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2014年全国高中生化学竞赛教程稀有气体


稀有气体

He 价电子 层结构 1s2

Ne 2s22p6

Ar 3s23p6

Kr 4s24p6

Xe 5s25p6

Rn 6s26p6

存在:稀有气体的价电子结构为饱和电子层结构, 因此稀有气体不易失去电子、不易得到电子,不易 形成化学键。以单质形式存在。 物性:稀有气体均为单原子分子,He是所有单质中 沸点最低的气体。 制备:1.空气的液化 2.稀有气体的分离

用途
? 超低温冷却剂;填充气球;作惰性保护气用于核 反应堆热交换器;液氦在温度小于2.2K时,是一 种超流体,具有超导性和低粘性,对于研究和验 证量子理论有重要的意义。 ? 氖的导电性是空气的75倍,用于放电管中发射红 光,也用于作金属焊接的保护气。 ? 氩的导热性很差,用于填充灯泡,也用作焊接的 保护气。 ? 氪和氙 导热性均很差,用于填充灯泡,用氙制的 电光源氙灯有“小太阳”之称。

稀有气体的化合物
O2+PtF6=O2+[PtF6]由于O2的第一电离能(1175.7kJ〃mol-1)和氙 的第一电离能(1171.5kJ〃mol-1)非常接近, 用氙代替氧可能会发生同样的反应。 1962年,Bartlett将PtF6的蒸气与等摩尔的氙 混合,在室温下制得了XePtF6的橙黄色固体。 Xe+PtF6=Xe+[PtF6]-

1、氟化物XeF2 XeF4 XeF6
制备:氙和氟在密闭的镍反应器中加热就可得到 氙氟化物
Xe + F2 (2: 1) hγ △ ① XeF 2 ④

6atm,623K Xe + F2 XeF 4 ② (1: 5) ⑤ >750atm >523K Xe + F2 XeF 6 ③ (1: 20)

强氧化性: 氧化能力按XeF2?XeF4 ? XeF6顺序递增。 一般情况被还原为单质。 XeF2 + H2 →2HF + Xe XeF2 + 2Cl- →2F- + Xe + Cl2 XeF2 + 2KI → Xe + l2+KF NaBrO3+XeF2+H2O → NaBrO4+2HF+Xe XeF4 XeF6与这些物质反应产物与XeF2相同

XeF2 ? IF5 ? IF7 ? Xe
XeF 4 ? 2SF 4 ? 2SF 6 ? Xe

氟化剂
XeF4+ Pt →2PtF4 + Xe XeF4+ 2Hg →2HgF2 + Xe XeF4+ 2SF4 →2SF6 + Xe
2XeF6+ SiO2 →2XeOF4+3SiF4 2XeOF4+ SiO2 →2XeO2F2+SiF4 2XeO2F2+ SiO2 →2XeO3+3SiF4 2XeF6+ 3SiO2 →2XeO3+3SiF4 不能用石英容器制备XeF6

与水反应 :氙的氟化物与水反应活性不同 2XeF2 + 2H2O = 2Xe + 4HF + O2 (在碱中迅速 反应) 6XeF4+12H2O=2XeO3+4Xe+3O2+24HF XeF6+H2O=XeOF4+2HF (部分水解) XeF6+2H2O=XeO2F2+4HF (部分水解) XeF6+3H2O=XeO3+6HF (完全水解)

2、氧化物XeO3 XeO4

氙的氧化物是无色、易潮解、易爆炸的晶 状固体。由氟化物水解制备。 XeO3:是一种易潮解和易爆炸的化合物, 具有强氧化性。
盐酸 Cl-→ Cl2
XeO3

+

I- →I2

Fe2+ → Fe3+
Br- → BrO3-

XeO3+2NH3 = Xe+N2+3H2O
? 5XeO3 ? 6Mn2? ? 9H2O ? 6MnO4 ? 5Xe ? 18H?

XeO3 在碱性溶液中: XeO3+OH- = HXeO4HXeO4-歧化: 2 HXeO4-+2 OH- = XeO64- +Xe+O2+2H2O

XeO3被氧化
XeO3+4NaOH +O3+6H2O= Na4XeO6?8H2O+O2 Na4XeO6+2H2SO4(浓)= XeO4+2Na2SO4+2H2O

Ba2 XeO6 ? 2H 2 SO4 (浓) ? XeO4 ? 2BaSO 4 ? 2H 2O
XeO4:很不稳定,具有爆炸性的气态化合物。

XeO4 = Xe + 2O2 氧化性: XeO4 ? XeO3

稀有气体化合物的构型
分子 价电子对数 价电子对构型 可能构型 最稳定构型 XeF2 5 三角双锥 三种 直线型 XeF4 6 八面体 二种 平面四面形 XeF6 7 变形八面体 二种 变形八面体

XeOF4
XeO3 XeO4

8+4=12

6对
4对 4对

sp3d2杂化
sp3杂化 sp3杂化

八面体/四方锥
四面体/三角锥 正四面体/正四 面体

8+0=8

8+0=8

O F F . Xe F F O

. . Xe O O O

O Xe O 109o28‘ O

XeF3+ 5 XeF5+ 6 XeO2F4 6 XeOF5+ 6

三角双锥 八面体 八面体 八面体

T型 sp3d 四方锥 sp3d2 八面体 八面体


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