金属元素PPT课件

1、11.1 s11.1 s区元素区元素A A A A A A A 0 2He 3Li 4Be 5B 6C 7N 8O 9F 10Ne11Na 12Mg 13Al 14Si 15P 16S 17Cl 18Ar19K 20Ca 31Ga 32Ge 33As 34Se 35Br 36Kr37Rb 38Sr 49In 50Sn 51Sb 52Te 53I 54Xe55Cs 56Ba 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 85At 86Rn87Fr 88Ra A 族和A族的原子最外层分别有1个和2个s电子，故这些元素称为s区元素。1H第1页/共52页一、通性一、通性第IA族包括锂、钠、钾、铷、铯和钫六种

2、元素，由于它们的氢氧化物都是易溶于水的强碱，所以称它们为碱金属元素。其中钫是放射性元素。第IIA族包括铍、镁、钙、锶、钡和镭六种元素，由于钙、锶和钡的氧化物在性质上介于“碱性的”碱金属氧化物和“土性的” 难熔的氧化物Al2O3之间，所以称它们为碱土金属。现在习惯上把铍和镁也包括在内，统称为碱土金属元素。其中镭是放射性元素。AALiNaKRbCsFrBeMgCaSrBaRa第2页/共52页表17-1 碱金属元素的一些基本性质第3页/共52页表17-2 碱土金属元素的一些基本性质第4页/共52页二、二、s s区元素的重要化合物区元素的重要化合物1、氧化物正常氧化物过氧化物超氧化物臭氧化物Li2O、

3、MO (M = 碱土金属)Na2O2、BaO2MO2 (M = K、Rb、Cs)MO3 (M=K、Rb、Cs) :O:2- :OO:2- :OO: -OOO-35结 构第5页/共52页Li、A金属与空气作用或由碳酸盐加热分解时均生成氧化物：4MO2=4M2O （M=碱金属，常温）6Li + N2 =2Li3N （常温） 2MO2=2MO （M=碱土） MCO3=MOCO2 （M=碱土）M2O+H2O = 2MOH (M=碱金属)M2O+CO2 = M2CO3(M=碱金属)MO+H2O=M(OH)2 (M=碱土金属)MO+CO2 = MCO3 (M=碱土金属)BeO+NaOH=Na2Be(OH)

4、4(铍酸钠)BeO+2HCl=BeCl2+H2O制备制备性质性质（1）正常氧化物第6页/共52页 453-473K4NaO2=2Na2O 573-673K2Na2OO2=2Na2O2 773-793K2BaOO2=2BaO2 燃烧MO2=MO2 （M=K,Rb,Cs) 臭氧与K、Rb、Cs的氢氧化物反应，可以制得臭氧化物：6KOH + 4O3 = 4KO3 + 2KOH H2O + O2臭氧化物超氧化物过氧化物（2）其他氧化物第7页/共52页(3)、氧化物的性质比较Na2O22H2OH2O22NaOH2H2O22H2OO22MO22H2OO2H2O22MOH2MO32H2O2O2H2O22MO

5、H与水反应M2O+CO2 = M2CO32M2O2+CO2=2M2CO3+O24MO22CO22M2CO33O2与CO2反应Cr2O3+3Na2O2=2Na2CrO4+Na2OMnO2+Na2O2=Na2MnO4强氧化性过氧化物用于把某些难溶氧化物氧化为高价的易溶物：第8页/共52页(4)、氧化物的主要用途碱土氧化物氧化剂漂白剂供氧剂引火剂碱土金属的BeO,MgO具有很高的熔点和硬度， 用于制耐火材料和金属陶瓷。CaO俗称石灰或生石灰，作建筑材料，也用做干燥剂，炼钢工业上用于除去Si、P杂质。过氧化物、超氧化物、臭氧化物都是强氧化剂。由于它们的强氧化性，可用于纸张、织物等的漂白剂利用它们与二氧

