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7氢及稀有气体7-1氢7-1-1成键特征丰富价电子：1s!氧化数-1、0、1.电负性2.2
2 7 氢及稀有气体 7-1 氢 7-1-1 成键特征丰富 价电子 :1s 1 氧化数 -1、0 、 1. 电负性 2.2
与活泼金属形成离子键2Na+H,=2NaH(653K）与IVB一VB过渡金属形成氢化物（非整比化合物），如ZrH和LaH与非金属元素形成共价键H与B形成特别的桥键H,+X,=2HX2H2+0,=2H,0H,+S=H.SMg,Si+.4H+=SiH+2Mg?2BCl,+6H,=B,H.+6HCI氢键：N,O和F，10-60kJ·mol-
3 与活泼金属形成离子键 2Na + H2 = 2NaH (653 K) 与ⅣB—ⅤB过渡金属形成氢化物 (非整比化合物 )，例如 ZrH 和 LaH。 与非金属元素形成共价键 H2 + X2 = 2HX 2H2 + O2 = 2H2O H2 + S= H2 S Mg2 Si + 4 H+ = SiH4 + 2Mg2+ 2BCl3 + 6 H2 = B2H6 + 6 HCl H与B形成特别的桥键 氢键：N, O 和F ， 10-60kJ∙mol-1
7-1-2 H,性质①无色无味气体，在水中溶解度小，分子间力小，很难液化。②一般单键，稳定；在一定条件下化学行为丰富多彩.氢氧焰温度3273K。H, + 1/2 0,=H,0 (g),Hm(H,)= ,Hm(H,0(g)= 241.82 kJ·mol-I③还原性：还原金属氧化物、金属氯化物Fe,O4+4H,=3Fe+4H,0WO+3H,=W+3H,OTiCl+2H,=Ti+4HCI
4 ① 无色无味气体，在水中溶解度小，分子间力小，很难液化。 ② 一般单键，稳定; 在一定条件下化学行为丰富多彩. 氢氧焰温度3273K。 H2 + 1/2 O2 = H2O (g) △ cHm °(H2 ) = △ fHm °(H2O(g)) = 241.82 kJ∙mol-1 ③ 还原性：还原金属氧化物、金属氯化物 Fe3O4 + 4H2 = 3Fe + 4H2O WO3 + 3H2 = W + 3H2O TiCl4 + 2H2 = Ti + 4HCl 7-1-2 H2性质
7-1-3H,作为能源一级能源：存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源煤炭C、石油C,H2天然气：CH4核、太阳能二级能源：需要依靠其他能源如石油、煤、原子能、太阳能来制取的能源“氢矿":2H,0=2H1+021光解或电解根据热力学原理，电解水制得1m氢气和0.5m3氧气的最低耗电2.95kWh一般生产电耗为4~5kWh
5 7-1-3 H2作为能源 一级能源：存在于自然界的可以提供现成形式能量的能源. 煤炭C、石油C5H12 、天然气：CH4 核、太阳能 二级能源：需要依靠其他能源如石油、煤、原子能、太阳能来制取的能源 “氢矿” ：2H2O = 2H2 ↑ + O2 ↑ 光解或电解 根据热力学原理，电解水制得1m3氢气和0.5m3氧气的最低耗电2.95kWh, 一般生产电耗为4～5kWh
太阳能制氢分为直接制氢和间接制氢两种。直接制氢又分为热分解法和光分解法。热分解法是指用太阳能的高热量直接裂解水，得到氢和氧。直接热解水为氢和氧的反应，必须将水加热至3000℃以上，反应才有实际应用的可能，由于操作温度太高，在超高温条件下，除了热源和材料问题外，如何分离产生的氢和氧也是难题。光分解法基于光量子可以使水和其他含氢化合物分子中氢键断裂的原理，制氢包括许多途径，主要有光催化法和光电解法等。光催化过程是指含有催化剂的反应体系，在光照下由于催化剂存在，促使水解制得氢气。光电解制氢，利用半导体电极的光化学效应制成太阳能光电化学电池，以水为原料，在太阳光照下制造氢气。这些太阳能直接制氢方法目前尚处于基础研究阶段
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氢气的制备以煤为原料2C+2H,0+O2=2H,+2C0煤制氢的本质是以碳取代水中的氢，得氢气和二氧化碳以天然气为原料CH4+H,O(过量)=3H,+CO甲烷蒸汽转化过程采用镍做催化剂，操作温度750~920℃，操作压力2.17~2.86MPa。反应是吸热的，热量通过燃烧室燃烧甲烷供给
氢气的制备 以煤为原料 2C + 2H2O + O2 = 2H2+ 2CO2 煤制氢的本质是以碳取代水中的氢，得氢气和二氧化碳。 7 以天然气为原料 CH4 +H2O(过量) = 3H2+CO 甲烷蒸汽转化过程采用镍做催化剂，操作温度750～920℃，操作压力 2.17～2.86MPa。反应是吸热的，热量通过燃烧室燃烧甲烷供给
3重油部分氧化制造氢气重油是炼油过程中的残余物，可用来制造氢气。重油部分氧化过程中碳氢化合物与氧气、水蒸气反应生成氢气和二氧化碳。该过程在一定的压力下进行，可以采用催化剂，也可以不采用催化剂，这取决于所选原料与过程。催化部分氧化通常是以甲烷或石脑油为主的低碳烃为原料，而非催化部分氧化则以重油为原料，反应温度在1150～1315℃。重油部分氧化制得的氢主要来自水蒸气
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副产物氯碱工业，电解食盐水制氢氧化钠的副产物（卤水离子膜制烧碱石油工业：C,H=C,H+H（A）
9 副产物 氯碱工业，电解食盐水制氢氧化钠的副产物。 (卤水离子膜制烧碱) 石油工业：C2H6 = C2H4 + H2 (△)
7-1-4氢的储存·物理方法：液氢贮存、高压氢气贮存、活性炭吸附贮存、碳纤维和碳纳米管贮存、玻璃微球贮存、地下岩洞贮存等。·化学方法：金属氢化物贮存、有机液态氢化物贮存、无机物贮存、铁磁性材料贮存等。10
7-1-4 氢的储存 • 物理方法:液氢贮存、高压氢气贮存、活性炭吸附贮存、碳纤维和碳纳米 管贮存、玻璃微球贮存、地下岩洞贮存等。 • 化学方法:金属氢化物贮存、有机液态氢化物贮存、无机物贮存、铁磁性 材料贮存等。 10