河北

人教版《必修1》“物质的分类”给出的树状分类法图示中，将化合物分为氧化物、酸、碱、盐四类，这对学生形成“分类”思想，分类学习它们的结构、性质和用途具有重要的作用。《必修2》，又将HCl、H2S、NH3和CH4等称作氢化物，化合物树状分类体系中又增加一个类别。

在人教版课本中HCl的标签是酸，H2S仅在“资料卡片”里介绍了它的毒性，NH3的知识体系较为完整，CH4放到烃的框架中学习，在元素周期律时介绍了氢化物的形成条件及其稳定性比较……分散零碎、结构性差是氢化物在教学中的现状。还有，HCl、H2S、NH3、CH4只是氢化物的“半壁江山”，2011年全国卷28题推出了CaH2，为学生打开了认识金属氢化物的窗口。因此，高三复习时，基于系统思维，教师有必要强化学生的氢化物类别意识，整合建构知识体系和思维模型，指导学生把握氢化物的结构、性质及其变化规律，提升学生们的科学探究与创新意识的素养水平。

一、氢化物的含义

正如氧化物、氯化物其中的氧元素、氯元素与电负性比它小的元素所形成的化合物一样，氢化物应当是氢与比其电负性小的元素所形成的化合物，如NaH等，其中的氢元素为-1价。但人们已经习惯将诸如HCl、H2S、NH3、CH4等其中的氢元素显+1价的化合物也称为氢化物，所以我们只能尊重大众习惯，把含有氢元素的二元化合物统称为氢化物。

二、氢化物的类型

根据元素组成，氢化物可简单分为金属氢化物和非金属氢化物；根据成键特征，氢化物可分为共价型、离子型和金属型三类。

1.共价型氢化物

共价型氢化物主要是氢元素与第ⅣA族至ⅦA族元素形成的二元共价化合物。该内容需整合元素周期表和元素周期律知识、物质结构理论，建构“结构→通性和特性→用途”的学习模型进行复习。

(1)熔、沸点较低。在通常条件下，非金属元素的简单氢化物除水之外都是气态。ⅣA族简单氢化物熔、沸点从上到下逐渐升高，这是因为分子间范德华力随相对分子质量逐渐增大；而ⅤA～ⅦA族元素的简单氢化物中，位于第二周期的NH3、H2O、HF因分子间存在氢键，使它们的熔、沸点在同族中反常高。

(2)热稳定性差别很大。同一周期元素的简单氢化物稳定性从左到右逐渐增强，同一主族元素的简单氢化物的热稳定性从上到下逐渐减弱，这种递变性规律与元素的电负性的递变规律是一致的。与氢元素相结合的元素E的电负性越大，其H-E键的键能越大，氢化物越稳定。

学生在复习该类氢化物时，存在的盲点和误区主要有以下三种：

(1)判断非金属氢化物的熔、沸点和稳定性的依据错位。

【例1】(2019·天津卷·7·节选)(2)氮和磷氢化物性质的比较：热稳定性：NH3________PH3(填“>”或“<”)。

沸点：N2H4________P2H4(填“>”或“<”)，判断的依据是______________________________。

【答案】> > N2H4分子间存在氢键

【分析】部分同学对物质的熔、沸点和稳定性理解混乱。分子晶体的熔点是分子间作用力或氢键强弱的体现，属于物理性质，而分子的稳定性涉及化学键的断裂，往往会发生分解反应，属于化学性质，二者具有本质的区别。

(2)思维单一，缺乏灵活性和发散性。比如，很多学生认为碳元素的氢化物是CH4，其实碳元素的氢化物种类繁多、家族庞大，这与碳元素的成键特点有关；Si、N、P、O的氢化物也非“独苗”，2012年全国卷第13题元素推断的着陆点就在于此。再如，《必修2》初学时仅从元素的非金属性比较氢化物的稳定性，学习《选修4》后，还可从其合成反应的平衡常数大小进行宏观考量，这一点在2011年北京卷25题中有所体现。

(3)迁移应用能力欠佳，不能由此及彼，触类旁通。

【例2】(2016·全国卷Ⅱ·26·节选)联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。回答下列问题：

【答案】8.7×10-7N2H6(HSO4)2

2.离子型氢化物

碱金属和ⅡA族的Mg、Ca、Sr、Ba在氢气流中加热，可以生成相应的二元化合物。由于这些金属元素的电负性都比氢元素的小，且相差较大，在一定温度条件下氢原子从这些活泼金属的最外层电子中得到一个电子形成H-，因此人们将这一类金属氢化物称为离子型氢化物。电解CaH2的熔融盐，在阳极上放出H2，证明了H-的存在。

【例3】(2011·全国卷·28·节选)氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。(装置图略)实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色，该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。

(1)写出CaH2与水反应的化学方程式________________；

(2)该同学的判断不正确，原因是________________。

(2)未反应的钙与水反应也有类似现象

另外，由于氢元素的电子亲和能很小(|-72.7|kJ·mol-1)，所以离子型氢化物稳定性较差，且其加热时能放出H2，因此能作贮氢材料，这一点在下文【例4】中有所体现。

3.金属型氢化物

许多过渡元素以及镧系和锕系金属都能和氢结合生成二元或多元化合物，如CuH、TiH2、LaNi5H6等，它们仍能保持金属的导电性，故被称作金属型氢化物。以LaNi5H6的生成为例：H2与合金LaNi5接触时，先吸附于合金表面上，H2分子发生解离(Ni有催化作用)，原子态氢原子经扩散进入由金属镧原子和镍原子形成的四面体或八面体的空隙中，并以金属键的键合作用与金属原子结合，也称间充型氢化物。

【例4】合金贮氢材料具有优异的吸收氢性能，在配合氢能的开发中起到重要作用。一定温度下，某贮氢合金(M)的贮氢过程如图所示，纵轴为平衡时氢气的压强(p)，横轴表示固相中氢原子与金属原子的个数比(H/M)。(说明：图象中的字母D、K、K′、G、G′、C、C′是本文作者添加的)

(2)η表示单位质量贮氢合金在氢化反应阶段的最大吸氢量占其总吸氢量的比例，则温度为T1、T2时，η(T1)________η(T2)(填“>”“<”或“=”)。当反应Ⅰ处于图中a点时，保持温度不变，向恒容体系中通入少量氢气，达到平衡后反应Ⅰ可能处于图中________点(填“b”“c”或“d”)，该贮氢合金可通过________或________的方式释放氢气。

【答案】(1)< (2)>c加热 减压

【分析】本题以合金贮氢材料为载体，考查学生化学反应原理的应用能力以及变化观念和平衡思想的学科素养。由于合金贮氢材料及其原理陌生度高，学生没有相关知识的学习，思考入题困难，不能根据图象信息正确解读贮氢过程。

理解合金贮氢过程，需要把题目中的文字信息与图形信息连接起来，建立它们之间的对应关系，挖掘贮氢过程的原理和本质。以T1时为例说明如下：

B点后继续通入H2，由于H/M几乎不变，图象的BC段斜率急剧增加，说明B点后的H2被吸收的量很少，可以忽略不计。

通过上述分析可以看出该合金贮氢的两种键型方式，可知该合金贮氢形成的氢化物处于金属型氢化物、离子型氢化物或共价型氢化物的过渡状态。

三、小结