6、化碳反应生成氧气的性质作为潜水、登山、高空作业的供氧剂过氧化钡常用于爆破作业上作强火剂 CaOSiO2=CaSiO3 3CaOP2O5=Ca3(PO4)2第9页/共52页2、氢氧化物 碱金属和碱土金属的氢氧化物都是白色固体。碱金属的氢氧化物都易溶于水，溶解时放出大量的热。碱土金属的氢氧化物的溶解度见下表。碱金属和碱土金属的氢氧化物中，除Be(OH)2为两性氢氧化物外，其他的氢氧化物都是强碱或中强碱。第10页/共52页3、重要的盐类（1）晶型NaCl型：阳离子和阴离子均为面心立方构型，配位数均为6CsCl型：阳离子和阴离子均为简单立方构型，配位数均为8碱金属和碱土金属离子型晶体大多数为NaCl型

7、和CsCl型第11页/共52页（2）溶解性锂盐：氟化锂 LiF、碳酸锂Li2CO3、 磷酸锂Li3PO4.5H2O钠盐：六羟基锑酸钠 NaSb(OH)6 （白） 醋酸铀酰锌钠NaZn(UO2)3(CH3COO)99H2O（黄绿）钾盐：KClO4(白色)、KHC4H4O6(酒石酸氢钾，白色) K4PtCl6(淡黄色)、 K2NaCo(NO2)6(亮黄色) KB(C6H5)4(四苯硼酸钾，白色)碳酸盐：都难溶硫酸盐：以BaSO4最难溶，MgSO4易溶草酸盐：以CaC2O4的最小，它是所有钙盐中溶解度最小的。铬酸盐：除铬酸镁易溶外，其他的难溶。A 族A族第12页/共52页（3）热稳定性硝酸盐的分解：

8、4LiNO3=2Li2O+4NO2+O2 2M(NO3)2=2MO+4NO2 +O2 (M=碱土离子)2NaNO3=2NaNO2+O2 (K、Rb、Cs的盐分解类似) 碱金属盐一般具有较高的热稳定性，只有硝酸盐稳定性差，加热易分解。碱土金属盐类的热稳定性较碱金属相应盐类的差。第13页/共52页四、锂、铍的特殊性和对角线规则 在周期表中，在第二周期和第三周期元素中，处于对角线位置上的三对元素：LiMg、BeAl、BSi，它们的性质具有相似性。这种相似性称为“对角线规则”。这种相似性主要体现在下列三组元素之间：Li Be B CNa Mg Al Si第14页/共52页镁与锂在过量的氧气中燃烧，不形

9、成过氧化物，只生成正常的氧化物。镁和锂的氢氧化物在加热时都可以分解为相应的氧化物。镁和锂的碳酸盐均不稳定，热分解生成相应的氧化物和放出二氧化碳气体。镁和锂的某些盐类如氟化物、碳酸盐、磷酸盐等及氢氧化物均难溶于水。镁和锂的氧化物、卤化物共价性较强，能溶于有机溶剂中，如溶于乙醇。镁离子和锂离子的水合能力均较强。锂和镁的相似性第15页/共52页铍和铝的相似性都是两性金属，既能溶于酸也能溶于强碱；都是两性金属，既能溶于酸也能溶于强碱；都能被冷的浓硝酸钝化；都能被冷的浓硝酸钝化；氢氧化物均为两性；氢氧化物均为两性；氯化物都为共价型化合物，易升华、易聚合、易溶于有机氯化物都为共价型化合物，易升华、易聚合、

10、易溶于有机溶剂；溶剂；氧化物均为高熔点、高硬度的物质。氧化物均为高熔点、高硬度的物质。第16页/共52页11.2 ds11.2 ds区元素区元素 ds区元素包括铜族元素(BB)族元素的铜、银、金和锌族元素的锌、铬、汞。它们的价电子构性分别为(n-1)d10ns1和(n-1)d10ns2。由于它们的次外层的d亚层刚好排满10个电子，而最外电子层构型又和s区相同，所以称为ds区。第17页/共52页一、通性一、通性 铜族元素和锌族元素的次外层都是18电子结构，当它们分别形成与族数相同的氧化值的化合物时，相应的离子都是18电子构型。第18页/共52页二、二、dsds元素单质的重要性质元素单质的重要性质

