无机化学第九章主族金属元素(二)铝锡铅砷锑铋课件

第九章 主族金属元素(二)铝 锡 铅 砷 碲 铋,第一节 p区元素概述,第二节 铝,第三节 锡 铅,第四节 砷 锑 铋,学习指南,习题,习题参考答案,第一节 p区元素概述学习指南习题,本章重点,：,1.金属铝、铝的氧化物、铝的氢氧化物及其铝盐的性质。,2.锡和铅单质及其重要化合物的性质。,3.砷锑铋单质及其重要化合物性质变化规律。,本章难点：,1.铝的亲氧性和它的单质及其化合物的两性。,2.二价锡的还原性和水解性。,3.二氧化铅的氧化性。,4.硫化物的难溶性和特定的颜色。,无机化学第九章主族金属元素(二)铝锡铅砷锑铋课件,N和P典型的非金属元素，As半(准)金属，Sb和Bi为金属元素。AA，同周期元素原子金属性渐弱，非金属性渐强(稀有气体除外)，故F为最强的非金属元素。同族元素自上而下，金属性逐渐增强，非金属性渐弱；其最高正氧化值均等于价层电子数。,第一节 P区元素概述,N和P典型的非金属元素，As半(准)金属，S,无机化学第九章主族金属元素(二)铝锡铅砷锑铋课件,第二节 铝,金属铝,1.铝的性质,纯铝是银白色的轻金属，无毒，富有延展性，具有很高的导电、传热性和抗腐蚀性，无磁性，不发生火花放电。,在金属中，铝的导电、传热能力仅次于银和铜，延性仅次于金。铝及其合金能被铸、辗、挤、锻、拉或用机床加工，易于制成筒、管、棒、线、板或箔。,铝的典型化学性质,缺电子性、亲氧性和两性。,第二节 铝,氯原子,铝原子,AlCl,3,二聚分子构型,氯原子AlCl3二聚分子构型,无机化学第九章主族金属元素(二)铝锡铅砷锑铋课件,铝的两性,铝的两性,2.铝的冶炼,电解Al,2,O,3,2.铝的冶炼电解Al2O3,氧化铝和氢氧化铝,氧化铝为白色无定形粉末，它是离子晶体，熔点高，硬度大。根据制备方法不同，又有多种变体，常见的有,-Al,2,O,3,和,-Al,2,O,3,。,氧化铝和氢氧化铝,2.氢氧化铝,氢氧化铝的性质,Al(OH),3,在不同pH的碱性溶液中的溶解度是不同的,氢氧化铝的制取和两性,2.氢氧化铝Al(OH)3在不同pH的碱性溶液中的溶解度是不,Al(OH),3,的溶解度s-pH图,pH4.78.9,Al(OH),3,(s)+3H,+,Al,3+,+3H,2,O,Al(OH),3,(s)+OH,-,Al(OH),4,-,Al(OH)3的溶解度s-pH图 pH4.78.9Al(,铝盐,1.铝的卤化物,铝盐,无水AlCl,3,400时，氯化铝以双聚分子Al,2,Cl,6,存在800时双聚分子才完全分解为单分子。,氯原子,铝原子,AlCl,3,二聚分子构型,制备：,无水AlCl3 氯原子AlCl3二聚分子构型制备：,水合三氯化铝(AlCl,3,6H,2,O),无色结晶，工业级AlCl,3,6H,2,O呈淡黄色，吸湿性强，易潮解同时水解。,用作精密铸造的硬化剂、净化水的凝聚剂以及木材防腐及医药等方面。,水合三氯化铝(AlCl36H2O),2.硫酸铝和矾,硫酸铝Al,2,(SO,4,),3,无水硫酸铝为白色粉末，从饱和溶液中析出的白色针状结晶为Al,2,(SO,4,),3,18H,2,O。受热时会逐渐失去结晶水，至250失去全部结晶水。约600时即分解成Al,2,O,3,。易溶于水，水解呈碱性。,2.硫酸铝和矾,制备:2Al+3H,2,SO,4,Al,2,(SO,4,),3,+3H,2,矾：,Al,2,(SO,4,),3,与钾、钠、铵的硫酸盐形成的复盐称矾。组成为M(I),2,SO,4,M(III)2(SO,4,),3,24H,2,O的化合物均为矾，M(I)可以是K,+,Na,+,或NH,4,+,M(III)可以是Al,3+,，Cr,3+,或Fe,3+,等。,制备:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2,铝钾矾 K,2,SO,4,Al,2,(SO,4,),3,24H,2,0,俗称明矾，易溶于水，水解生成Al(OH),3,或碱式盐的胶状沉淀。