主族金属元素实用教案

1、会计学1主族主族(zh z)金属元素金属元素第一页，共69页。第八章 主族(zh z)金属元素“十二五”职业教育(jioy)国家规划教材第1页/共69页第二页，共69页。学习指南习 题 第2页/共69页第三页，共69页。本节重点：本节重点：1.了解碱金属和碱土金属的基本性质。了解碱金属和碱土金属的基本性质。2.掌握碱金属和碱土金属的氧化掌握碱金属和碱土金属的氧化(ynghu)物与氢氧化物与氢氧化(ynghu)物的性质及主要用途。物的性质及主要用途。3.掌握碱金属与碱土金属盐类的各项性质。掌握碱金属与碱土金属盐类的各项性质。4.金属铝、铝的氧化金属铝、铝的氧化(ynghu)物、铝的氢氧化物、铝的

2、氢氧化(ynghu)物及其铝盐的性质。物及其铝盐的性质。5.锡和铅单质及其重要化合物的性质。锡和铅单质及其重要化合物的性质。 6.砷锑铋单质及其重要化合物性质变化规律。砷锑铋单质及其重要化合物性质变化规律。本节难点：本节难点：1.碱金属和碱土金属性质的递变规律。碱金属和碱土金属性质的递变规律。2.碱金属和碱土金属盐类的溶解性与其他性质的变化规碱金属和碱土金属盐类的溶解性与其他性质的变化规律。律。3.铝的亲氧性和它的单质及其化合物的两性。铝的亲氧性和它的单质及其化合物的两性。4.二价锡的还原性和水解性。二价锡的还原性和水解性。5.二氧化二氧化(ynghu)铅的氧化铅的氧化(ynghu)性。性。6

3、.硫化物的难溶性和特定的颜色。硫化物的难溶性和特定的颜色。第3页/共69页第四页，共69页。一、碱金属元素概述一、碱金属元素概述 碱金属：碱金属： 锂、钠、钾、铷、铯、钫。钫具有放射性它们氧化物锂、钠、钾、铷、铯、钫。钫具有放射性它们氧化物的水溶液显碱性。的水溶液显碱性。 碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别为碱金属和碱土金属原子的最外层电子排布分别为ns1和和ns2，这两族元素构成了周期系，这两族元素构成了周期系s区元素。它们容易失区元素。它们容易失去外层去外层s电子，故化学性质活泼。大多数金属可形成离子电子，故化学性质活泼。大多数金属可形成离子型化合物，但在某些情况下仍显一定程度的共价

4、性。其型化合物，但在某些情况下仍显一定程度的共价性。其中锂和铍由于中锂和铍由于(yuy)原子半径相当小，电离能相对地高原子半径相当小，电离能相对地高于其他同族元素，形成共价键的倾向比较显著。于其他同族元素，形成共价键的倾向比较显著。第一节第一节 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属(jin t jn sh)第4页/共69页第五页，共69页。第5页/共69页第六页，共69页。第6页/共69页第七页，共69页。 金属(jnsh)钾因价格昂贵(约为钠的10倍)，而限制了它的应用，其生产规模也小得多。第7页/共69页第八页，共69页。第8页/共69页第九页，共69页。第9页/共69页第十页，共69页。燃烧

5、(rnsho)性质(xngzh):点击观看动画演示第10页/共69页第十一页，共69页。第11页/共69页第十二页，共69页。2.钠、钾的氢氧化物 碱金属的氢氧化物都是白色固体，容易吸潮和吸收CO2。除LiOH外，在水中都有较大溶解度，溶解时放出大量(dling)热。碱金属的氢氧化物碱性： LiOHNaOHKOHRbOHCsOH NaOH和KOH在性质、用途和制备方面都相似，但KOH价贵，因此用途不如NaOH广泛。第12页/共69页第十三页，共69页。隔膜(gm)电解槽 第13页/共69页第十四页，共69页。制备：制备烧碱的新工艺离子(lz)膜法。原理：同隔膜法。说明：1.在电解过程中，阳极室