11、物理性质：铜、银、金的导电性和延展性较好、密度大、沸点 高锌、镉、汞的沸点较低。化学性质：铜族金属的活泼性比锌族元素大。室温下，ds区金属在空气中是稳定的。金与所有的酸都不反应，但可溶于王水锌是ds区元素中唯一能与碱反应的金属。由表可知：第19页/共52页三、三、dsds区元素的重要化合物区元素的重要化合物1、氧化物和氢氧化物Cu(OH)2受热脱水生成氧化物 80022()oCCu OHCuOH O AgOH和Hg(OH)2不稳定，生成即分解为氧化物。Cd(OH)2为碱性氢氧化物，溶于酸、不溶于碱。Zn(OH)2为两性氢氧化物，既溶于酸、又溶于过量的强碱。第20页/共52页2、铜盐n干燥的无水

12、硫酸铜是白色粉末，有强的吸水性，吸水后的五水 硫酸铜呈蓝色，所以常用它检验有机物中的微量水，也可作干 燥剂。五水硫酸铜CuSO45H2O受热可逐步脱水。n在CuSO4溶液中逐步加入氨水，先得到浅蓝色碱式硫酸铜沉淀43222442422()()CuSONHH OCu OHSONHSO222102113258424222424253oooCCCH OH OH OCuSOHCuSOH OOCuSOH OCuSO n继续加氨水，沉淀即溶解，得深蓝色的铜氨配离子Cu(NH3)42+nCu2+与过量氨水作用生成深蓝色的Cu(NH3)42+是鉴定Cu2+的特效反应。nCu2在中性或酸性溶液中，能与K4Fe(

13、CN)6作用生成砖红色沉淀246262() () CuFe CNCu Fe CN（1）硫酸铜第21页/共52页（2）Cu()和Cu()之间的相互转化Cu()Cu()Cu+在水溶液中非常不稳定， Cu+易发生歧化生成Cu2+ 和CuCu()Cu() Cu2+要转化为Cu+，必须有还原剂存在；同时Cu+必须以沉淀或配合物存在，借以减小溶液中Cu+的浓度。如：2242CuCuClCuCl222242224CuClSOH OCuClSOH 22242CuICuII （碘量法测定铜的依据）第22页/共52页3、银盐（1）氧化银 向可溶性银盐中加入强碱可得；暗褐色；受热不稳定，可分解为Ag和O2；有较强的

14、氧化性，与有机物摩擦可引起燃烧；可溶于硝酸，也可溶于氰化钠或氨水溶液中。2222AgOHAg OH O03002224CAg OAgO 22242() 2Ag OCNH OAg CNOH2323 242() 2Ag ONHH OAg NHOH第23页/共52页（2）硝酸银 可由单质银与硝酸作用制得；固体硝酸银受热或见光分解；具有氧化性，在水溶液中可被Cu，Zn金属还原为单质；遇微量有机物也可被还原为单质；对人体有腐蚀。主要用于制造照相底片中的卤化银，也是重要的分析试剂；还可用于医药、电镀、制镜、印刷、电子等行业。33222()AgHNOAgNONOH O 浓322222AgNOAgNOO 33

15、 222()AgNOCuAgCu NO第24页/共52页（3）卤化银 在硝酸银溶液中加入卤化物可得相应的AgCl、AgBr和AgI沉淀。它们的颜色依次加深，溶解度依次降低；具有较强的感光性，常用于做照片底片上的感光物质。33AgNONaClAgClNaNO 33AgNONaBrAgBrNaNO33AgNONaIAgINaNO222AgXAgX 光照第25页/共52页（4）配合物 Ag+易于NH3、S2O32-、CN-等配体形成配位数为2的稳定的配合物。许多难溶银盐可借助于形成配合物而溶解。银的配合物和银的难溶盐在一定条件下可相互转化。 323 2() NHH OHBrAgClAg NHAgBr

