主族金属元素二铝锡铅砷锑铋hxqznccn综述.ppt

第九章主族金属元素（二）铝锡铅砷锑铋,第一节p区元素通性第二节铝第三节锡、铅第四节砷、锑、铋,第一节p区金属元素概述,1.p区元素共31种，其中有10种金属。金属的熔点都比较低。2.价电子构型：ns2np1-63.同一族自上而下，原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，非金属减弱。4.同周期元素自右而左，形成负氧化态的能力减弱。5.一般都有多种氧化态。最高氧化态等于价层电子数。6.P区金属与非金属交界的一些元素如硅、锗、硒等及某些化合物具有半导体性质。7.它们在自然界都以化合物存在，除铝外，多为各种组成的硫化物矿。,第二节铝,2-1金属铝在自然界的存在形式:主要以铝矾土(Al2O3xH2O)矿物存在。在地壳中的含量：名列第三，仅次于氧和硅。1.铝的性质(1)物理性质具有金属的通性。在金属中，铝的导电、传热能力仅次于银和铜，延展性仅次于金。,(2）化学性质铝的化学性质活泼,其标准电极电势E=-1.66V，在不同温度下能与O2、Cl2、Br2、I2、N2、P等非金属直接化合。铝的典型化学性质是：缺电子性:由于铝的价电子数少于价轨道数，所以Al()的化合物为缺电子化合物，这种化合物有很强的接受电子对的能力。如：AlF3+HFHAlF4,亲氧性：铝与空气接触很快失去光泽，表面生成氧化铝薄膜。铝遇发烟硝酸，被氧化成“钝态”。因此工业上常用铝罐储运发烟硝酸。铝能从许多金属氧化物中夺取氧，在冶金工业上常用作还原剂(称为铝热冶金法)。Fe3O4+2AlAl2O3+2FerH=-853.8KJ.mol-1该反应温度高达3000C，故常用于野外焊接铁轨。,m,0,两性铝是典型的两性金属，它既能溶于强酸，也能直接溶于强碱，并放出H2气。2Al+6H+2Al3+3H22Al+2OH-+6H2O2Al(OH)4-+3H22.铝的冶炼从铝钒土中提取Al2O3Al2O3+2NaOH+3H2O2NaAl(OH)4(NaAlO3)2NaAl(OH)4+CO2Al(OH)3+Na2CO3+H2OAl(OH)3Al2O3+H2O,电解Al2O32Al2O34Al+3O2,电解,1000C,。,2-2氧化铝和氢氧化铝,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。常见的氧化铝有：（1）-Al2O3为自然界存在的刚玉，属六方紧密堆集构型的晶体。其熔点高达2050C，硬度达8.8。天然品因含少量杂质而显不同颜色。红宝石是钢玉中含少量Cr()，蓝宝石是含有微量Fe()、Fe()或Ti()的氧化铝。（2）r-Al2O3是在450C左右加热Al(OH)3分解或(NH4)2SO4Al2(SO4)324H2O（铝铵矾）制得，又称活性氧化铝，具有酸碱两性。,。,。,.,.,2.氢氧化铝氢氧化铝是一种两性物质，既能溶于酸，又能溶于碱。对于Al(OH)3与酸性溶液的反应：Al(OH)3（s）+3H+Al3+3H2O,则,得,也即，Al(OH)3在不同的酸性溶液中的溶解度是不同的，共溶解状态为Al3+，溶解度即c(Al3+)。,对于Al(OH)3与碱性溶液的反应：Al(OH)3（s）+OH-Al(OH)4,-,又,代入上式得,说明Al(OH)3在不同pH的碱性溶液中的溶解度也是不同的，其溶解状态为Al(OH)4，溶解度即cAl(OH)4。,-,-,表9-2与Al(OH)3平衡的Al3+、Al(OH)4浓度和值的关系,-,若以表中离子浓度为纵坐标，pH为横坐标，可以绘制Al(OH)3的溶解度s-pH图(见P1959-2图)。