6、的NaCl浓度逐渐下降，应不断补充浓盐水，维持NaCl的浓度2.阳膜既能允许阳离子通过，粗盐中的Ca2+，Mg2+，Fe3+等杂质也能进入阴极室，而生成氢氧化物(qn yn hu w)沉淀，不仅会影响NaOH的质量，也妨碍电解作用的顺利进行，所以事先必须对食盐进行精制。 第14页/共69页第十五页，共69页。第15页/共69页第十六页，共69页。钠盐和钾盐1.钠盐和钾盐的比较 钾盐的溶解度比钠盐小； 钠盐和钾盐有吸潮性，钠盐吸潮尤为显著； 钾盐比较昂贵。例如： 配制(pizh)火药用KNO3，而不宜用吸潮性强的NaNO3；分析化学用的基准试剂K2Cr2O7，也不能用Na2Cr2O7代替。第16

7、页/共69页第十七页，共69页。2.几种重要的钠盐和钾盐氯化钠(NaCl) 食盐，卤水(lshu)曝晒得到固体食盐后再使用。工业NaCl的精制通常采用重结晶法。 碳酸钠(NaCO3) 碳酸钠有无水物和一水、七水、十水结晶水合物，常见工业品不含结晶水，为白色粉末，又称纯碱、碱面或苏打。 Na2CO3在饱和状态(质量分数约为20%)能强烈水解，使pH达到12 。第17页/共69页第十八页，共69页。氨碱法制取Na2CO3氨碱法（又称苏尔维法），生产(shngchn)时先向饱和食盐水中通入氨气至饱和，在通入CO2，生成的NH4HCO3立即与NaCl发生复反解反应，析出溶解度较小的NaHCO3：NH3

8、+CO3+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaClNaHCO3+NH4Cl滤出NaHCO3，经焙烧分解即得Na2CO3：2NaHCO3Na2CO3+ CO2+ H2O母液中含有大量NH4Cl，加入石灰水按下式置换出NH3，再返回循环使用：2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+ 2NH3+2H2O第18页/共69页第十九页，共69页。蒸馒头(mn tou)碳酸钾(K2CO3) 又称钾碱，易溶于水，主要用于制硬质玻璃(b l)和氰化钾(KCN)。制备：路布兰法 3草木灰法植物的籽壳(如向日葵子壳)焚烧浸取蒸发结晶K2CO3第19页/共69页第二十页，共69页。第20页/共69页第二十一页，

9、共69页。碱土金属(jin t jn sh)和碱金属性质比较 第21页/共69页第二十二页，共69页。镁制轻合金(与铝或钛)，作飞机和航天器的结构材料。钙在冶金工业中用作还原剂，钙与铅的合金可做轴承材料，钙还可作有机溶剂的脱水剂。钡在真空管的生产中用作脱气剂。制作各种传感器的敏感元件。铍是优良的宇航材料；铍铜合金的弹性、硬度和抗腐性特别好，被用作手表游丝、高速轴承和海底电缆。铍透过X射线的能力居金属之首，常用来做X射线管的窗口材料；铍能提供大量中子，是不可多得的中子源，又是反应堆的减速剂，因此被称为(chn wi)原子能工业之宝。值得注意的是：铍及其化合物都有毒性，能伤害肺、肝、肾和骨骼，使用

10、时必须有严密的安全措施。第22页/共69页第二十三页，共69页。氢氧化物 都是白色固体；溶解度比较小；热稳定性也比较低；碱性(jin xn)在同族中也都是由上而下依次递增 。第23页/共69页第二十四页，共69页。第24页/共69页第二十五页，共69页。 第25页/共69页第二十六页，共69页。第26页/共69页第二十七页，共69页。碱土金属(jin t jn sh)的盐类1.碱土金属(jin t jn sh)盐类的通性2.由碱土金属(jin t jn sh)矿制取相应的盐镁盐和钙盐 利用它们碳酸盐受热分解为氧化物，然后与酸反应；或者使矿石直接与酸反应，皆可得到相应的盐。第27页/共69页第二