16、 223323 22() () Na S OHINaCNAg S OAgIAg CN 第26页/共52页4、锌盐（1）卤化锌 氯化锌易溶于水，其水溶液因水解而呈酸性，因此 水合氯化锌固体加热得到的是碱式盐；在氯化锌溶液中，由于形成配合酸而酸性大增，可溶解金属氧化物。氯化锌用途非常广，主要用于有机合成工业的脱水剂、缩合剂和催化剂，以及染料工业的媒染剂，也用作石油净化剂和活性炭活化剂。此外还用于干电池、电镀、医药、木材防腐和农药等方面。22()ZnH OZn OHH22()ZnClH OZn OH ClHCl 222()ZnClH OH ZnCl OH2222()()FeOH ZnCl OHFe

17、ZnCl OHH O第27页/共52页（2）硫化物在Zn2+的溶液中通入H2S时，会有硫化锌从溶液中析出。222ZnH SHZnS ZnS中加入微量的Cu、Mn、Ag等离子作活化剂，光照后可发出多种颜色的荧光，这种材料被称为荧光粉。 在硫酸锌的溶液中加入硫化钡时生成ZnS和BaSO4的混合沉淀物，此沉淀称作锌钡白（俗称立德粉）。它是一种优良的白色颜料，广泛应用于涂料和油墨中。222244ZnSOBaSZnSBaSO 第28页/共52页5、汞盐（1）氯化汞、氯化亚汞 氯化汞是白色针状结晶或颗粒粉末；熔点低，易升华，俗称升汞；有剧毒。在过量的氯气中加热金属汞可制得氯化汞。 氯化亚汞是难溶于水的白色

18、粉末，无毒，因略有甜味，俗称甘汞。Hg2Cl2见光分解，故应保存在棕色瓶中。22HgClHgCl 222Hg ClHgHgCl第29页/共52页Hg()与Hg()的鉴别：23242()HgClNHHg NHClNH Cl （白色沉淀）223242()Hg ClNHHg NHClHgNH Cl （灰色沉淀）22262224HgClSnClSnClHg Cl（白色沉淀）22226242Hg ClSnClSnClHg（黑色沉淀）化学分析中可用上述两个反应鉴定Hg()、 Hg()和Sn()。第30页/共52页（2）硝酸汞、硝酸亚汞 硝酸汞和硝酸亚汞均易溶于水，并水解生成碱式盐，因此配制溶液时，须将它们

19、溶解于硝酸中。 在Hg2+和Hg22+的溶液中分别加入适量Br-、CN-、SCN-、S2O32-、S2-时，分别生成沉淀。222HgIHgI2242HgIIHgI无色22222HgIHg I22242Hg IIHgIHg 若加入过量上述离子时，汞盐沉淀会溶解，亚汞盐沉淀则会歧化生成汞（）的配离子和单质汞。如：第31页/共52页（3）硫化汞 向Hg2+和Hg22+的溶液中通入H2S，均能产生黑色的HgS沉淀。在金属硫化物中，H2S的溶解度最小，只溶于王水。222HgH SHgSH2222HgH SHgSHgH2342312283324HgSClNOHHgClSNOH O 第32页/共52页（4）

20、汞的配合物 Hg22+不会形成Hg22+的配合物， Hg2+可以形成多种配合物，如与卤素离子、CN-、SCN-等形成一系列的配合物，其配位数大多为4。24424HgIOHNHO NH4- HgHg273IIH O （红棕色）这个反应常用来鉴定NH4+离子。第33页/共52页11.2 d11.2 d区元素区元素 d区元素包括BBBB族所有的元素，也称过渡元素。过渡元素是指原字的电子层结构中d d轨道或f f轨道仅部分填充的元素。因此过渡元素实际上包括d d区元素和f f区元素。由于f f区元素的电子层结构和性质有特殊之处，被称为内过渡元素。d d区元素价电子层机构是(n-1)dns(n-1)dn

