川氟气与氢气的反应常温下不与其他卤素或氧反应。(2)高温下是一种非常好的还原剂。①空气或氧气中燃烧，可得到温度近3000℃的氢氧焰：切割、焊接金属，合成宝石：如红宝石②高温下与卤素、N2的非金属反应：3H2+N2=2NH3③高温下与活泼金属反应，生成金属氢化物：H2 +2Na=2NaH④高温下还原金属氧化物或金属卤化物，制备纯金属。CuO + H2 →Cu + H20WO3+3H2-→W+3H2OTiC4+2H2→Ti+4HCIPbCl2+ H2→Pb + 2HC1氢气爆鸣氢气还原氧化铜(3)有机化学中的加氢反应和还原反应广泛应用于将植物油通过加氢反应，由液体变为固体，生产人造黄油。也用于把硝基苯还原成苯胺（印染工业），把苯还原成环已烷（生产尼龙-66的原料）。在催化剂作用下氢同CO反应生成甲醇等等。(4)原子氢原子氢比H具有更强的还原性，H的燃烧温度T=4000K，与锗、锡、碑、锑、硫直接作用，还有：CuCl2+2H-→Cu+2HCIBaSO4+8H→BaS+4H2O2、氢在化学反应中的几种成键情况①离子键：氢原子获得1个电子成质子H，与电负性小的活泼金属NaK，Ca等氢化物时形成离子键。20
20 氟气与氢气的反应 常温下不与其他卤素或氧反应。 ⑵高温下是一种非常好的还原剂。 ①空气或氧气中燃烧，可得到温度近 3000 ℃ 的氢氧焰：切割、焊接金属，合 成宝石 ：如红宝石 ②高温下与卤素、N2 的非金属反应： 3H2 ＋N2＝2NH3 ③高温下与活泼金属反应，生成金属氢化物： H2 ＋2Na=2NaH ④ 高温下还原金属氧化物或金属卤化物，制备纯金属。 CuO + H2 →Cu + H2O WO3 + 3H2 → W + 3 H2O TiCl4 + 2H2 → Ti + 4HCl PbCl2 + H2 → Pb + 2HCl 氢气爆鸣 氢气还原氧化铜 ⑶有机化学中的加氢反应和还原反应 广泛应用于将植物油通过加氢反应，由液体变为固体，生产人造黄油。也用于把 硝基苯还原成苯胺（印染工业），把苯还原成环己烷（生产尼龙-66 的原料）。 在催化剂作用下氢同 CO 反应生成甲醇等等。 ⑷原子氢 原子氢比 H2 具有更强的还原性, H 的燃烧温度: T = 4000K，与锗、锡、砷、锑、硫直接作用，还有: CuCl2 + 2H → Cu + 2HCl BaSO4 + 8H → BaS + 4H2O 2、氢在化学反应中的几种成键情况 ① 离子键:氢原子获得 1 个电子成质子 H -，与电负性小的活泼金属 Na, K, Ca 等氢化物时形成离子键
②共价键：非极性共价键H2和极性共价键H2O、NH3③其它键型：金属型氢化物某些金属氢化物的晶格空隙中（非整比化物，如PbHo.8）；氢桥键（如硼氢化合物）；氢键（大多数含有F,N,O,H体系化合物)缺电子氢化物，如B,H.中沙B,H心原子B未满8电子构型(P588)3、氢化物氢的大多数二元化合物可分为三类：共价型氢化物、离子型氢化物和金属型氢化物（间充型氢化物）但界限也不十分明确。结构类型并非非此即彼，而是表现出某种连续性例如，很难严格地铍和铝的氢化物归入“离子型”或“共价型”的任一类二元氢化合物在周期表中的分布18VIIHe13/lI14/V15N16M17M2LiBeNePaMgAArNa810795SrTiVCrMnFeCoNiKrCaCuK/r-XeSrRhPdRbYZrNbMoRulloCAOLu Hf TaWIReIrPtAuHoBiPoBaIOsPbAtRnCS似盐型中间型未知金属型分子型(1)离子型氢化物在周期表中，活泼性最强的碱金属和碱土金属能够与氢在较高的温度下直接化合，氢获得一个电子成为离子，生成离子型氢化物。物理性质离子型氢化物不溶于非水溶剂，但能溶解在熔融的碱金属卤化物中。离子型氢化物熔化时能导电，并在阳极上放出氢气，这一事实证明了离子型氢化物都含有负氢离子。2 H H2 + 2e化学性质(1)离子型氢化物都具有很高的反应活性，与水发生激烈的反应，放出氢气：NaH + H2O == NaOH + H2 1H+H2O==OH+H221
