二十一章p區(qū)金屬課件

1、 第二十一章 p區(qū)金屬21-1 p區(qū)金屬概述21-2 鋁 鎵分族21-3 鍺分族21-4 銻和鉍 21-1 p區(qū)金屬概述周期系p區(qū)共包括10種金屬元素：Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Po價(jià)電子構(gòu)型為ns2np14 與s區(qū)元素一樣，從上到下，原子半徑逐漸增大，失電子趨勢(shì)逐漸增大，元素的金屬性逐漸增強(qiáng)。21-2 鋁 鎵分族 21-2-1 概述 A1、Ga、In、Tl均為銀白色，質(zhì)軟、輕而富有延展性的金屬。它們相當(dāng)活潑，以化合物的形式存在于自然界中。一般用電解法制取。這此元素與非金屬反應(yīng)，易形成氧化物、硫化物、鹵化物，并易溶于稀酸和堿溶液中。 鋁是親氧元素，又是典型的兩性元素

2、 。鋁一接觸空氣或氧氣，其表面就立即被一層致密的氧化膜所覆蓋，這層膜可阻止內(nèi)層的鋁被氧化，它也不溶于水，所以鋁在空氣和水中都很穩(wěn)定。鋁的親氧性，它能從許多氧化物中奪取氧，故它是冶金上常用的還原劑 高純度的鋁（99.950%）不與一般酸作用，只溶于王水。普通的鋁能溶于稀鹽酸或稀硫酸，被冷的濃硫酸或濃、稀硝酸所鈍化 。 鋁比較易溶于強(qiáng)堿中。 Ga和In在氧化性酸中也能鈍化作用。 鋁族金屬雖然都很活潑，在空氣、水或氧化性酸中卻由于表面被一層牢固的氧化膜覆蓋不被套腐蝕。 紅寶石(Cr3+) 藍(lán)寶石(Fe3+,Cr3+) 黃玉/黃晶(Fe3+) 有些氧化鋁晶體透明，因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)鮮明顏色。在堿性溶液中

3、存在Al(OH)4-或Al(OH)63- 簡(jiǎn)便書(shū)寫(xiě)為 二 氫氧化鋁：Al(OH)3兩性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2OAl(OH)3+ OH- Al(OH)4-Al3+的鑒定：在氨堿性條件下，加入茜素O3H)()OHAl(C234714+紅色茜素3NH(s)Al(OH)OH3NHAl43233+(OH)OHC3Al(OH)226143+21-2-5 鋁的鹵化物和硫酸鹽 離子晶體 分子晶體分子晶體：熔點(diǎn)低，易揮發(fā)，易溶于有機(jī) 溶劑，易形成雙聚物。水解激烈：AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3離子鍵 共價(jià)鍵用干法合成AlCl3： 潮濕空氣中的AlCl3，遇NH3生成NH4

4、Cl。白煙為NH4Cl 硫酸鋁和明礬 無(wú)水硫酸鋁A12(SO4)3為自色粉末。從水溶液中得到的為A12(SO4)318H2O，它是無(wú)色針狀結(jié)晶。將純A1(OH)3溶于熱的濃硫酸或者用硫酸直接處理鋁土礦或粘土；都可以制得A12(SO4)3。 A12O3SiO2H2O+3H2SO4A12(SO4)3+2H4SiO4+H2O 硫酸鋁易與礎(chǔ)金屬(除鋰以外)NH4+和Ag+等的硫酸鹽結(jié)合形成礬，其通式為MAl(SO4)212H2O（M為一價(jià)金屬離子）。 21-2-6 鋁和鈹?shù)南嗨菩?鋁和鈹在元素周期表中處于對(duì)角線位置，兩者的離子勢(shì)接近，所以它們有許多相似的化學(xué)性質(zhì)： 1兩者都是活潑金屬，它們的電極電勢(shì)值

5、很相近，E0（Be2+Be）-1.85伏、E0（A13+/Al）-1.706伏)。2兩者都是兩性元素，氫氧化物也屬兩性。 3兩者氧化物的熔點(diǎn)和硬度都很高。 4兩者都是共價(jià)型的鹵化物。 5鈹鹽、鋁鹽都易水解。 6Be2C象A14C3與水反應(yīng)而生成甲烷： 21-3 鍺分族21-3-1 鍺、錫、鉛的冶煉、性質(zhì)和用途 一、冶煉 錫和鉛主要以氧化物或硫化物礦（如錫石SnO2和方鉛礦PbS存在于自然界。冶煉主要過(guò)程是先將礦石焙燒，使硫、砷成為揮發(fā)性氧化物得以除去，有效成分硫化物轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸铮儆锰歼€原。 它們的化學(xué)性質(zhì)可以括如下： 1與氧的反應(yīng)：在通常條件下，空氣中的氧只對(duì)鉛有作用，空氣中的氧對(duì)鍺和錫都無(wú)

