二十一章p区金属

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第二十一章 p区金属,21-1 p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,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,ns,2,np,14,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,镓分族,21-2-1,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,。,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,一、三氧化二铝,-,Al,2,O,3,：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。,-,Al,2,O,3,：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。,红宝石(Cr,3+,),蓝宝石(Fe,3+,Cr,3+,),黄玉/黄晶(Fe,3+,),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),6,3-,简便书写为,二 氢氧化铝：,Al(OH),3,两性：,Al(OH),3,+3H,+,Al,3+,+3H,2,O,Al(OH),3,+OH,-,Al(OH),4,-,21-2-3.铝盐和铝酸盐,硫酸铝：,Al,3+,易水解：,=10,-5.03,Al(H,2,O),6,3+,Al(OH)(H,2,O),5,2+,+H,+,铝钾矾(明矾)：,Al,3+,的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素,O,3H,),(,),O,H,Al(C,2,3,4,7,14,+,红色,茜素,3NH,(s),Al(OH),O,H,3NH,Al,4,3,2,3,3,+,+,+,+,(OH),O,H,C,3,Al(OH),2,2,6,14,3,+,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：,AlF,3,AlCl,3,AlBr,3,AlI,3,离子键 共价键,用干法合成AlCl,3,：,潮湿空气中的AlCl,3,，遇NH,3,生成NH,4,Cl。,白烟为NH,4,Cl,硫酸铝和明矾,无水硫酸铝A1,2,(SO,4,),3,为自色粉末。从水溶液中得到的为A1,2,(SO,4,),3,18H,2,O，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A1,2,(SO,4,),3,。,A1,2,O,3,SiO,2,H,2,O+3H,2,SO,4,A1,2,(SO,4,),3,+2H,4,SiO,4,+H,2,O,硫酸铝易与础金属,(,除锂以外,)NH4+,和,Ag+,等的硫酸盐结合形成矾，其通式为,MAl(SO,4,),2,12H,2,O,（,M,为一价金属离子）。,21-2-6 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，E,0,（Be,2+,Be）-1.85伏、E,0,（A1,3+,/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。,6,Be,2,C,象,A1,4,C,3,与水反应而生成甲烷：,21-3,锗分族,21-3-1,锗、锡、铅的冶炼、性质和用途,一、冶炼,锡和铅主要以氧化物或硫化物矿（如锡石,SnO,2,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,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途。,它们的化学性质可以括如下：,1,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,：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,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+O,2,+2H,2,O,2Pb(OH),2,4与酸的反应,（,1）Ge不与非氧化性酸作用,；,（2）Sn与非氧化性酸反应生成Sn(II)化合物；,（3）Ge和Sn与氧化性酸反应生成Ge(IV)、Sn(IV)化合物；,（4）Pb与酸反应得Pb(II)化合物。,5与碱的反应：,锗同硅相似，与强碱反应放出H,2,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H,2,。,Ge+2OH,-,+H,2,OGeO,3,2+,+2H,2,21-3-2.氧化物和氢氧化物,HNO,3,或HAc,H,+,放置,H,+,-,2,6,Sn(OH),3,2,),(s,SnO,H,-,白,4,Sn,+,过量OH,-,适量OH,-,-,3,Pb(OH),2,),(s,Pb(OH),白,2,Pb,+,适量OH,-,过量OH,-,-,2,4,Sn(OH),2,),(s,Sn(OH),白,2,Sin,+,过量OH,-,适量OH,-,浓HNO,3,),(s,SnO,H,-,Sn,3,2,不溶于酸或碱,白,O,H,4NO,SnO,H,),(,4HNO,Sn,2,2,3,2,3,+,+,+,浓,-,四氧化三铅,(,Pb,3,O,4,)-,铅丹：,鲜红色,可看作：,4HNO,PbO,Pb,3,4,2,+,O,2H,),(,PbO,),2Pb(NO,2,2,2,3,+,+,褐色,三氧化二铅,(,Pb,2,O,3,)：,橙色,可看作：,PbOPbO,2,氧化铅：,(,PbO,)：,橙黄色,Pb,的其他氧化物,PbO,2,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),4,Pb(OH),4,PbO,2,Sn(OH),2,Pb(OH),2,21-3-3,卤化物,1四卤化物,常用的,MX,4,为,GeCl,4,和,SnCl,4,。这两种液体在常况下均为液态，它们在空气中因水解而发烟。,2二卤化物,重要的,MX,2,有氯化亚锡,SnCl,2,。将,Sn,与盐酸反应可以得到的,SnCl,2,2H,2,O,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)SnS,2,(黄)PbS(黑),SnS+4HCl H,2,SnCl,4,+H,2,S,PbS+4HCl H,2,PbCl,4,+H,2,S,SnS,2,+6HCl H,2,SnCl,6,+2H,2,S,PbS,2,均不溶于稀盐酸,配位溶解,(浓,HCl,),SnS,3,2-,不稳定，遇酸分解。,碱溶,(,SnS,PbS,不溶,),氧化碱溶,(,SnS,2,PbS,不溶,),PbS与HNO,3,作用,（硫代锡酸根）,O,4H,3S,2NO,),3Pb(NO,8HNO,3PbS,2,2,3,3,+,+,+,+,21-3-5.锡、铅的盐类,水解,：,(g),CO,2,+,铅白,3.9,2,2,10,H,Sn(OH),O,H,Sn,-,+,+,+,=,+,+,K,7.1,2,2,10,H,Pb(OH),O,H,Pb,-,+,+,+,=,+,+,K,HCl,),Sn(OH)Cl(s,O,H,SnCl,2,2,+,+,白,4HCl,Sn(OH),H,-,O,6H,SnCl,6,2,2,4,+,+,),(s,CO,Pb(OH),O,H,2CO,2Pb,3,2,2,-,2,3,2,+,+,+,少数可溶：Pb(NO,3,),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：,PbCrO,4,溶于过量的碱，此点与黄色,BaCrO,4,有别。,Pb,2+,的鉴定：,黄色,4,2,4,2,),s,(,PbCrO,CrO,Pb,+,-,+,Pb,2+,Pb(OH),3,-,PbCl,2,(白),PbSO,4,(白)PbI,2,(黄)PbCrO,4,(黄),PbCl,4,2-,Pb(HSO,4,),2,PbI,4,2-,Pb,2+,+Cr,2,O,7,2-,浓HCl,浓H,2,SO,4,I,-,HNO,3,OH,-,小结如下：,21-4,锑和铋,21-4-1,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 化合物,熔沸点 低 高,AsH,3,SbH,3,BiH,3,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、,锑、铋的氢化物,AsH,3,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(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H,2,O,2,代替Cl,2,3.,砷、锑、铋的化合物的氧化还原性,H,3,AsO,4,在强酸性的溶液中才有明显氧化性。,=0.5748V,I,2,+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Sb,3+,),(鉴定Bi,3+,),5.砷、锑、铋的硫化物,均不溶于水和稀酸。,As,2,S,3,、As,2,S,5,不溶,性质：,氧化性酸,(,HNO,3,),溶解,(浓,HCl,),配位溶解,NaOH,(M=As，Sb),Na,2,S,(M=As，Sb),Bi,2,S,3,不溶,碱溶,氧化碱溶,(M=As，Sb),2MS,3S,S,M,-,3,3,-,2,3,2,+,2MS,3S,S,M,-,3,4,-,2,5,2,+,21-6 p,区金属,6s2,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