ca,21,Sc,22,Ti,23,V,24,Cr,25,Mn,26,Fe,27,Co,28,Ni,29,Cu,30,Zn,31,Ga,32,Ge,33,As,34,Se,35,Br,36,Kr,5,37,Rb,38,Sr,39,Y,40,Zr,41,Nb,42,Mo,43,Tc,44,Ru,45,Rh,46,Pd,47,Ag,48,Cd,49,In,50,Sn,51,Sb,52,Te,53,I,54,Xe,6,55,Cs,56,Ba,57-71,Ln,72,Hf,73,Ta,74,W,75,Re,76,Os,77,Ir,78,Pt,79,Au,80,Hg,81,Tl,82,Pb,83,Bi,84,Po,85,At,86,Rn,7,87,Fr,88,Ra,89-103,An,104,Rf,105,Db,106,Sg,107,Bh,108,Hs,109,Mt,110,Uun,111,Uuu,112,Uub,2.在化学上元素分为两类：,一般元素和稀有元素,9-1-3 元素在自然界中的存在形态,单质,(游离态),存在形态,化合物,(化合态),气态非金属单质:如,N,2,、,O,2,等,固态非金属单质；如C、S等,金属单质:如Hg,、,Au及Ag等,氧化物、硫化物、卤化物、,碳酸盐、磷酸盐、硫酸盐、,硅酸盐、硼酸盐,2.主要存在于矿物和自然水系中,我国的矿物资源特殊丰富,已探明的达148种,W、Li、Sb、Zn及稀土居世界之首,稀土矿总储量占世界的80%,1.在地壳中分布最广的10种元素为：,O,、,Si,、,Al,、,Fe,、,Ca,、,Na,、,K,、,Mg,、,H,、,Ti,9-1-4 元素的自然资源,占组成地壳的原子总数的,99%。,2.主要存在于矿物和自然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：,O,、,H,、,Si,、,Al,、,Na,、,Fe,、,Ca,、,Mg,、,K,、,Ti,Sn、Mo、Bi、Pb、Hg、Nb、Ta、Be,等矿物储量均居世界前列,钛铁矿居世界第一,Al、Cu、Ni的储量也很大,9-1-4 元素的自然资源,2.主要存在于矿物和自然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：,O,、,H,、,Si,、,Al,、,Na,、,Fe,、,Ca,、,Mg,、,K,、,Ti,但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿，,钾盐、自然碱、自然硫、金刚石等资源少,金、银、铂等更为稀有。,9-1-4 元素的自然资源,2.主要存在于矿物和自然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：,O,、,H,、,Si,、,Al,、,Na,、,Fe,、,Ca,、,Mg,、,K,、,Ti,非金属矿物,如P、S、石墨矿和硼矿储量也很高,9-1-4 元素的自然资源,2.主要存在于矿物和自然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：,O,、,H,、,Si,、,Al,、,Na,、,Fe,、,Ca,、,Mg,、,K,、,Ti,9-1-4 元素的自然资源,海水中含有O、H、Cl、Na、Mg等,约50余种元素,大多数元素以离子形式存在，,也有些沉积于海底,如太平洋海底的锰结核矿,2.主要存在于矿物和自然水系中,1.在地壳中分布最广的10种元素为：,O,、,H,、,Si,、,Al,、,Na,、,Fe,、,Ca,、,Mg,、,K,、,Ti,9-1-4 元素的自然资源,3.也存在,大气,中,大气中主要含有,N,2,、,O,2,和,稀有气体,大致有五种方法：,物理分别法,热分解法,电解法,复原法,氧化法,9-1-5 单质的制取方法,适用于分别、提取以单质存在，与其杂质在某些物理性质有显著差异的元素,如 O2与N2的分别：,利用液氧和液氮的沸点不同,1.物理分别法,常用于制备一些高纯物质,如 Zr(粗)+2I,2,ZrI,4,600,1800,Zr(纯)+2I,2,2.热分解法,用于制备活泼金属和非金属,如 H,2,和Cl,2,的制取,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+H,2,+Cl,2,电解,电解,Na的制取,2NaCl(熔体)2Na+Cl,2,CaCl,2,580-590,3.电解法,MnO,2,+2CO Mn+2CO,2,如 MgO+C Mg+CO,WO,3,+3H,2,W+3H,2,O,用复原剂复原化合物制取金属单质,一般常用焦炭、CO、H2、活泼金属等作复原剂,4.复原法,用氧化剂氧化化合物制取单质,如 用空气氧化法从黄铁矿中提取硫,3FeS,2,+6C+8O,2,Fe,3,O,4,+6CO,2,+6S,5.