【教学课件】第二十一章p区金属.ppt

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1、第二十一章p区金属21-1p区金属概述21-2铝镓分族21-3锗分族21-4锑和铋21-1 p区金属概述区金属概述周期系p区共包括10种金属元素：Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Po价电子构型为ns2np14与s区元素一样，从上到下，原子半径逐渐增大，失电子趋势逐渐增大，元素的金属性逐渐增强。21-2 铝铝 镓分族镓分族 21-2-1 概述概述A1、Ga、In、Tl均为银白色，质软、轻而富有延展性的金属。它们相当活泼，以化合物的形式存在于自然界中。一般用电解法制取。这此元素与非金属反应，易形成氧化物、硫化物、卤化物，并易溶于稀酸和碱溶液中。铝是亲氧元素，又是典型的两性元素

2、。铝一接触空气或氧气，其表面就立即被一层致密的氧化膜所覆盖，这层膜可阻止内层的铝被氧化，它也不溶于水，所以铝在空气和水中都很稳定。铝的亲氧性，它能从许多氧化物中夺取氧，故它是冶金上常用的还原剂 高纯度的铝（99.950%）不与一般酸作用，只溶于王水。普通的铝能溶于稀盐酸或稀硫酸，被冷的浓硫酸或浓、稀硝酸所钝化。铝比较易溶于强碱中。Ga和In在氧化性酸中也能钝化作用。铝族金属虽然都很活泼，在空气、水或氧化性酸中却由于表面被一层牢固的氧化膜覆盖不被套腐蚀。21-2-2 氢化铝和氢氧化铝氢化铝和氢氧化铝一、三氧化二铝一、三氧化二铝-Al2O3：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。-Al2O3：活性氧化铝

3、，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。红宝石(Cr3+)蓝宝石(Fe3+,Cr3+)黄玉/黄晶(Fe3+)有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。在碱性溶液中存在Al(OH)4-或Al(OH)63-简便书写为二氢氧化铝：Al(OH)3两性：Al(OH)3+3H+Al3+3H2OAl(OH)3+OH-Al(OH)4-21-2-3.铝盐和铝酸盐硫酸铝：Al3+易水解：=10-5.03Al(H2O)63+Al(OH)(H2O)52+H+铝钾矾(明矾)：Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素O3H)()OHAl(C234714+红色茜素3NH(s)Al(OH)OH3NHAl43233+(OH)OH

4、C3Al(OH)226143+21-2-5 铝的卤化物和硫酸盐 离子晶体分子晶体分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机溶剂，易形成双聚物。水解激烈：AlF3AlCl3AlBr3AlI3离子键共价键用干法合成AlCl3：潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。白烟为NH4Cl硫酸铝和明矾无水硫酸铝A12(SO4)3为自色粉末。从水溶液中得到的为A12(SO4)318H2O，它是无色针状结晶。将纯A1(OH)3溶于热的浓硫酸或者用硫酸直接处理铝土矿或粘土；都可以制得A12(SO4)3。A12O3SiO2H2O+3H2SO4A12(SO4)3+2H4SiO4+H2O 硫酸铝易与础金属(除锂以外

5、)NH4+和Ag+等的硫酸盐结合形成矾，其通式为MAl(SO4)212H2O（M为一价金属离子）。21-2-6 铝和铍的相似性铝和铍的相似性铝和铍在元素周期表中处于对角线位置，两者的离子势接近，所以它们有许多相似的化学性质：1两者都是活泼金属，它们的电极电势值很相近，E0（Be2+Be）-1.85伏、E0（A13+/Al）-1.706伏)。2两者都是两性元素，氢氧化物也属两性。3两者氧化物的熔点和硬度都很高。4两者都是共价型的卤化物。5铍盐、铝盐都易水解。6Be2C象A14C3与水反应而生成甲烷：21-3 锗分族锗分族21-3-1 锗、锡、铅的冶炼、性质和用途锗、锡、铅的冶炼、性质和用途 一、

6、冶炼一、冶炼 锡和铅主要以氧化物或硫化物矿（如锡石SnO2和方铅矿PbS存在于自然界。冶炼主要过程是先将矿石焙烧，使硫、砷成为挥发性氧化物得以除去，有效成分硫化物转变为氧化物，再用碳还原。二、性质和用途二、性质和用途锗为银白色的硬金属。铅为暗灰色，重而软的金属。锡有三种同素异性体，常见的为银白色硬度居中的白锡，它有较好的延展性。白锡只在286434K温度范围内稳定，它在低于286K时转变为粉末状的灰锡，高于434K时，转变为脆锡。这三种金属的熔点、沸点、硬度和密度见表183。锗的化合物被应用的还不多。重要的是晶态锗，它具有金刚石那样的结构，为重要的半导体材料。锡和铅，从金属到化合物都有广泛的用

7、途。它们的化学性质可以括如下：1与氧的反应与氧的反应：在通常条件下，空气中的氧只对铅有作用，空气中的氧对锗和锡都无影响。这三种元素在高温下能与氧反应而生成氧化物。2与其它非金属的反应与其它非金属的反应：这些金属能同卤素和硫生成卤比物和硫化物。3与水的反应与水的反应 锗不与水反应,锡既不被空气氧化，又不与水反应，常被用来镀在某些金属(主要是低碳钢制件)表面以防锈蚀。铅的情况比较复杂，它在有空气存在的条件下，能与水缓慢反应而生成Pb(OH)2。2Pb+O2+2H2O2Pb(OH)24与酸的反应与酸的反应（1）Ge不与非氧化性酸作用不与非氧化性酸作用；（2）Sn与非氧化性酸反应生成与非氧化性酸反应生