21 ② 共价键:非极性共价键 H2 和极性共价键 H2O、NH3 ③ 其它键型:金属型氢化物某些金属氢化物的晶格空隙中（非整比化物，如 PbH0.8）;氢桥键（如硼氢化合物）;氢键（大多数含有 F, N, O, H 体系化合 物） 3、氢化物 氢的大多数二元化合物可分为三类：共价型氢化物、离子型氢化物和金属型氢化 物(间充型氢化物). 但界限也不十分明确。结构类型并非非此即彼，而是表现出 某种连续性. 例如，很难严格地铍和铝的氢化物归入“离子型”或“共价型”的 任一类. 二元氢化合物在周期表中的分布 ⑴ 离子型氢化物 在周期表中，活泼性最强的碱金属和碱土金属能够与氢在较高的温度下直接化合， 氢获得一个电子成为 离子，生成离子型氢化物。 物理性质 离子型氢化物不溶于非水溶剂，但能溶解在熔融的碱金属卤化物中。离子型氢化 物熔化时能导电，并在阳极上放出氢气，这一事实证明了离子型氢化物都含有负 氢离子。 2 H- →H2 + 2e- 化学性质 (1)离子型氢化物都具有很高的反应活性，与水发生激烈的反应，放出氢气： NaH + H2O == NaOH + H2 ↑ H - +H2O == OH- + H2
H容易变形，都是强还原剂。利用这种性质可以在实验室用来除去有机溶剂或情性气体(如N2,Ar)中的微量水。但是，溶剂中的大量水不能采用这种方法脱除，因强放热反应会使产生的H2燃烧(2)离子型氢化物在非水溶剂中能与一些缺电子化合物（如B3+、A13+、Ga3+）结合成配位氢化物，例如：乙醚2LiH +B2H6 ==2Li[BH4]4乙醚4LiH + AICl3 =-Li[AIH4] + 3LiCI这类复合氢化物被广泛用于有机或无机合成中作为还原剂或氢化剂。小结：H表现出强还原性、不稳定性和强碱性(2）金属型氢化物d区或过渡金属的族、钛族、钒族以及铬、镍、钯、镧系和钢系的所有元素，还有s区的Be和Mg，与氢生成确定的二元氢化物。它们被称为金属型或过渡型氢化物。过渡型氢化物基本上保留着金属的外观特征，有金属光泽，具有导电性，它们的导电性随氢含量的改变而改变。这些氢化物还表现有其它金属性如磁性，都具有强还原性等等。所以这些氢化物又叫做“金属型”氢化物。从组成上看，金属型氢化物有的是整比化合物，如CrH2、NiH，有的是非整比化合物，如VHo.56、TaHo.76、ZrH1.75等。1体积金属Pd可吸收900体积H2，减压或加热可使其分解，利用这个性质可以制备高纯氢，也可作可逆储氢材料。(3)共价型氢化物（分子型氢化物）氢与P区元素（稀有气体、钢、铊除外）形成二元分子化合物，包括人们熟悉的第2周期化合物（CH4、NH3、H2O、HF）和各族中较重元素的相应化合物.它H们以其分子能够独立存在为特征。①存在形式指的分子结构B,H6根据它们结构中电子数和键数的差异，分三种存在形式缺电子氢化物：如B2H6中心原子B未满8电子构型批满电子氢化物：如CH4，中心原子价电子全部参与成键?富电子氢化物：第V、VI、VIIA族的氢化物都属于富电子氢化物。如NH3，中心原子成键后有剩余未成键的孤电子对22