11、十八页，共69页。CaCl2有无水物和二水合物 2Fe3+ +3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 +3Ca2+ Mg2+ +Ca(OH)2 Mg(OH)2 +Ca2+第28页/共69页第二十九页，共69页。 无水CaCl2有强吸水性，用于O2,N2,CO2,HCl,H2S等气体以及醛、酮、醚等有机试剂的干燥。但是它能与氨、乙醇形成加合物CaCl28NH3, CaCl24C2H5OH因此不能干燥这些物质。 CaCl2H2O可用作制冷剂，用它和冰混合，可获得-55低温，如果用来融化公路(gngl)上的积雪，效果比NaCl更好（食盐-冰只能达到-21 ）。第29页/共69页第三十页，共69页。(2)

12、 锶盐 天青石(含SrSO65%85%)是生产锶盐的主要原料。因为SrSO4既不溶于水，也不为一般的酸所分解，所以工业上首先将它转化为可溶于强酸的SrCO，然后再制备(zhbi)其他锶盐。硫酸钙 CaSO42H2O:生石膏，部分脱水后成熟(chngsh)石膏或烧石膏。-型半水硫酸钙： - CaSO412H2O建筑石膏白色粉末，有吸潮性、与水的混合浆体可固结、强度大、制作高强度石膏构件，石膏板，铸造模型。 -型半水硫酸钙： - CaSO412H2O熟石膏、烧石膏，石膏塑像，雕塑模型，医用外科绷带，制粉笔。第30页/共69页第三十一页，共69页。 硝酸锶是制造红色烟火及信号弹的主要原料。(3) 钡

13、盐 BaSO4 重晶石的主要成分，工业上通常将重晶石与碳一起焙烧，使之还原为BaS，再与盐酸(yn sun)反应生成BCl2: BaSO4 +2C BaS+2CO2 BaS+2HClBaCl2+H2S BaSO4具有强烈的阻止X射线的功能，在医疗中用作“钢餐造影”。例如(lr)：硝酸锶的制备 SrSO4(S)+Na2CO3SrSO3(S)+Na2SO4 SrCO3+2HNO3Sr (NO3)2+CO2+H2O第31页/共69页第三十二页，共69页。第32页/共69页第三十三页，共69页。水的质量指标硬度 我国规定(gudng)的硬度标准是：1L水中含的钙盐、镁盐折合成CaO和MgO的总量相当于

14、10 mg CaO(将MgO也换算成CaO)时，其硬度为1。硬水软化(runhu)和纯水制备 第33页/共69页第三十四页，共69页。第34页/共69页第三十五页，共69页。 去离子水去离子水 同时使用阴阳同时使用阴阳(yn yn)离子交换树脂净化的水成为离子交换树脂净化的水成为去离子水。去离子水。第35页/共69页第三十六页，共69页。电电渗渗析析器器从从水水中中脱脱盐盐第36页/共69页第三十七页，共69页。第37页/共69页第三十八页，共69页。 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

15、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(dngy)价层电子数。一、一、p区元素区元素(yun s)概述概述 第二节第二节 铝铝第38页/共69页第三十九页，共69页。第39页/共69页第四十页，共69页。第40页/共69页第四十一页，共69页。第41页/共69页第四十二页，共69页。第42页/共69页第四十三页，共69页。1.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(gnj)制备方法不同，又有多种变体，常见的有-Al2O3和-Al2O3 。三、铝的常见(chn jin)化合物第43页/共69页第四十四页，共69页。Al(