6、影響。這三種元素在高溫下能與氧反應(yīng)而生成氧化物。 2與其它非金屬的反應(yīng)：這些金屬能同鹵素和硫生成鹵比物和硫化物。 3與水的反應(yīng) 鍺不與水反應(yīng),錫既不被空氣氧化，又不與水反應(yīng)，常被用來(lái)鍍?cè)谀承┙饘?主要是低碳鋼制件)表面以防銹蝕。鉛的情況比較復(fù)雜，它在有空氣存在的條件下，能與水緩慢反應(yīng)而生成Pb(OH)2。 2Pb+O2+2H2O2Pb(OH)2 5與堿的反應(yīng)：鍺同硅相似，與強(qiáng)堿反應(yīng)放出H2氣。錫和鉛也能與強(qiáng)堿緩慢地反應(yīng)而得到亞錫酸鹽和亞鉛酸鹽，同時(shí)放出H2。 Ge+2OH-+H2OGeO32+2H221-3-2. 氧化物和氫氧化物HNO3或HAcH+放置H+-26Sn(OH)32)(s,SnO

7、H-白4Sn+過(guò)量OH-適量OH-3Pb(OH)2)(s,Pb(OH) 白2Pb+適量OH-過(guò)量OH-24Sn(OH) 2)(s,Sn(OH)白2Sin+過(guò)量OH-適量OH-濃HNO3 )(s,SnOH- Sn 32不溶于酸或堿白OH4NOSnOH)(4HNOSn22323+濃-四氧化三鉛(Pb3O4)-鉛丹：鮮紅色 可看作：4HNOPbOPb342+O2H)(PbO)2Pb(NO2223+褐色三氧化二鉛(Pb2O3)：橙色 可看作：PbOPbO2氧化鉛：(PbO)：橙黃色Pb的其他氧化物PbO2受熱分解：小結(jié)：氧化性減弱，酸性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)，還原性減弱堿性增強(qiáng)酸性增強(qiáng)Sn(OH)4Pb(OH)

8、4PbO2Sn(OH)2Pb(OH)2 21-3-3 鹵化物 1四鹵化物 常用的MX4為GeCl4和SnCl4。這兩種液體在常況下均為液態(tài)，它們?cè)诳諝庵幸蛩舛l(fā)煙。 2二鹵化物 重要的MX2有氯化亞錫SnCl2。將Sn與鹽酸反應(yīng)可以得到的SnCl22H2O無(wú)色晶體。它是生產(chǎn)上和化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的還原劑。 21-3-4.錫、鉛的硫化物SnS(棕) SnS2(黃) PbS(黑) SnS + 4HCl H2SnCl4 + H2SPbS + 4HCl H2PbCl4 + H2SSnS2 + 6HCl H2SnCl6 +2H2SPbS2均不溶于稀鹽酸配位溶解(濃HCl)21-3-5.錫、鉛的鹽類(lèi)水解：(

9、g)CO2+鉛白3.92210 H Sn(OH) OHSn-+=+K7.12210 H Pb(OH) OHPb-+=+KHCl),Sn(OH)Cl(sOHSnCl22+白4HClSn(OH)H-O6HSnCl6224+)(sCOPb(OH)OH2CO2Pb322-232+ 少數(shù)可溶：Pb(NO3)2, Pb(Ac)2(弱電解質(zhì)，有甜味，俗稱鉛糖)，鉛的可溶性化合物都有毒。 多數(shù)難溶：溶解性：21-4 銻和鉍 21-4-1 單質(zhì)砷、銻、鉍在地殼中的含量不大，它們有時(shí)以游離態(tài)存在于自然界中，但主要以硫化物礦存在。 砷銻鉍都有金屬的外形，是電和熱的良導(dǎo)體，具有脆性，熔點(diǎn)低，并且容易揮發(fā)，熔點(diǎn)從As到

10、Bi依次降低 21-4-2 砷、銻、鉍的 化合物熔沸點(diǎn) 低 高 AsH3SbH3BiH3堿性 強(qiáng) 弱自燃：化學(xué)性質(zhì)：穩(wěn)定性 高 低月 月胂 弟 必缺氧分解：1.砷、銻、鉍的氫化物AsH3的性質(zhì)應(yīng)用：馬氏試砷法：試樣、鋅和鹽酸混合，產(chǎn)生氣體導(dǎo)入熱玻璃管。砷鏡古氏試砷法：M(III)的氧化物和氫氧化物2. 砷、銻、鉍的氧化物及其水合物兩性M(V)的氧化物和氫氧化物對(duì)應(yīng)水合物極不穩(wěn)定三元中強(qiáng)酸 一元弱酸 小結(jié)：(兩性偏酸)(兩性)(堿性)(酸性)(兩性偏酸)M(III)的還原性(由As到Bi還原性減弱)可用H2O2代替Cl23.砷、銻、鉍的化合物的氧化還原性 H3AsO4在強(qiáng)酸性的溶液中才有明顯氧化性。=0.5748VI2+2e- 2I-=0.5345V小結(jié)：As() Sb() Bi()As() Sb() Bi()堿性增強(qiáng)還原性增強(qiáng)酸性增強(qiáng)氧化性增強(qiáng)堿性增強(qiáng)酸性增強(qiáng)4.砷、銻、鉍的鹽鹽類(lèi)水解氧化性(弱)(鑒定Sb3+)(鑒定Bi3+)5.砷、銻、鉍的硫化物均不溶于水和稀酸。As2S3、As2S5不溶性質(zhì)：氧化性酸(HNO3)溶解(濃HCl)配位溶解NaOH(M=As，Sb)Na2S(M=As，Sb)Bi2S3不溶堿溶氧化堿溶(M=As，Sb)2MS3SSM-33-232+2MS3SSM-34-252+21-6 p區(qū)金屬6s2電子的