氧化法,元素周期表,A,0,1,1,H,A,A,A,A,A,A,2,He,2,3,Li,4,Be,5,B,6,C,7,N,8,O,9,F,10,Ne,3,11,Na,12,Mg,B,B,B,B,B,B,B,13,Al,14,Si,15,P,16,S,17,Cl,18,Ar,4,19,K,20,Ca,21,Sc,22,Ti,23,V,24,Cr,25,Mn,26,Fe,27,Co,28,Ni,29,Cu,30,Zn,31,Ga,32,Ge,33,As,34,Se,35,Br,36,Kr,5,37,Rb,38,Sr,39,Y,40,Zr,41,Ne,42,Mo,43,Tc,44,Re,45,Rh,46,Pa,47,Ag,48,Cd,49,In,50,Sn,51,Sb,52,Te,53,I,54,Xe,6,55,Cs,56,Ba,57-71,La,72,Hf,73,Ta,74,W,75,Re,76,Os,77,Ir,78,Pt,79,Au,80,Hg,81,Tl,82,Pb,83,Bi,84,Po,85,At,86,Rn,7,87,Fr,88,Ra,89-103,Ac,104,Rf,105,Db,106,Sg,107,Bh,108,Hs,109,Mt,110,Uun,111,Uuu,112,Uub,氢是宇宙间全部元素中含量最丰富的元素在自然界中主要以化合态存在,是周期系中第一号元素,9-2,氢,符号 含量/%,1H 氕 H 99.98,2H 氘 D 0.016,3H 氚 T 0.004,氢有三种同位素,9-2-1 氢原子的性质及其成键特征,1,1,1,Hydrogen,deuterium,tritium,符号 含量/%,1,H H 99.98,2,H D 0.016,3,H T 0.004,目前世界各地建筑的核聚变反响堆,用的是D和T构成的等离子体燃料,氢有三种同位素,1,1,1,符号 含量/%,1,H H 99.98,2,H D 0.016,3,H T 0.004,三种同位素养子数一样,中子数不同。它们的单质和化合物的化学性质根本一样，物理性质和生化性质则不同。,氢有三种同位素,价层电子,构型,1s,1,氧化数,-1,0,+1,原子半径/pm,37,电离能(kJmol,-1,),1312,电子亲合能(kJmol,-1,),-72.8,电负性,2.1,1.失去价电子,H,+,2.结合一个电子:,H,-,易与活泼金属形,成,离子型氢化物,3.易与非金属通过,共用电子对形成,共价型氢化物,中间电负性，与金属、非金属都能化合。,熔点/,-259.23,沸点/,-252.77,气体密度,(gcm,-3,),8.98810,-5,(为空气的1/40倍),fus,H,m,(Jmol,-1,),117.15,vap,H,m,(Jmol,-1,),903.74,热导率,(Wm,-1,K,-1,),0.187,(为空气的5倍),9-2-2,氢气的性质和用途,氢气是无色、无味、无臭的可燃性气体,是全部气体中最轻的。,氢气球可携带仪器作高空探测，,也可携带干冰、碘化银等试剂进,行人工降雨。,9-2-2 氢气的性质和用途,熔点/,-259.23,沸点/,-252.77,气体密度,(gcm,-3,),8.98810,-5,(为空气的1/40倍),fus,H,m,(Jmol,-1,),117.15,vap,H,m,(Jmol,-1,),903.74,热导率,(Wm-,1,K,-1,),0.187,(为空气的5倍),熔、沸点极低，难液化。,液氢,是超低温制冷剂，可将除氦外的所,有气体冷冻成固体。,液氢,是重要的高能燃料。是美国宇宙航,天飞机和我国“长征”三号火箭所用燃料。,熔点,/,-259.23,沸点,/,-252.77,气体密度,(gcm,-3,),8.98810,-5,(为空气的1/40倍),fus,H,m,(Jmol,-1,),117.15,vap,H,m,(Jmol,-1,),903.74,热导率,(Wm,-1,K,-1,),0.187,(为空气的5倍),3.在水中的溶解度很小。可大量溶于镍、钯、铂等金属中。,利用此性质可制得极纯的氢气,9-2-2 氢气的性质和用途,4.氢分子在常温下不活泼，键牢固，不易解离。但当已解离的氢原子结合为分子时，可放出大量热：,2H H2 rHm =-436 kJmol-1,利用此性质可设计制作原子氢吹管3500oC，用于熔化难熔的金属(如W、Ta等),9-2-2 氢气的性质和用途,5.氢气在氧气或空气中燃烧，,可得到温度近3000的氢氧焰,可用于金属的切割或焊接,H,2,+O,2,H,2,O,r,H,m,=-,285.83 kJmol,-1,1,2,9-2-2 氢气的性质和用途,5.氢气在氧气或空气中燃烧，,可得到温度近3000的氢氧焰。,注 意,1.点燃或加热氢气时，必须确,保氢气的纯净，以免爆炸；,2.使用氢气的地方要严禁烟火,加强通风。,9-2-2 氢气的性质和用途,详见“