主族金屬元素二課件

第九章主族金屬元素（二）

鋁錫鉛砷銻鉍第一節(jié)p區(qū)元素通性第二節(jié)鋁第三節(jié)錫、鉛第四節(jié)砷、銻、鉍第一節(jié)p區(qū)金屬元素概述1.p區(qū)元素共31種，其中有10種金屬。金屬的熔點(diǎn)都比較低。2.價電子構(gòu)型：ns2np1-63.同一族自上而下，原子半徑逐漸增大，金屬性逐漸增強(qiáng)，非金屬減弱。4.同周期元素自右而左，形成負(fù)氧化態(tài)的能力減弱。5.一般都有多種氧化態(tài)。最高氧化態(tài)等于價層電子數(shù)。6.P區(qū)金屬與非金屬交界的一些元素如硅、鍺、硒等及某些化合物具有半導(dǎo)體性質(zhì)。7.它們在自然界都以化合物存在，除鋁外，多為各種組成的硫化物礦。(2）化學(xué)性質(zhì)

鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑,其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢E=-1.66V，在不同溫度下能與O2、Cl2、Br2、I2、N2、P等非金屬直接化合。鋁的典型化學(xué)性質(zhì)是：

①缺電子性:

由于鋁的價電子數(shù)少于價軌道數(shù)，所以Al(Ⅲ)的化合物為缺電子化合物，這種化合物有很強(qiáng)的接受電子對的能力。如：

AlF3+HFH[AlF4]

②親氧性：

·鋁與空氣接觸很快失去光澤，表面生成氧化鋁薄膜?！やX遇發(fā)煙硝酸，被氧化成“鈍態(tài)”。因此工業(yè)上常用鋁罐儲運(yùn)發(fā)煙硝酸。

·鋁能從許多金屬氧化物中奪取氧，在冶金工業(yè)上常用作還原劑(稱為鋁熱冶金法)。

Fe3O4+2AlAl2O3+2Fe

△rH=-853.8KJ.mol-1

該反應(yīng)溫度高達(dá)3000C，故常用于野外焊接鐵軌。

m?0③兩性

鋁是典型的兩性金屬，它既能溶于強(qiáng)酸，也能直接溶于強(qiáng)堿，并放出H2氣。

2Al+6H+2Al3++3H2↑2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑2.鋁的冶煉①從鋁釩土中提取Al2O3Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4](NaAlO3)2Na[Al(OH)4]+CO2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2OAl(OH)3Al2O3+H2O

②電解Al2O32Al2O34Al+3O2↑△電解1000

C。2.氫氧化鋁

氫氧化鋁是一種兩性物質(zhì)，既能溶于酸，又能溶于堿。對于Al(OH)3與酸性溶液的反應(yīng)：

Al(OH)3（s）+3H+Al3++3H2O

則得?????也即，Al(OH)3在不同的酸性溶液中的溶解度是不同的，共溶解狀態(tài)為Al3+

，溶解度即c(Al3+)。???????對于Al(OH)3與堿性溶液的反應(yīng)：Al(OH)3（s）+OH-Al(OH)4-又代入上式得

說明Al(OH)3在不同pH的堿性溶液中的溶解度也是不同的，其溶解狀態(tài)為Al(OH)4，溶解度即c[Al(OH)4]。--???????????????????表9-2與Al(OH)3平衡的Al3+、Al(OH)4濃度和值的關(guān)系-若以表中離子濃度為縱坐標(biāo)，pH為橫坐標(biāo)，可以繪制Al(OH)3的溶解度s-pH圖(見P1959-2圖)。結(jié)論：Al(OH)3固體只能在pH

=4.7～8.9的范圍內(nèi)穩(wěn)定存在。當(dāng)pH＜4.7或pH＞8.9時，部分Al(OH)3溶解并分別形成Al3+或[Al(OH)4]的溶液。-2-3鋁鹽

1.鋁的鹵化物

AlF3AlCl3 AlBr3 AlI3離子鍵 共價鍵共價分子：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：潮濕空氣中的AlCl3，白煙為HCl用干法合成AlCl32.硫酸鋁和礬硫酸鋁[]：無水硫酸鋁為白色粉末，易溶于水，同時水解而呈酸性。反應(yīng)式如下：

Al3++H2O[Al(OH)]2++H+[Al(OH)]2++H2O[Al(OH)2]++H+[Al(OH)2]++H2OAl(OH)3+H+純晶Al3(SO4)2可以純鋁和相互作用制得：

2Al+3H2SO4Al3(SO4)2+3H2↑鋁鉀礬(明礬)[]：易溶于水，水解生成或堿式鹽的膠狀沉淀。廣泛用于水的凈化、造紙業(yè)的上漿劑，印染業(yè)的媒染劑，以及醫(yī)藥上的防腐、收劍斂和止血劑等。錫、鉛的氧化物有SnO,SnO2,PbO,PbO2在Sn(II)或Sn(IV)的鹽溶液中加入NaOH生成Sn(OH)2或Sn(OH)4的白色膠狀沉淀。他們都是兩性物質(zhì)，不過前者以堿性為主，后者以酸性為主。下面是溶于酸、堿的反應(yīng)：

Sn(OH)2+2HCl→SnCl2+2H2OSn(OH)2+2NaOH→Na2〔Sn(OH)4〕

或Sn(OH)2+2NaOH→Na2SnO2+2H2O

其它如Sn(OH)4、Pb(OH)2、Pb(OH)4也有類似反應(yīng)，其中以Sn(OH)4的酸性較強(qiáng)（但仍為弱酸），Pb(OH)4的堿性較強(qiáng)（仍為弱堿）。