22 H -容易变形，都是强还原剂。 利用这种性质可以 在实验室用来除去有机溶剂或惰性气体(如 N2,Ar)中的微量 水。但是，溶剂中的大量水不能采用这种方法脱除，因强放热反应会使产生的 H2 燃烧. (2)离子型氢化物在非水溶剂中能与一些缺电子化合物（如 B 3+ 、Al3+ 、Ga3+ ） 结合成配位氢化物，例如： 乙醚 2LiH + B2H6 ==2Li[BH4]4 乙醚 4LiH + AlCl3 ==Li[AlH4] + 3LiCl 这类复合氢化物被广泛用于有机或无机合成中作为还原剂或氢化剂。 小结： H - 表现出强还原性、不稳定性和强碱性. ⑵ 金属型氢化物 d 区或过渡金属的钪族、钛族、钒族以及铬、镍、钯、镧系和锕系的所有元素， 还有 s 区的 Be 和 Mg，与氢生成确定的二元氢化物。它们被称为金属型或过渡 型氢化物。 过渡型氢化物基本上保留着金属的外观特征，有金属光泽，具有导电性，它们的 导电性随氢含量的改变而改变。这些氢化物还表现有其它金属性如磁性，都具有 强还原性等等。所以这些氢化物又叫做“金属型”氢化物。 从组成上看，金属型氢化物有的是整比化合物，如 CrH2 、 NiH ，有的是非整 比化合物，如 VH0.56 、 TaH0.76 、 ZrH1.75 等。 1 体积 金属 Pd 可吸收 900 体积 H2，减压或加热可使其分解，利用这个性质 可以制备高纯氢，也可作可逆储氢材料。 ⑶共价型氢化物 (分子型氢化物) 氢与 p 区元素（稀有气体、铟、铊除外）形成二元分子化合物，包括人们熟悉 的第 2 周期化合物 (CH4、NH3、H2O、HF) 和各族中较重元素的相应化合物.它 们以其分子能够独立存在为特征。 ①存在形式: 根据它们结构中电子数和键数的差异，分三种存在形式 ● 缺电子氢化物：如 B2H6 中心原子Ｂ未满８电子构型. ● 满电子氢化物：如 CH4，中心原子价电子全部参与成键. ● 富电子氢化物：第 V 、 VI 、 VIIA 族的氢化物都属于富电子氢化物。如 NH3，中心原子成键后有剩余未成键的孤电子对
CH4NH,11.1.3制备（每年估计达500×109m）（1）实验室方法化学法Zn + H3O+ →Zn2+ + 2H20 + H2 ↑实验室中制氢的主要方法实验室制氢气中杂质来源与除去方法H,S+Pb2++2H,0PbS+2H,0+H,s锌中含微量ZnsAsH，锌和硫酸中含微量AsAsH,+3Ag2S0,+3H,06Ag+H,AsO,+3H,SO4SO2锌还原H,SO,产生SO, +2KOH → K,SO, +H,O电解法电解20%NaOH或15%KOH水溶液，耗能大，效率也只32%40H→02+2H20+4e（阳极）2H20+2e:—→20H+H2（阴极）(2）工业生产方法当今制氢最经济的原料是煤和以甲烷为主要成分的天然气，而且都是通过与水（最廉价的氢资源）的反应实现的水蒸气转化法CH4(g) +H2O(g) ★ 3 H2(g) + CO(g)其中产物氢的三分之一来自水水煤气反应C(s) + H2O(g) → H2(g) + CO(g)其中产物氢的百分之百来自水H2(g)+CO(g）就是水煤气，可做工业燃料，使用时不必分离.但若为了制氢，必须分离出CO可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂，CO变成CO2，然后用水洗涤CO2和H2的混合气体，使CO2溶于水而分离出H2CO + H2 +H2O(g)→ CO2 + 2 H2用焦炭或天然气与水反应制H2为什么都需在高温下进行？23