8、成Sn(II)化合物；化合物；（3）Ge和和 Sn与与 氧氧 化化 性性 酸酸 反反 应应 生生 成成 Ge(IV)、Sn(IV)化合物；化合物；（4）Pb与酸反应得与酸反应得Pb(II)化合物。化合物。5与与碱碱的的反反应应：锗同硅相似，与强碱反应放出H2气。锡和铅也能与强碱缓慢地反应而得到亚锡酸盐和亚铅酸盐，同时放出H2。Ge+2OH-+H2OGeO32+2H221-3-2.氧化物和氢氧化物HNO3或HAcH+放置H+-26Sn(OH)32)(s,SnOH-白4Sn+过量OH-适量OH-3Pb(OH)2)(s,Pb(OH)白2Pb+适量OH-过量OH-24Sn(OH)2)(s,Sn(OH)

9、白2Sin+过量OH-适量OH-浓HNO3)(s,SnOH-Sn32不溶于酸或碱白OH4NOSnOH)(4HNOSn22323+浓-四氧化三铅(Pb3O4)-铅丹：鲜红色可看作：4HNOPbOPb342+O2H)(PbO)2Pb(NO2223+褐色三氧化二铅(Pb2O3)：橙色可看作：PbOPbO2氧化铅：(PbO)：橙黄色Pb的其他氧化物PbO2受热分解：小结：氧化性减弱，酸性增强碱性增强，还原性减弱碱性增强酸性增强Sn(OH)4Pb(OH)4PbO2Sn(OH)2Pb(OH)2 21-3-3 卤化物卤化物 1四卤化物四卤化物常用的MX4为GeCl4和SnCl4。这两种液体在常况下均为液态，

10、它们在空气中因水解而发烟。2二卤化物二卤化物重要的MX2有氯化亚锡SnCl2。将Sn与盐酸反应可以得到的SnCl22H2O无色晶体。它是生产上和化学实验中常用的还原剂。21-3-4.锡、铅的硫化物SnS(棕)SnS2(黄)PbS(黑)SnS+4HClH2SnCl4+H2SPbS+4HClH2PbCl4+H2SSnS2+6HClH2SnCl6+2H2SPbS2均不溶于稀盐酸配位溶解(浓HCl)SnS32-不稳定，遇酸分解。碱溶(SnS,PbS不溶)氧化碱溶(SnS2,PbS不溶)PbS与HNO3作用（硫代锡酸根）O4H3S2NO)3Pb(NO8HNO3PbS2233+21-3-5.锡、铅的盐类水

11、解：(g)CO2+铅白3.92210HSn(OH)OHSn-+=+K7.12210HPb(OH)OHPb-+=+KHCl),Sn(OH)Cl(sOHSnCl22+白4HClSn(OH)H-O6HSnCl6224+)(sCOPb(OH)OH2CO2Pb322-232+少数可溶：Pb(NO3)2,Pb(Ac)2(弱电解质，有甜味，俗称铅糖)，铅的可溶性化合物都有毒。多数难溶：溶解性：PbCrO4溶于过量的碱，此点与黄色BaCrO4有别。Pb2+的鉴定：黄色4242)s,(PbCrOCrOPb+-+Pb2+Pb(OH)3-PbCl2(白)PbSO4(白)PbI2(黄)PbCrO4(黄)PbCl42-

12、Pb(HSO4)2PbI42-Pb2+Cr2O72-浓HCl浓H2SO4I-HNO3OH-小结如下：21-4 锑和铋锑和铋 21-4-1 单质单质砷、锑、铋在地壳中的含量不大，它们有时以游离态存在于自然界中，但主要以硫化物矿存在。砷锑铋都有金属的外形，是电和热的良导体，具有脆性，熔点低，并且容易挥发，熔点从As到Bi依次降低21-4-2 砷、锑、铋的砷、锑、铋的 化合物化合物熔沸点低高AsH3SbH3BiH3碱性强弱自燃：化学性质：稳定性高低月月胂弟必缺氧分解：1.砷、砷、锑、铋的氢化物锑、铋的氢化物AsH3的性质应用：马氏试砷法：试样、锌和盐酸混合，产生气体导入热玻璃管。砷镜古氏试砷法：M(

13、III)的氧化物和氢氧化物2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物两性M(V)的氧化物和氢氧化物对应水合物极不稳定三元中强酸一元弱酸小结：(两性偏酸)(两性)(碱性)(酸性)(两性偏酸)M(III)的还原性(由As到Bi还原性减弱)可用H2O2代替Cl23.砷、锑、铋的化合物的氧化还原性H3AsO4在强酸性的溶液中才有明显氧化性。=0.5748VI2+2e-2I-=0.5345V小结：As()Sb()Bi()As()Sb()Bi()碱性增强还原性增强酸性增强氧化性增强碱性增强酸性增强4.砷、锑、铋的盐盐类水解氧化性(弱)(鉴定Sb3+)(鉴定Bi3+)5.砷、锑、铋的硫化物均不溶于水和稀酸。As2S3

14、、As2S5不溶性质：氧化性酸(HNO3)溶解(浓HCl)配位溶解NaOH(M=As，Sb)Na2S(M=As，Sb)Bi2S3不溶碱溶氧化碱溶(M=As，Sb)2MS3SSM-33-232+2MS3SSM-34-252+21-6 p区金属区金属6s2电子的稳定性电子的稳定性本族大多数化合物从P到Bi，+V氧化态的稳定性递减。以上事实表明，在VA族中随着原子序数增大，重元素价电子中有两个电子不易成键，它的低氧化态较为稳定，而与族数相同的最高氧化态则不稳定。原子序数较大的重元素成键能力较弱是由于：1原子半径增大，电子云重叠程度差；2内层电子数目增多，这些内层电子与其键合原子的内层间的斥力增大等原因所致。