明矾被广泛用于水的净化明矾净化水明矾。,铝钾矾 K2SO4Al2(SO,第三节 锡 铅,锡、铅的单质,锡,锡,是银白色金属，质软，熔点低。富有展性。银光闪闪的锡箔，曾经是优良的包装材料。锡在空气中不易被氧化，能长期保持其光泽。食品工业的罐头盒多由它（马口铁：镀锡铁）制耐腐蚀，价格便宜，又无毒。,第三节 锡 铅,锡的同素异形体,白锡,白锡,是最常见和最稳定的。在 13.2 以从白锡到灰锡是一个十分缓慢的转变过程。,如果温度过于低，达到-48 时其转变速度急剧增大，顷刻间白锡变成粉末状的灰锡。,锡的同素异形体白锡,锡制品处在极端寒冷的地方会遭到毁坏就是这个缘故，这种现象称为“锡疫”。,锡的主要用途：,大量用于制造合金：焊锡、保险丝等低熔点合金；铅字：Pb，Sb，Sn的合金；青铜：Cu，Sn合金。,锡的化学性质,锡是A族元素，价层电子结构分别为5s,2,5p,2,，能形成+2，+4两种氧化值的化合物。锡属于中等活泼金属，与卤素、硫等非金属可以直接化合。,锡制品处在极端寒冷的地方会遭到毁坏就,铅,铅,是很软的重金属，用手指甲就能在铅上刻痕。新切开的断面很亮，但不久就会钝化变暗生成一层致密的碱式碳酸铅；铅能挡住 X 射线和核裂变射线。,主要用途：,制作铅玻璃、铅围裙和放射源容器等防护用品；在化学工业中常用铅作反应器的衬里；,铅大量用于制造合金：焊锡、保险丝；,铅字,：Pb，Sb，Sn合金组成，,青铜,：Cu，Sn合金；,蓄电池的极板,：Pb，Sb合金等。,铅,值得注意！,铅及铅的化合物都是有毒物质，并且进入人体后不易排出而导致积累性中毒，所以食具、水管等不可用铅制造。,铅的化学性质,Pb为A族元素，价层电子结构分别为6s,2,6p,2,，能形成+2，+4两种氧化值的化合物。铅属于中等活泼金属，与卤素、硫等非金属可以直接化合。,值得注意！,锡铅与酸碱的反应,锡铅与酸碱的反应,锡、铅的化合物,1.概述,(1)锡、铅氧化物及其水合物的酸碱性,锡、铅的化合物,例如：Sn(OH),2,溶于酸、碱的反应：,Sn(OH),2,+2HCl,SnCl,2,+2H,2,O,Sn(OH),2,+2NaOH,Na,2,Sn(OH),4,或 Sn(OH),2,+2NaOH,Na,2,SnO,2,+2H,2,O,(2)锡、铅化合物的氧化还原性,Sn(),是典型的还原剂，在碱性介质中的还原性更强，因此用于鉴定Sn,2+,，Hg,2+,和Bi()。,例如：Sn(OH)2溶于酸、碱的反应：(2)锡,Pb(),是强氧化剂，在酸性溶液中使用，效果显著。它能把Mn()氧化成Mn()；,Pb(),2.锡的化合物,（1）氯化物,氯化亚锡,(SnCl,2,2H,2,O),氯化亚锡为无色晶体，熔点仅37.7。在熔化的同时，被自身的结晶水所水解，生成碱式盐和盐酸。在空气中逐渐被氧化成不溶性的氯氧化物。,SnCl,2,溶于水并随即水解：,SnCl,2,+H,2,O=Sn(OH)Cl（白色）+HCl,在配制其溶液时，须加盐酸以抑止水解，还需要加,入少量金属锡粒，以防氧化。,SnCl,2,是有机合成中重要的还原剂，也是常用的分,析试剂。,2.锡的化合物,无机化学第九章主族金属元素(二)铝锡铅砷锑铋课件,四氯化锡(SnCl,4,),无水四氯化锡(又名氯化高锡)为无色液体，在潮湿空气中因水解产生锡酸，并释出HCl而呈现白烟。无水四氯化锡有毒并有腐蚀性，工业上用作媒染剂和有机合成的氯化催化剂。,制备SnCl,4,在一密闭铁制容器中将锡加热熔融后，通入氯气，此时氧化-还原反应交替进行：,四氯化锡(SnCl4),3.铅的化合物,一氧化铅(PbO),俗称,密陀僧,，有黄色及红色两种变体。用空气氧化熔融的铅得到黄色变体，在水中煮沸立即转变成红色变体。PbO用于制造铅白粉、铅皂，在油漆中作催干剂。PbO具有两性，能与HNO,3,或NaOH作用可以分别得到Pb(NO,3,),2,和Na,2,PbO,2,。