21、s1 12 2。它们nsns轨道上的电子数几乎保持不变，主要差别在于(n-1)d(n-1)d轨道上的电子数不同。第34页/共52页一、一、d区元素的特性区元素的特性1、单质的相似性2、有可变的氧化态3、水合离子的有色性4、易形成多种配合物第35页/共52页二、二、d d区元素的重要化合物区元素的重要化合物1、钛及其化合物 单质钛是银白色金属，熔点高、密度小、机械强度大、抗腐蚀性强；常用在航空、宇航、舰船、军械兵器及化工防腐等方面。钛在室温下不能与水或稀酸反应，但可溶于热浓盐酸。 在钛的化合物中，TiO2为白色粉末，不溶于水、稀酸或碱溶液中，但能溶于热的浓硫酸或氢氟酸中。纯净的TiO2俗称钛白，

22、是优良的白色颜料，它具有折射率高，着色力强，遮盖力大，化学性质稳定等优点。322623TiHClTiClH第36页/共52页224222TiOCClTiClCO TiO2在有碳参与下，加热进行氯化，可得TiCl4； TiCl4是无色液体，有刺鼻气味，极易水解，在潮解的空气中由于水解而发烟，利用此反应可以制造烟幕弹。422334TiClH OH TiOHCl222222()TTiOHiO H OO（可利用此反应鉴定钛）2332633TiOAlHTiAlH O332222TiFeH OTiOFeH可用后两个反应钛含量的测定。第37页/共52页2、铬的化合物（1）铬()的化合物 三氧化铬是极难熔化的

23、氧化物之，熔点2275oC，微溶于水，溶于酸。灼烧过的Cr2O3不溶于水，不溶于酸。在高温下可与焦硫酸钾分解放出的SO3作用，形成可溶的硫酸铬。2322724 3243()Cr OK S OCr SOK SO共熔 氢氧化铬是两性氢氧化物。它溶于酸形成绿色或紫色的水合铬离子。与强碱反应生成绿色的配离子。332()33Cr OHHCrH O34()() Cr OHOHCr OHCr3+的鉴定：2422422() 2328Cr OHOHH OCrOH O（绿色）（黄色）第38页/共52页（4）铬()的化合物 三氧化铬是暗红色针状晶体，极易从空气中吸收水分，并且极易溶于水。CrO3在受热超过其熔点时，

24、就分解放出氧而变为Cr2O3。 CrO3是较强的氧化剂，可使一些有机物燃烧。 铬()盐中最重要的化合物是铬酸盐和重铬酸盐。铬酸钾是黄色结晶，重铬酸钾是橙红色结晶。K2Cr2O7无吸潮性，可作为化学分析中的基准试剂。在可溶性的铬酸盐和重铬酸盐溶液中，存在着CrO42-和Cr2O72-离子之间的平衡：2247242222HHCrCrOCOr OOH第39页/共52页2247242222HHCrCrOCOr OOH 由以上平衡可知：在酸性条件下主要以Cr2O72-存在，溶液呈橙红色；在碱性条件下，主要以CrO42-存在，溶液呈黄色。由于上述平衡存在，在K2Cr2O7溶液中加入Ba2+、Pb2+、Ag

25、+，得到的相应的铬酸盐沉淀。25227224225Cr OH OHCrOH O （Cr2O72- 的鉴定反应） 饱和K2Cr2O7溶液与浓H2SO4的混合物叫铬酸洗液，有强氧化性，在实验室中常用来洗涤玻璃器皿。222724222Cr OBaH OHBaCrO222724222Cr OPbH OHPbCrO2227224422Cr OAgH OHAg CrO第40页/共52页3、锰的化合物（1）锰()化合物 一氧化锰MnO是绿色粉末，在空气中易氧化。溶于酸得到相应的锰()盐。Mn2+与碱溶液作用，生成白色的氢氧化物Mn(OH)2沉淀。 Mn(OH)2还原性强，极易被氧化，不能稳定存在于空气中，白