结论：Al(OH)3固体只能在pH=4.78.9的范围内稳定存在。当pH4.7或pH8.9时，部分Al(OH)3溶解并分别形成Al3+或Al(OH)4的溶液。,-,Al(OH)3制备：通常采用碱法，将金属铝与按化学计量的Na0H反应生成NaAlO2，然后加入弱酸性物质（通入CO2或加入NH4HCO3），适当降低溶液的碱度，使pH进入图9-2曲线中部Al(OH)3的沉淀区。主要反应为：2Al+2Na0H+2H2O2NaAlO2+3H22NaAlO2+CO2+H2O2Al(OH)3+Na2CO3或2NaAlO2+NH4HCO3+2H2O2Al(OH)3+NH3+Na2CO3,2-3铝盐1.铝的卤化物,AlF3AlCl3AlBr3AlI3离子键共价键共价分子：熔点低,易挥发,易溶于有机溶剂。易形成双聚物,水解激烈：,潮湿空气中的AlCl3，白烟为HCl,用干法合成AlCl3,2.硫酸铝和矾,硫酸铝：无水硫酸铝为白色粉末，易溶于水，同时水解而呈酸性。反应式如下：Al3+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2OAl(OH)2+H+Al(OH)2+H2OAl(OH)3+H+纯晶Al3(SO4)2可以纯铝和相互作用制得：2Al+3H2SO4Al3(SO4)2+3H2铝钾矾(明矾)：易溶于水，水解生成或碱式盐的胶状沉淀。广泛用于水的净化、造纸业的上浆剂，印染业的媒染剂，以及医药上的防腐、收剑敛和止血剂等。,3-1锡铅单质的性质在自然界的主要存在形式：锡石（SnO2）,方铅矿（PbS）锡有三种同素异形体：灰锡（-Sn）、白锡（-Sn）及脆锡（r-Sn），它们在不同温度下可以互相转变：灰锡（-Sn）白锡（-Sn）脆锡（r-Sn）常见的为白锡，虽然它在13.2C以下会转变成灰锡，但是这种转变十分缓慢，所以能稳定存在。铅是很软的重金属，做反应容器的衬里。铅锡属于中等活泼金属，卤素、硫等非金属可以直接和其化合，有+2，+4氧化值的化合物。,第三节锡、铅的化合物,锡、铅的氧化物有SnO,SnO2,PbO,PbO2在Sn(II)或Sn(IV)的盐溶液中加入NaOH生成Sn(OH)2或Sn(OH)4的白色胶状沉淀。他们都是两性物质，不过前者以碱性为主，后者以酸性为主。下面是溶于酸、碱的反应：Sn(OH)2+2HClSnCl2+2H2OSn(OH)2+2NaOHNa2Sn(OH)4或Sn(OH)2+2NaOHNa2SnO2+2H2O其它如Sn(OH)4、Pb(OH)2、Pb(OH)4也有类似反应，其中以Sn(OH)4的酸性较强（但仍为弱酸），Pb(OH)4的碱性较强（仍为弱碱）。,（1）锡、铅氧化物及其水合物的酸碱性,(2)锡、铅化合物的氧化还原性,无论在酸性还是碱性介质中，Sn()都是典型的还原剂，借此性质可用于鉴定Sn2+,Hg2+和Bi()2HgCl2+Sn2+Hg2Cl2+Sn4+2Cl_Hg2Cl2+Sn2+2Hg+Sn4+2Cl_由生成白色丝状Hg2Cl2的沉淀和黑色高分散Hg，可以鉴定Hg2+,Sn2+的存在。,Sn()在碱性介质中的还原性更强可作为Bi()的鉴定反应，生成高分散Bi呈黑色。Pb()是强氧化剂，能把Mn()氧化成Mn()，反应式如下：2Mn2+5PbO2+4H+2MnO4+5Pb2+2H2O4H2SO4(浓)+2PbO22Pb(HSO4)2+O2+2H2O4HCl+PbO2PbCl2+Cl2+2H2O,2.