第二十一章 p区金属概论
合集下载
PPTp区金属概述
2Al(s)+6H+(aq)==2Al3+(aq)+3H2(s) 2Al(s)+2OH-(aq)+6H2O(l)==2Al(OH)-(aq)+3H2(g)
铝及其化合物
二、铝的氧化物及其水合物
（1）、三氧化二铝
Al2O3有多种变体，其中最为人们所熟悉的是－ Al2O3和－Al2O3它们是白色晶形粉末。 自然界存在的刚玉为－Al2O3。它也可以由金属铝 在O2中燃烧或者灼烧Al(OH)3和某些铝盐[Al(NO3)3、 AlCl3]而得到。
铝及其化合物
（3）、硫酸铝和明矾 无水硫酸铝Al2(SO4)3为白色粉末。从水溶液 中得到的为Al2(SO4)3· 18H2O。将纯Al(OH)3溶 于热的浓H2SO4或者用H2SO4直接处理铝土矿 或粘土都可以制得Al2(SO4)3。 硫酸铝易与K+、Rb+、Cs+、NH4+和Ag+等的 硫酸盐结合形成矾，其通式为 MAl(SO4)2· 12H2O(M表示一价金属离子)。 硫酸铝钾KAl(SO4)2· 12H2O叫做铝钾矾，俗 称明矾，它是无色晶体。
589.1 1970 2875
762.2
708.4
715.4 1449.9 3081
KJ/ mol
1816.1 1979 2744.8 2963
1537. 4
3301. 9
1411. 3
2942
电负性
标准 电极 电势 M3++3e-M
1.61
-1.076
1.81
1.78
2.04
+0.72
2.01
1.96
2.33
-0.56 -0.338
无机化学-21 第21章 p区金属(1)-057
但近年来发现， Al3+在人体内积累过多，会引起神经 元退化、智力下降、记忆力衰退，导致老年性痴呆。
铁制餐具安全性好，但谨防与铝铲、铝勺搭配使用 ，否则会使人体含铝量增加，对人体带来危害。
超过80%的胃药都含有铝的成分， 如Al(OH)3、Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O！
2. 铝的化学性质
3）单质的化学性质：
M2O3
O
2
S
Sb
M2S3
Bi
MX3
X2
(热浓) H2SO4 Sb2(SO4)3 Bi2(SO4)3
HNO3
Sb2O5 ·xH2O
Bi(NO3)3
21-4-2 锑和铋的化合物
1、氧化物和氢氧化物
锑
+III
Sb4O6 Sb(OH)3 两性偏碱性
Sb2O5 +V H[Sb(OH)6] 两性偏酸性，
A12(SO4)3易形成矾，通式MAl(SO4)2•12H2O ，
M = 碱金属(除锂)、NH4+和Ag+
白色粉末
如明矾 KAl(SO4)2•12H2O
A12(SO4)3和明矾 易溶于水，水解成Al(OH)3胶状沉淀， 吸附、絮凝——用作净水剂！
碱式氯化铝 [Al2(OH)nCl6-n]m， 1 < n <5，m < 10
锑酸，微溶于水。
铋
Bi2O3 Bi(OH)3 弱碱性
Sb4O6又称锑白，优良的白色颜料，其遮盖力略次于钛白，与锌 钡白(ZnS·BaSO4)相近。用于搪瓷、颜料、油漆、防火织物等。
2.三卤化物在溶液中强烈水解
按As、Sb、Bi顺序，水解程度减弱, 碱性增强。 SbCl3 + 2H2O ＝ SbOCl (氯化氧锑) + H2O + 2HCl BiCl3 + 2H2O ＝ BiOCl (氯化氧铋) + H2O + 2HCl
铁制餐具安全性好，但谨防与铝铲、铝勺搭配使用 ，否则会使人体含铝量增加，对人体带来危害。
超过80%的胃药都含有铝的成分， 如Al(OH)3、Al2Mg6(OH)16CO3·4H2O！
2. 铝的化学性质
3）单质的化学性质：
M2O3
O
2
S
Sb
M2S3
Bi
MX3
X2
(热浓) H2SO4 Sb2(SO4)3 Bi2(SO4)3
HNO3
Sb2O5 ·xH2O
Bi(NO3)3
21-4-2 锑和铋的化合物
1、氧化物和氢氧化物
锑
+III
Sb4O6 Sb(OH)3 两性偏碱性
Sb2O5 +V H[Sb(OH)6] 两性偏酸性，
A12(SO4)3易形成矾，通式MAl(SO4)2•12H2O ，
M = 碱金属(除锂)、NH4+和Ag+
白色粉末
如明矾 KAl(SO4)2•12H2O
A12(SO4)3和明矾 易溶于水，水解成Al(OH)3胶状沉淀， 吸附、絮凝——用作净水剂！
碱式氯化铝 [Al2(OH)nCl6-n]m， 1 < n <5，m < 10
锑酸，微溶于水。
铋
Bi2O3 Bi(OH)3 弱碱性
Sb4O6又称锑白，优良的白色颜料，其遮盖力略次于钛白，与锌 钡白(ZnS·BaSO4)相近。用于搪瓷、颜料、油漆、防火织物等。
2.三卤化物在溶液中强烈水解
按As、Sb、Bi顺序，水解程度减弱, 碱性增强。 SbCl3 + 2H2O ＝ SbOCl (氯化氧锑) + H2O + 2HCl BiCl3 + 2H2O ＝ BiOCl (氯化氧铋) + H2O + 2HCl
第二十一章 p区金属
32
50
82
51
83
4s24p2 5s25p2 6s26p2 5s25p3 6s26p3
+2, +4
+2, +2, +4 (+4)
+3, +5 143 832
+3, (+5) 152 703
共价半 118 126 144 148 122 141 154 径/pm
第一电 578 579 558 589 762 709 716 离能 电负性 1.5 1.6 1.7 1.8 1.8 1.8 1.9
解:这与金属镓的结构有关.因金属镓中除 正常的金属键外,还存在Ga2团,Ga-Ga之间 为共价键,因Ga2团的存在,导致镓的熔点很 低(在手中即可熔化).而成为蒸气时需破坏 Ga-Ga共价键,消耗更多的能量,因此沸点很 高.正由于金属镓原子间距离不同,固态的 密度(5.91)比液态的密度(6.09)反而小, 是凝固时体积膨胀的少数几种金属之一.
