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1、元素概论(自学)第九章9-1-1 元素的发现迄今为止，已发现的元素和人工合 成的元素已有112种,其中天然存在 的为92种，其余为人工合成元素。表9.1 元素的发现时期 （p260）9-1-2 元素的分类 A0 11 HAAAAAA2 He 23 Li4 Be5 B6 C7 N8 O9 F10 Ne 311 Na12 MgB B B B BB B13 Al14 Si15 P16 S17 Cl18 Ar 419 K20 Ca21 Sc22 Ti23 V24 Cr25 Mn26 Fe27 Co28 Ni29 Cu30 Zn31 Ga32 Ge33 As34 Se35 Br36 Kr 537 Rb3
2、8 Sr39 Y40 Zr41 Nb42 Mo43 Tc44 Ru45 Rh46 Pd47 Ag48 Cd49 In50 Sn51 Sb52 Te53 I54 Xe 655 Cs56 Ba57- 71 Ln72 Hf73 Ta74 W75 Re76 Os77 Ir78 Pt79 Au80 Hg81 Tl82 Pb83 Bi84 Po85 At86 Rn787 Fr88 Ra89- 103 An104 Rf105 Db106 Sg107 Bh108 Hs109 Mt110 Uun111 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
3、-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), 对角线附近的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 IA0 11 HAA AAAA2 He 23 Li4 Be5 B6 C7 N8 O9 F10 Ne 311 Na12 MgB B B B BB B13 Al14 Si15 P16 S17 Cl18 Ar 419 K20 Ca21 Sc22 Ti23 V24 Cr25 Mn26 Fe27 Co28 Ni29 Cu30 Zn31 Ga32 Ge33 As34 Se35 Br36 K
4、r 537 Rb38 Sr39 Y40 Zr41 Nb42 Mo43 Tc44 Ru45 Rh46 Pd47 Ag48 Cd49 In50 Sn51 Sb52 Te53 I54 Xe 655 Cs56 Ba57- 71 Ln72 Hf73 Ta74 W75 Re76 Os77 Ir78 Pt79 Au80 Hg81 Tl82 Pb83 Bi84 Po85 At86 Rn787 Fr88 Ra89- 103 An104 Rf105 Db106 Sg107 Bh108 Hs109 Mt110 Uun111 Uuu112 Uu b2. 在化学上元素分为两类：普通元素和稀有元素9-1-3 元素在自然界
5、中的存在形态单质 (游离态)存在形态存在形态化合物 (化合态)气态非金属单质:如N2、O2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.主要存在于矿物和天然水系中我国的矿物资源非常丰富,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 9-2 元素的自然资源占组成地壳的原子总数的99%。2.主要存在于矿物和天然水系中1.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、M
6、g、K、Ti 9-2 元素的自然资源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2.主要存在于矿物和天然水系中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 9-2 元素的自然资源但我国铁矿、铜矿、磷矿多为贫矿，钾盐、天然碱、天然硫、金刚石等资源少金、银、铂等更为稀少。2.主要存在于矿物和天然水系中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 9-2 元素的自然资源非金属矿物如P、S、石墨矿和硼矿储量也很高2.主要存在于矿物和天然水系中1
7、.在地壳中分布最广的10种元素为：O、H、Si、Al、Na、Fe、Ca、Mg、K、Ti 9-2 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.主要存在于矿物和天然水系中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 9-2 元素的自然资源3.也存在大气中大气中主要含有N2、O2和稀有气体AAAAAAA 0一H2 分子 晶体He 分子 晶体二Li 金属 晶体Be 金属 晶体B 原子 晶体C 金刚刚石 原子晶体 石墨 片状结结构晶体 富勒烯烯碳原子簇 分子晶体N2
8、 分子晶体O2 分子晶体F2 分子 晶体Ne 分子 晶体三Na 金属 晶体Mg 金属 晶体Al 金属 晶体Si 原子晶体P 白磷 分子晶体 黑磷 层层状结结构晶体S 斜方硫、单单斜硫 分子晶体 弹弹性硫 链链状结结构晶 体Cl2 分子 晶体Ar 分子 晶体四K 金属 晶体Ca 金属 晶体Ga 金属 晶体Ge 原子晶体As 黑砷 分子晶体 灰砷 层层状结结构晶体Se 红红硒 分子晶体 灰硒 链链状结结构晶体Br2 分子 晶体Kr 分子 晶体五Rb 金属 晶体Sr 金属 晶体In 金属 晶体Sn 灰锡锡原子晶体 白锡锡 金属结结构晶 体Sb 黑锑锑砷 分子晶体 灰锑锑 层层状结结构晶体Te 灰锑链
