高中化学竞赛无机化学氢和氢能源

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1、会计学1高中化学竞赛无机化学氢和氢能源高中化学竞赛无机化学氢和氢能源7.2 氢的成键特征1.1.形成共价单键：形成共价单键： HClHCl、H H2 2O O、NHNH3 3。 2. 氢原子与活泼金属（如氢原子与活泼金属（如Li、Na、K、Rb、Cs、 Ca、Sr、Ba）能组成离子型氢化物（如）能组成离子型氢化物（如LiH、 NaH、CaH2 、LiAlH4、NaBH4、LiGaH4等）。等）。 H5O2 不存在自由的质子，它总不存在自由的质子，它总是同别的原子或分子结合在是同别的原子或分子结合在一起而存在，如一起而存在，如H3O、H5O2、NH4等。等。第1页/共10页3.3.氢键。氢键。4

2、. 形成单电子（形成单电子（）键）键 H H2 2。5. 形成三中心二电子键形成三中心二电子键H H3 3，为三角形结构。为三角形结构。6. 形成氢桥键形成氢桥键 。7.7.金属型氢化物。氢原子能与许多金属特别是过金属型氢化物。氢原子能与许多金属特别是过 渡金属或合金及稀土元素组成二元或多元型氢渡金属或合金及稀土元素组成二元或多元型氢 化物，如化物，如VHVH2 2、MgMg2 2NiHNiH4 4、TiFeHTiFeH1.91.9、LaNiLaNi5 5H H6 6、 ZrCoZrCo2 2H H4 4、MmCoMmCo5 5H H3 3 。第2页/共10页7.3 氢化物氢化物按其结构和性质

3、的不同可大致分为三类：氢化物按其结构和性质的不同可大致分为三类：离子型、金属型以及共价型。离子型、金属型以及共价型。 1.离子型氢化物： 碱金属和碱土金属（除碱金属和碱土金属（除BeBe、MgMg外）具有很低外）具有很低的电负性，可将电子转移给氢原子生成氢负离子的电负性，可将电子转移给氢原子生成氢负离子（H H）从而组成离子型氢化物。）从而组成离子型氢化物。 第3页/共10页 LiH NaH KH RbH CsH NaCl-90.4 -57.3 -57.7 -54.3 -49.3 -441（1 1） 均为白色晶体均为白色晶体, , 热稳定性差热稳定性差fH（2 2） 还原性强还原性强2(H /

4、H )2.23VE 2LiOHTiTiO2LiH2242H4NaClTiTiCl4NaHUO2CaH2 UCa(OH)2第4页/共10页（3 3） 剧烈水解剧烈水解(g)HMOHOHMH22(g)H2Ca(OH)OH2CaH2222（4 4） 形成配位氢化物形成配位氢化物3LiClLiAlHAlCl4LiH43（无水）乙醚氢化铝锂氢化铝锂LiAlH4受潮时强烈水解受潮时强烈水解23244HAl(OH)LiOHO4HLiAlHNaHCH3OH NaOCH3H2 4BF33NaBH4 3NaBF42B2H6第5页/共10页2.2.分子型氢化物分子型氢化物缺电子氢化物：缺电子氢化物： A族的氢化物族

5、的氢化物 B2H6足电子氢化物：足电子氢化物：A族的氢化物族的氢化物 CH4富电子氢化物：富电子氢化物：A A的氢化物的氢化物 NH3第6页/共10页 许多过渡金属以及镧系和锕系金属许多过渡金属以及镧系和锕系金属都能与氢结合生成金属氢化物。都能与氢结合生成金属氢化物。 473KTi H2 TiH2RE H2 REHx2xU H2 UH3233.金属型氢化物：第7页/共10页7.4 应用： 储氢合金一些合金可以在温和条件下可逆地同氢反应形成一些合金可以在温和条件下可逆地同氢反应形成金属氢化物，可以吸收和分解出大量氢气，所形成的氢化物金属氢化物，可以吸收和分解出大量氢气，所形成的氢化物密度大于液态

6、氢密度大于液态氢称之为储氢合金称之为储氢合金 LaNi5+3H2 LaNi5H6TiFe+H2 TiFeH2液氢：液氢：71kgm-3 LaNi5：88kgm-3各种储氢材料：各种储氢材料： 稀土系储氢合金稀土系储氢合金 LaNi5 . 钛系储氢合金钛系储氢合金 TiFe TiMnX 镁系储氢合金镁系储氢合金 Mg2Ni Mg2Cu 锆系储氢合金锆系储氢合金 ZrV2 ZrCr2储储氢氢合合金金第8页/共10页H2离解为离解为H原子。原子。 Ni起到离解催化剂的作用。起到离解催化剂的作用。 表面结构及储氢机理表面结构及储氢机理靠近表层靠近表层La扩散到表面与扩散到表面与 氧、水结合成氧、水结合成La2O3、La(OH)3。Ni脱溶沉淀，产生表面分凝。脱溶沉淀，产生表面分凝。La2O3、La(OH)3保护亚表层保护亚表层Ni的催化活性。的催化活性。H2+第9页/共10页