普通化学-元素化学.pdf

元素化学 1 [P4]碳有三个同素异形体：金刚石、石墨、富勒烯 (C 及其衍生物) 60 3 金刚石、共价键、sp 、石墨和 C 有 π键 60 3 金刚石所有的碳原子以 sp 杂化与相邻四个碳原子以共价键连接,空间上按正四面体的分布 2 石墨的所有碳原子以 sp 杂化与相邻三个碳原子以共价键连接,形成由六元环并列组成的平面,平面 之间通过范德华作用力平行的叠在一起 在同一平面的碳原子还各剩下一个 p 轨道，其中有一个 2p 电子。这些p 轨道又都互相平行，并垂直 2 于碳原子 sp 杂化轨道构成的平面，形成了大 π键。 每个 C 和 3 个 C 相连,有 3 个 σ键,但 1 个 σ键由 2 个 C 共有,所以每个 C60 有 60×3/2=90 个 σ 键.60 个 C 一共有 240 个价电子,其中 90×2=180 个用于形成 σ键了,显然剩下 60 个用于形成 π 键,所以共有 30 个 π键. 燃烧反应非常重要：生成 H O 、CO 和 N 2 2 2 4CH NH (g) + 9O (g) → 4CO (g) + 10HO(l) + 2N (g) 3 2 2 2 2 2 氢：发现公式：Fe + H SO → FeSO + H ­ 2 4 4 2 [P8]三种同位素：氕[H](一个质子)、氘[D](一个质子和一个中子)、氚[T](一个质子和两个中子) D O 是通过电解水富集制备的，一般用于核反应堆的减速剂和冷却剂。在实验室中用作示踪原子，用 2 于化学反应机理研究，也用作溶剂用于 NMR (核磁共振)。 普通水电解时，H 的产生比D 容易。电解后水中的 D O 富集，进一步纯化可得到纯净的 D O。 2 2 2 2 氢的液化温度仅次于氦 (最低) [P10]实验室制备氢气 （1）Zn(s) + 2HCl(aq) ═ ZnCl (aq) + H (g) 2 2 （2）CaH (s) + 2HO(l) ═ Ca(OH) (s) + 2H (g)↑ 2 2 2 2 [P11]工业制备氢气(来源天然气、煤、水) Ɵ 甲烷重整反应：CH (g) + HO(g) ═ CO(g) + 3H (g) △H = 206 kJ/mol 4 2 2 Ɵ 水煤气反应： C(s) + H O(g) ═ CO(g) + H (g) △H = 131 kJ/mol 2 2