9、锑链 状结结构晶体I2 分子 晶体Xe 分子 晶体六Cs 金属 晶体Ba 金属 晶体Ti 金属 晶体Pb 金属晶体Bi C层层状结结构晶体 (近于金属晶体)Po 金属晶体At 金属 晶体Rn 分子 晶体主族元素单质主族元素单质金属晶体原子晶体、层状或链状晶体分子晶体分子晶体或原子晶体金属晶体熔点、沸点： 低高低密度、硬度： 小大小导电性：导体半导体、非导体9.3 单质的晶体结构和物理性质副族元素单质均为金属晶体1. 一般具有较高的熔点和沸点熔点最高的是 W 3410 其次是 Cr Re副族元素单质均为金属晶体2.具有较大的密度和硬度(B和B除外) 密度最大的是 Os Ir Pt 硬度最大的是
10、Cr(仅次于金刚石) 1.一般具有较高的熔点和沸点副族元素单质均为金属晶体2.具有较大的密度和硬度(B和B除外)3.易导电1.一般具有较高的熔点和沸点Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Tc、Re、Ru、Os、Rh、Ir、Zn、Cd、Hg、Al、Ge、In、Si、Ge、Sn、Pb、Li、Be、La、Eu、Th、Pa、Am 等具有超导性的有：大致有五种方法：物理分离法 热分解法 电解法 还原法 氧化法9-4 单质的制取方法适用于分离、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 氧气与氮气的分离： 利用液氧和液氮的沸点不同1. 物理分离法常用于制备一些高纯物质如 Zr(
11、粗) + 2I2 ZrI46001800Zr(纯) + 2I22.热分解法用于制备活泼金属和非金属如 H2和Cl2的制取2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2+ Cl2电解电解Na的制取2NaCl(熔体) 2Na + Cl2CaCl2,580-5903.电解法MnO2 + 2CO Mn + 2CO2如 MgO + C Mg + COWO3 + 3H2 W + 3H2OFe2O3 + 2Al 2Fe + 2Al2O3用还原剂还原化合物制取金属单质 一般常用焦炭、CO、H2、活泼金 属等作还原剂4. 还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3FeS2 + 6C +
12、8O2 Fe3O4 + 6CO2+6S5. 氧化法元素周期表A0 11 HAAAAAA2He 23 Li4 Be5 B6 C7 N8 O9 F10 Ne 311 Na12 MgB B B B BB B13 Al14 Si15 P16 S17 Cl18 Ar 419 K20 Ca21 Sc22 Ti23 V24 Cr25 Mn26 Fe27 Co28 Ni29 Cu30 Zn31 Ga32 Ge33 As34 Se35 Br36 Kr 537 Rb38 Sr39 Y40 Zr41 Ne42 Mo43 Tc44 Re45 Rh46 Pa47 Ag48 Cd49 In50 Sn51 Sb52 Te5
13、3 I54 Xe 655 Cs56 Ba57- 71 La72 Hf73 Ta74 W75 Re76 Os77 Ir78 Pt79 Au80 Hg81 Tl82 Pb83 Bi84 Po85 At86 Rn787 Fr88 Ra89- 103 Ac104 Rf105 Db106 Sg107 Bh108 Hs109 Mt110 Uun111 Uuu112 Uub氢是宇宙间所有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9-6 氢符号 含量/% 1H （氕） H 99.982H （氘） D 0.0163H （氚） T 0.004氢有三种同位素9-6-1 氢原子的性质及其
14、成键特征111符号 含量/% 1H H 99.982H D 0.0163H T 0.004目前世界各地建造的实验性聚变反应堆用的是一种D和T构成的等离子体燃料氢有三种同位素111符号 含量/% 1H H 99.982H D 0.0163H T 0.004三种同位素质子数相同, 中子数不同。它们的单质和化合物的化学性质基本相同，物理性质和生化性质则不同。氢有三种同位素价层电层电 子 构型1s1氧化数-1,0,+1原子半径/pm37电电离能 (kJmol-1)1312电电子亲亲合能 (kJmol-1)-72.8电负电负 性2.11.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合物3
15、.易与非金属通过共用电子对形成共价型氢化物熔点/-259.23 沸点/-252.77 气体密度(gcm-3)8.98810-5 (为为空气的1/40 倍) fusHm (Jmol-1)117.15vapHm (Jmol-1)903.74热导热导 率 (Wm-1K-1)0.187 (为为空气的5倍)9-6-2 氢气的性质和用途 1. 氢气是无色 、无味、无 臭的可燃性 气体,是所有气体中最轻 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。9-6-2 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 (为为空气的1/40倍) fusHm (Jmol-1)117.15vapHm (Jmol-1)903.74热导热导 率 (Wm-1K-1)0.187 (为为空气的5倍)2. 熔、沸点极低，难液化。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。液氢是超低温制冷剂，可将除氦外的所有气体冷冻成固体。熔点/-259.23 沸点/-252.77 气体密度(gcm-3)8.98810-5(为为空气的1/40倍) fusHm (Jmol-1)117.15vapHm (Jmol-1)903