锡的化合物,（1）氯化物氯化亚锡（SnCl2H2O）氯化亚锡为无色晶体，熔点仅37.7，SnCl2易水解：SnCl2+H2OSn(OH)Cl+HClSnCl2的制取：Sn+2HClSnCl2+H2,SnCl2+Cl2SnCl4SnCl4+Sn2SnCl2四氯化锡（SnCl4）无水四氯化锡为无色液体，在潮湿空气中因水解产生锡酸，并释放出HCl而呈现白烟SnCl4制取：Sn+2Cl2SnCl4SnCl4+Sn2SnCl2SnCl2+Cl2SnCl4,(2)锡的硫化物,分别向Sn(II)和Sn(IV)盐溶液中通入H2S得到SnS（暗棕色）和SnS2（黄色）沉淀SnS2+NaOHNa2SnO3+NaSnS3+H2OSnS2+Na2SNa2SnS3（硫代锡酸钠）,3、铅的化合物,（1）铅的氧化物一氧化铅（PbO）俗称密陀僧，有黄色及红色两种变体PbO用于制造白粉，铅皂，在油漆中作催干剂PbO是两性物质，与HNO3或NaOH作用可以分别得到Pb(NO3)2和Na2PbO2,二氧化铅（PbO2）,PbO2是棕黑色固体，具有强氧化性，遇有机物易引起燃烧或爆炸，它是铅蓄电池的阳极材料，也是火柴造业的原料。PbO2的工业制法PbO+2NaOH+Cl2PbO2+2NaCl+H2O,70-93,四氧化三铅（Pb3O4）,俗称铅丹，鲜红色固体，化学性质稳定，常用作防锈漆,3-3含铅废水的处理,沉淀法：加入石灰或纯碱作沉淀剂，使废水中的铅生成相应的沉淀。强酸性离子交换树脂法。国家允许废水中铅的含量最高排放浓度为1.0mg/L。,第四节砷、锑、铋,4-1砷、锑、铋的单质砷分族：As、Sb、Bi性质相似亲硫元素：雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、辉锑矿(Sb2S3)、辉铋矿(Bi2S3)。砷分族与A族元素生成金属间化合物。化学性质不活泼。,M()的氧化物和氢氧化物,4-2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,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：,M()的还原性,可用H2O2代替Cl2,还原性减弱,(2)砷、锑、铋的氢氧化物或含氧酸的氧化还原性,M(V)的氧化性,氧化性增强,H3AsO4在强酸性的溶液中才有明显氧化性,(3)硫化物的难溶性和酸碱性,性质：均不溶于水和稀酸。配位溶解(浓HCl),As2S3、As2S5不溶,碱溶,NaOH,Na2S,由于相应的硫代酸不稳定，所以上述硫代酸盐遇酸即分解。2As2S3+6H+2H3AsS3As2S3+3H2S2As2S5+6H+2H3AsS5As2S5+3H2S,2.砷的化合物三氧化二砷（As2S3）：俗称吡霜，白色粉末，微溶于水，剧毒。用途除用作防腐剂、农药外，也用作玻璃、陶瓷工业的去氧剂和脱色剂。性质既可与酸作用，也可与碱作用：As2O3+6HCl2AsCl3+3H2OAs2O3+6NaOH2Na2AsO3+3H2O与As2O3对应的H3As2O3或As(OH)3也是以酸性为主的两性氢氧化物。亚砷酸钠（Na2AsO3）：白色粉末，易溶于水，溶液呈碱性，有毒。用途用作除草剂，皮革防腐剂、有机合成的催化剂等,3.锑的化合物锑的氯化物锑的氯化物有SbCl3和SbCl5,遇水都会发生强烈水解。SbCl3为白色固体，熔点79C，烧蚀性极强，沾在皮肤上立即超疱，有毒。用途作有机合成的催化剂、织物阻燃剂、媒染剂及医药等。SbCl5为无色液体，熔点3.5C，在空气中发烟。用途作有机合成的氯化催化剂。（2）锑的氧化物锑的氧化物有Sb2O3和Sb2O5两种，都是微溶于水的白色粉末。,。,。,4.铋的化合物硝酸铋（Bi(NO3)35H2O）：为无色晶体，75.5C时溶于自身的结晶水中，同时水解为碱式盐。配制溶液的方法使用3m