26、色的Mn(OH)2很快地变为棕色的水合二氧化锰，可用此反应在水质分析中测定水中的溶解氧。222()()2MMnOn OHOOH Mn2+在酸性溶液中稳定，只有很强的氧化剂，如PbO2、NaBiO3、(NH4)2S2O8等强氧化剂才可把它氧化成MnO4-。233422514527MnBiOHBiMnOH O第41页/共52页（）锰()的化合物 锰()的化合物中最终要的是MnO2，它在一般情况下是极稳定的黑色粉末。 MnO2处于中间氧化值，即可被氧化为锰()，也可以被还原为锰()。在酸性介质中趋向于锰()，在碱性介质中趋向于锰()。2244222222MnOH SOMnSOOH O 2324236

27、33MnOKOHKClOK MnOKClH O酸性介质碱性介质第42页/共52页（3）锰()和锰()的化合物 在锰()的化合物中，比较稳定的是锰酸盐。绿色的锰酸根离子（MnO42-）只存在于强碱溶液中（pH13.5），在酸性、中性和弱碱性溶液中均会发生歧化反应而变为紫色的MnO42-和棕色的MnO2沉淀。 在锰()的化合物中，最重要的是高锰酸钾KMnO4，为紫黑色晶体，有金属光泽；热稳定差，固体加热到200oC即分解。KMnO4在强碱溶液中稳定，在酸性、中性和弱碱性溶液中均会缓慢分解，光线对分解起催化作用，故配制好的KMnO4必须保存在棕色试剂瓶中。424222KMnOK MnOMnOO 22

28、2443224MnMnMnOOOH OOH第43页/共52页 KMnO4是强氧化剂，它的氧化性受溶液介质的影响，同时介质也影响KMnO4的还原产物。在酸性介质、弱碱性或中性介、质、强碱性介质中，其还原产物依次为Mn2+、MnO2和MnO42-。如KMnO4与K2SO3的反应： 423244242253263KMnOK SOH SOMnSOK SOH O（酸性介质）423222423262KMnOK SOH OMnOK SOKOH （中性或弱碱性介质）42324242222KMnOK SOKOHK MnOK SOH O（强碱性介质）第44页/共52页4、铁系元素 铁、钴、镍原子最外层电子都是4s

29、2，次外层3d电子分别是3d6、3d7、3d8。它们的氧化值常见是+2和+3。铁、钴、镍的性质相近，通常把这三个元素称为铁系元素。（1）氧化物和氢氧化物铁系元素存在如下的氧化物： FeO CoO NiO黑色 灰绿色 暗绿色Fe2O3 Co2O3 Ni2O3砖红色 黑色 黑色 FeO、CoO、NiO均为碱性氧化物，不溶于碱，可溶于酸，形成相应的盐。 Fe2O3、Co2O3、Ni2O3都有氧化性，其氧化能力逐次增加，Co2O3、Ni2O3都可与盐酸反应放出Cl2。第45页/共52页 在Fe2+、Co2+和Ni2+的溶液中分别加入碱，可得到白色的Fe(OH)2、粉红色的Co(OH)2和绿色的Ni(O

30、H)2沉淀。 Fe(OH)2被空气迅速氧化为红棕色的Fe(OH)3， Co(OH)2也会被空气缓慢的氧化为暗棕色的Co(OH)3，但Ni(OH)2不会被空气氧化。 Fe(OH)3、 Co(OH)3和Ni(OH)3与酸的作用表现出不同的性质。如Fe(OH)3与盐酸发生中和反应，而Co(OH)3和Ni(OH)3与盐酸反应，能把Cl-氧化为Cl2。23224()24()Fe OHOH OFe OH332()33Fe OHHClFeClH O32222()626Co OHHClCoClClH O第46页/共52页（2）+2价和+3价盐类 Fe2+、Co2+、Ni2+盐类有许多相同的特性。它们的强酸盐都易溶于水，弱酸盐都难溶于