,二氧化铅(PbO,2,),是棕黑色固体，加热时逐步分解为低价氧化物(Pb,2,O,3,，Pb,3,O,4,，PbO)和氧气。PbO,2,在酸性介质中具有强氧化性，PbO,2,遇有机物易引起燃烧或爆炸；与硫、磷等一起摩擦可以燃烧。它是铅蓄电池的阳极材料，也是火柴制造业的原料。,3.铅的化合物,四氧化三铅(Pb,3,O,4,),俗称,铅丹,，是鲜红色固体，它可以看作正铅酸的铅盐Pb,2,(PbO,4,)或复合氧化物2PbOPbO,2,。铅丹的化学性质稳定，常用作防锈漆；水暖管工使用的红油也含有铅丹。,Pb,3,O,4,与热的稀HNO,3,作用，只能溶出总铅量的2/3：,Pb,3,O,4,+4HNO,3,2,Pb（NO,3,）,2,+,PbO,2,+2H,2,O,制备PbO,2,：,工业上用PbO在碱性溶液中通入氯气制取：,PbO+2NaOH+Cl,2,PbO,2,+2NaCl+H,2,O,四氧化三铅(Pb3O4)制备PbO2：,（2）铅Pb(,）盐,多数难溶，广泛用于颜料或涂料，如：,PbCrO,4,是一种常用的黄色颜料（铬黄)；,Pb,2,(OH),2,CrO,4,为红色颜料；,PbSO,4,制白色油漆；,可溶性的铅盐有两种：Pb（NO,3,）,2,和Pb（Ac）,2。,其中Pb（NO,3,）,2,尤为重要，它是制备难溶铅盐的原料。,（2）铅Pb(）盐,Pb(NO,3,),2,制备各种难溶铅盐,Pb(NO3)2制备各种难溶铅盐,含铅废水的处理,铅和可溶性铅盐毒性：,铅的中毒作用缓慢，但会逐渐积累在体内，一旦表现中毒，则较难治疗。它对人体的神经系统、造血系统都有严重危害。典型症状是食欲不振，精神倦怠和头疼。,含铅废水的处理：,一般采用沉淀法处理，以石灰或纯碱作沉淀剂，使废水中的铅生成Pb(OH),2,或PbCO,3,沉淀而除去。铅的有机化合物可用强酸性阳离子交换树脂除去。国家允许废水中铅的最高排放浓度为1.0 mgL,-1,(以Pb计)。,含铅废水的处理,第四节 砷 锑 铋,砷、锑、铋的单质,As，Sb，Bi，其原子的次外层都有18个电子，在性质上彼此更为相似，有砷分族之称。,As，Sb，Bi都是亲硫元素，在自然界主要以硫化物矿存在。如雄黄(As,4,S,4,)、雌黄(As,2,S,3,)、辉锑矿Sb,2,S,3,)、辉铋矿(Bi,2,S,3,)等。我国锑的蕴藏量居世界第一位。,As，Sb，Bi与A族元素生成的金属间化合物，如砷化镓(GaAs)、锑化镓(GaSb)、砷化铟(InAs)等都是优良的半导体材料。,第四节 砷 锑 铋,As，Sb，Bi的化学性质不太活泼，但与卤素中的氯能直接作用。在常见无机酸中只有HNO,3,和它们有显著的化学反应。但是，所得产物各不相同：,3,As+5HNO,3,+2H,2,O,3H,3,AsO,4,+5NO,6Sb+10HNO,3,+3xH,2,O,3Sb,2,O,5,xH,2,O+10NO+5H,2,O,Bi+6HNO,3,Bi(NO,3,),3,+3NO,2,+3H,2,O,As，Sb，Bi的化学性质不太活泼，但与卤,砷、锑、铋的化合物,1.概述,(1)砷、锑、铋的氧化物和氢氧化物的酸碱性,As，Sb，Bi都有氧化值为+3和+5的两个系列氧化物。As()和Sb()的氧化物和氢氧化物都是两性物质，而Bi,2,O,3,和Bi(OH),3,却只表现出碱性，它们只溶于酸而不与碱作用。,As()，Sb()，Bi()的氧化物和氢氧化物都是两性偏酸的化合物。,(2)砷、锑、铋化合物的氧化还原性,+5氧化值化合物的氧化性按As，Sb，Bi的顺序递增,砷、锑、铋的化合物,As、Sb、Bi化合物性质递变规律,As、Sb、Bi化合物性质递变规律,(3)硫化物的难溶性和酸碱性,硫化物的难溶,+3，+5氧化值M,2,S,3,和M,2,S,5,硫化物Bi()不能生成Bi,2,S,5,，均难溶于6 molL,-1,HCl中。且有颜色。主要应用在医药、橡胶、颜料、火柴及焰火等工业。,卤化物酸碱性,As，Sb的硫化物亦表现出两性。,例如：,As,2,S,3,+3Na,2,