23 11.1.3 制备 (每年估计达 500×109m3 ) (1) 实验室方法 化学法 Zn + H3O+ →Zn2+ + 2H2O + H2 ↑ 实验室中制氢的主要方法 电解法 电解 20% NaOH 或 15% KOH 水溶液，耗能大，效率也只 32% 4OH- → O2+2H2O + 4e- (阳极) 2H2O +2e- → 2OH- + H2 (阴极) (2) 工业生产方法 当今制氢最经济的原料是煤和以甲烷为主要成分的天然气，而且都是通过与水 （最廉价的氢资源）的反应实现的. 水蒸气转化法 CH4(g) + H2O(g) 3 H2(g) + CO(g) 其中产物氢的三分之一来自水. 水煤气反应 C (s) + H2O(g) H2(g) + CO(g) 其中产物氢的百分之百来自水. H2(g) + CO(g) 就是水煤气，可做工业燃料，使用时不必分离. 但若为了制氢，必 须分离出 CO. 可将水煤气连同水蒸气一起通过红热的氧化铁催化剂， CO 变成 CO2 ，然后用 水洗涤 CO2 和 H2 的混合气体，使 CO2 溶于水而分离出 H2 . CO + H2 + H2O(g) CO2 + 2 H2 用焦炭或天然气与水反应制 H2 为什么都需在高温下进行？
因为这两个反应都是吸热反应：→ 3 H2(g) +CO(g),△Hm=206.0 kJ·mol-1CH4(g) + H2O(g)→H2(g) + CO(g),△H°m=131.3kJmol-1C (s)+H20(g)要反应得以进行，则需供给热量，如添加空气或氧气燃烧：H°m=-393.7kJmol-1C+ O2"+CO2，CO2+2H2O,△H°m=-803.3kJmol-1CH4 +2 02这样靠“内部燃烧”放热，供焦炭或天然气与水作用所需热量，无须从外部供给热量，这是目前工业上最经济的生产氢的方法烃类裂解法在美国和其它天然气丰富的国家里，采用烃类裂解的方法制取氢。1273KCH催化剂>C+2H, 1其它烃类如石脑油和紫油也可以用作氢原料。盐型氢化物与水反应制氢NaH+H2O→NaOH+H21CaH2+2H20-→Ca(OH)2+2H2硅与碱反应制氢可以利用硅的两性，令其与碱反应制备氢气：Si+2NaOH+H,0Na,SiO,+2H,Si+Ca(OH),+2NaOH>Na,SiO,+CaO+2H,t生物分解水制氢生物体分解水不需要电和高温，科学家们试图修改光合作用的过程来完成这一技术。小规模的实验已成功。热化学循环法2H,O(1)+SO,+1,(s)298KH,SO,(aq)+2HI(ag)H,SO,(g)—103KH,0(g)+SO,(g)+-0.g2H(g)873KH,(g)+1,(g)净反应H,O(g)—1300H,(g)+=o,(g)加热(383一423K)加压(1013一3039kPa)，效率可提高到90%以上。氢气的制备24
24 因为这两个反应都是吸热反应： CH4(g) + H2O(g) 3 H2(g) + CO(g)，ΔHθ m= 206.0 kJ•mol–1 C (s) + H2O(g) H2(g) + CO(g), ΔHθ m = 131.3 kJ•mol–1 要反应得以进行，则需供给热量，如添加空气或氧气燃烧： C + O2 CO2 ， ΔHθ m = –393.7 kJ•mol–1 CH4 + 2 O2 CO2 + 2 H2O, ΔHθ m = – 803.3 kJ•mol–1 这样靠“内部燃烧”放热，供焦炭或天然气与水作用所需热量，无须从外部供给 热量，这是目前工业上最经济的生产氢的方法. 烃类裂解法 在美国和其它天然气丰富的国家里，采用烃类裂解的方法制取氢。 其它烃类如石脑油和紫油也可以用作氢原料。 盐型氢化物与水反应制氢 NaH + H2O → NaOH + H2 ↑ CaH2 + 2H2O → Ca(OH)2 + 2H2↑ 硅与碱反应制氢 可以利用硅的两性，令其与碱反应制备氢气： 生物分解水制氢 生物体分解水不需要电和高温，科学家们试图修改光合作用的过程来完成这一技 术。小规模的实验已成功。 热化学循环法 加热(383—423K)加压(1013—3039kPa)，效率可提高到 90% 以上。 氢气的制备