（1）錫、鉛氧化物及其水合物的酸堿性(2)錫、鉛化合物的氧化還原性無論在酸性還是堿性介質(zhì)中，Sn(Ⅱ)都是典型的還原劑，借此性質(zhì)可用于鑒定Sn2+,Hg2+和Bi(Ⅲ)2HgCl2+Sn2+→Hg2Cl2↓+Sn4++2Cl_Hg2Cl2+Sn2+→2Hg↓+Sn4++2Cl_由生成白色絲狀Hg2Cl2

的沉淀和黑色高分散Hg，可以鑒定Hg2+,Sn2+的存在。Sn(Ⅱ)在堿性介質(zhì)中的還原性更強(qiáng)可作為Bi(Ⅲ)的鑒定反應(yīng)，生成高分散Bi呈黑色。Pb(Ⅳ)是強(qiáng)氧化劑，能把Mn(Ⅱ)氧化成Mn(Ⅶ)，反應(yīng)式如下：

2Mn2++5PbO2+4H+→2MnO4ˉ+5Pb2++2H2O4H2SO4(濃)+2PbO2→2Pb(HSO4)2+O2↑+2H2O4HCl+PbO2→PbCl2+Cl2↑+2H2O

SnCl2+Cl2→SnCl4SnCl4+Sn→2SnCl2四氯化錫（SnCl4）無水四氯化錫為無色液體，在潮濕空氣中因水解產(chǎn)生錫酸，并釋放出HCl而呈現(xiàn)白煙SnCl4制取：

Sn+2Cl2→SnCl4SnCl4+Sn→2SnCl2

SnCl2+Cl2→SnCl4(2)錫的硫化物分別向Sn(II)和Sn(IV)鹽溶液中通入H2S得到SnS（暗棕色）和SnS2（黃色）沉淀

SnS2+NaOH→Na2SnO3+NaSnS3+H2OSnS2+Na2S→Na2SnS3（硫代錫酸鈉）3、鉛的化合物（1）鉛的氧化物

一氧化鉛（PbO）俗稱密陀僧，有黃色及紅色兩種變體

PbO用于制造白粉，鉛皂，在油漆中作催干劑PbO是兩性物質(zhì)，與HNO3或NaOH作用可以分別得到Pb(NO3)2和Na2PbO23-3含鉛廢水的處理沉淀法：加入石灰或純堿作沉淀劑，使廢水中的鉛生成相應(yīng)的沉淀。強(qiáng)酸性離子交換樹脂法。國家允許廢水中鉛的含量最高排放濃度為1.0mg/L。第四節(jié)砷、銻、鉍4-1砷、銻、鉍的單質(zhì)砷分族：As、Sb、Bi性質(zhì)相似親硫元素：雄黃(As4S4)、雌黃(As2S3)、輝銻礦(Sb2S3)、輝鉍礦(Bi2S3)。砷分族與ⅢA族元素生成金屬間化合物。化學(xué)性質(zhì)不活潑。M(V)的氧化物和氫氧化物對應(yīng)水合物極不穩(wěn)定三元中強(qiáng)酸一元弱酸小結(jié)：M(Ⅲ)的還原性可用H2O2代替Cl2還原性減弱(2)砷、銻、鉍的氫氧化物或含氧酸的氧化還原性M(V)的氧化性氧化性增強(qiáng)H3AsO4在強(qiáng)酸性的溶液中才有明顯氧化性(3)硫化物的難溶性和酸堿性性質(zhì)：①均不溶于水和稀酸。

②

配位溶解(濃HCl)As2S3、As2S5不溶③堿溶NaOHNa2S由于相應(yīng)的硫代酸不穩(wěn)定，所以上述硫代酸鹽遇酸即分解。2As2S3+6H+2H3AsS3As2S3↓+3H2S↑2As2S5+6H+2H3AsS5As2S5↓+3H2S↑2.砷的化合物

三氧化二砷（As2S3）：俗稱吡霜，白色粉末，微溶于水，劇毒。用途除用作防腐劑、農(nóng)藥外，也用作玻璃、陶瓷工業(yè)的去氧劑和脫色劑。

性質(zhì)既可與酸作用，也可與堿作用：

As2O3+6HCl2AsCl3+3H2OAs2O3+6NaOH2Na2AsO3+3H2O

與As2O3對應(yīng)的H3As2O3或As(OH)3也是以酸性為主的兩性氫氧化物。

亞砷酸鈉（Na2AsO3）：白色粉末，易溶于水，溶液呈堿性，有毒。

用途用作除草劑，皮革防腐劑、有機(jī)合成的催化劑等3.銻的化合物銻的氯化物

銻的氯化物有SbCl3和SbCl5,遇水都會發(fā)生強(qiáng)烈水解。

SbCl3為白色固體，熔點(diǎn)79C，燒蝕性極強(qiáng)，沾在皮膚上立即超皰，有毒。用途作有機(jī)合成的催化劑、織物阻燃劑、媒染劑及醫(yī)藥等。

SbCl5為無色液體，熔點(diǎn)3.5C，在空氣中發(fā)煙。用途作有機(jī)合成的氯化催化劑。（2）銻的氧化物銻的氧化物有Sb2O3和Sb2O5兩種，都是微溶于水的白色粉末。

。。4.鉍的化合物

硝酸鉍（Bi(NO3)35H2O）：為無色晶體，75.5C時溶于自身的結(jié)晶水中，同時水解為堿式鹽。配制溶液的方法使用3molL-1HNO3來溶解硝酸鉍晶體。

鉍酸鈉（NaBiO3）：亦稱偏鉍酸鈉，是黃色或褐色無定形粉末，難溶于水，強(qiáng)氧化劑。6HCl+NaBiO3BiCl3