16、OH)3在不同pH的碱性(jin xn)溶液中的溶解度是不同的 第44页/共69页第四十五页，共69页。第45页/共69页第四十六页，共69页。无水AlCl3 400时，氯化铝以双聚分子Al2Cl6 存在800时双聚分子才完全(wnqun)分解为单分子。氯原子氯原子铝原子铝原子AlClAlCl3 3二聚分子构型二聚分子构型制备(zhbi)：三氯化铝双聚分子(fnz)的结构第46页/共69页第四十七页，共69页。水合三氯化铝(AlCl36H2O) 无色结晶，工业级AlCl36H2O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(fngf)及医药等方面。第4

17、7页/共69页第四十八页，共69页。2.硫酸铝和矾硫酸铝Al2(SO4)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Al2(SO4)318H2O。受热时会逐渐(zhjin)失去结晶水，至250失去全部结晶水。约600时即分解成Al2O3。易溶于水，水解呈碱性。第48页/共69页第四十九页，共69页。第三节第三节 锡锡 铅铅第49页/共69页第五十页，共69页。第50页/共69页第五十一页，共69页。第51页/共69页第五十二页，共69页。值得注意！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、

18、水管等不可易排出而导致积累性中毒，所以食具、水管等不可用铅制造。用铅制造。铅的化学性质铅的化学性质 Pb为为A族元素，价层电子族元素，价层电子(dinz)结构分别为结构分别为6s26p2，能形成，能形成+2，+4两种氧化值的化合物。铅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属于中等活泼金属，与卤素、硫等非金属可以直接化合。化合。 第52页/共69页第五十三页，共69页。第53页/共69页第五十四页，共69页。 (2) 锡、铅化合物的氧化还原性 Sn() 是典型(dinxng)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()。点击(din

19、 j)观看Sn()的还原性第54页/共69页第五十五页，共69页。Pb() 是强氧化剂，在酸性是强氧化剂，在酸性(sun xn)溶液中使用，效果显著溶液中使用，效果显著。它能把。它能把Mn()氧化成氧化成Mn()；点击(din j)观看Pb（IV）的氧化性第55页/共69页第五十六页，共69页。第四节第四节 砷砷 锑锑 铋铋第56页/共69页第五十七页，共69页。 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(chn jin)无机酸中只有HNO3和它们有显著的化学反应。但是，所得产物各不相同 ：3 As+5HNO3+2H2O3H3AsO4+5NO6Sb+10HNO3+3

20、xH2O 3Sb2O5xH2O +10NO +5H2OBi+6HNO3 Bi(NO3)3+3NO2 + 3H2O第57页/共69页第五十八页，共69页。砷、锑、铋的化合物砷、锑、铋的化合物 1.概述概述(1) 砷、锑、铋的氧化物和氢氧化物砷、锑、铋的氧化物和氢氧化物(qn yn hu w)的的酸碱性酸碱性 As，Sb，Bi都有氧化值为都有氧化值为+3和和+5的两个系列氧化物。的两个系列氧化物。 As()和和Sb()的氧化物和氢氧化物的氧化物和氢氧化物(qn yn hu w)都都是两性物质，而是两性物质，而Bi2O3和和Bi(OH)3却只表现出碱性，它们只却只表现出碱性，它们只溶于酸而不与碱作用

21、。溶于酸而不与碱作用。 As()，Sb()，Bi()的氧化物和氢氧化物的氧化物和氢氧化物(qn yn hu w)都是两性偏酸的化合物。都是两性偏酸的化合物。(2) 砷、锑、铋化合物的氧化还原性砷、锑、铋化合物的氧化还原性 +5氧化值化合物的氧化性按氧化值化合物的氧化性按As，Sb，Bi的顺序递增的顺序递增第58页/共69页第五十九页，共69页。第59页/共69页第六十页，共69页。(3) 硫化物的难溶性和酸碱性 硫化物的难溶 +3，+5氧化值M2S3和M2S5硫化物Bi()不能生成Bi2S5，均难溶于6 molL-1 HCl中。且有颜色。主要应用在医药(yyo)、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： As2S3+3Na2S2Na3AsS3（硫代亚砷酸钠） As2S5+3Na2S2Na3A