2。铝的性质
性质 密度小,质轻 良好的导电性 良好的延展性 铝是亲氧元素 铝与氧反应放出大量热 铝是两性金属,但遇冷,浓的 氧化性酸发生钝化 用途 与其它金属形成的各种轻质坚硬合金 广泛用于航空航天业 用于代替部分铜制造电线,高压电缆, 发电机等电器设备 铝箔大量用于电容器制造和商品包装. 因表面致密氧化膜的保护,广泛用作 炊具,日用器具;在炼钢中作为除氧 剂 在冶金工业中做还原剂制备其它金属 如Mn,Cr,V等 常用铝罐装运浓硫酸,浓硝酸等
因反应吸热(△rHθ＞0)并熵减 (△rSθ＜0),则无论在何种温度下,该 反应都是非自发向右进行的,即使高温 下用金属钠(或钾)做还原剂也不能从 Al2O3中臵换出单质Al的.
第二十一章 P区金属
鉴定Pb2+和CrO42-
第二十一章
P区金属
§21.3 锗分族
3 锡的化合物 （1）Sn(OH)2 —— 两性 Sn(OH)2 ＋ 2OH - = [Sn(OH)4]2亚锡酸根
（2）亚锡酸钠 NaSnO2 Na2[Sn(OH)4]
水解
[Sn(OH)4
]2-
Sn(OH)2(s)＋2OH-
第二十一章
P区金属
§21.3 锗分族
2-
Sn2+＋2HgCl2＋4Cl- = [SnCl6] ＋Hg2Cl2(s) Sn2+＋Hg
2Cl2＋4Cl
=
2SnCl6＋2Hg
用于鉴定Sn2+、Hg2+ 2Sn2+ ＋O2＋ 4H+ = 2H2O＋2Sn4+ Sn4+＋Sn = 2Sn2+ 性质二：水解性 SnCl2＋H2O Sn(OH)Cl(s)＋HCl
第二十一章
P区金属
§21.1 P区金属概述
21.1 p区金属概述 Al、Ga、Ge、Sn、Pb的单质、氧化物及其 水合物均表现出两性。
21.2 铝 镓分族
Al(OH)3不溶于氨水中，它与NH3不生成配合物。
第二十一章
P区金属
§21.3 锗分族
21.2 锗分族
1. 氧化物和氢氧化物 弱酸
氧 化 性 增 强 酸性增强 Ge(OH)4（棕色） Ge(OH)2（白色） 酸 性 增 强 碱 Sn(OH)4（白色） Sn(OH)2（白色） 性 增 Pb(OH)4（棕色） Pb(OH)2（白色） 碱性增强 强 还 原 性 增 强
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(Sn,Pb) §21.4 锑和铋
第二十一章p区金属
镓、铟多用于电子工业， 如作半导体材料
二、氧化铝和氢氧化铝
一)、三氧化二铝
α-Al2O3──不溶于水，也不溶于酸和碱，熔点高，硬度 大，由铝和氧气燃烧或高温灼烧Al(OH)3得到。自然界存 在的刚玉是指这种氧化铝。 γ-Al2O3──不溶于水，溶于酸，具有很强的吸附能力 和催化活性，所以又称活性氧化铝，用于作吸附剂和催 化剂。由氢氧化铝或铝铵矾加热分解得到。把它强热至 1273K时，转变为α-Al2O3。
氧化物、铝盐、铝酸盐的性质。 3．Ge、Sn、Pb 的冶炼、单质的性质、氧
化物、氢氧化物、卤化物的性质。 4．锑和铋的氧化物、氢氧化物、卤化物、
硫化物的性质。
21-1 p区金属概论
p区金属共有十种: Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、 Bi和Po；其中Po为放射性元素。
p区金属的特性：
原子序数 13 31 49 81 32
50
价电子构 型
主要氧化 态
共价半径 /pm
3s23p1 +III
118
4s24p1 5s25p1 6s26p1 4s24p2 +I, III (+I),III +I,(III) +IV, +II
126 144 148 122
5s25p2
+IV, +II
141
I1/kJ·mol-1 577.6 578.8 558.3 589.3 762
加入冰晶石做助熔剂。
从铝矾土矿(Al2O3) 冶炼金属铝的步骤:
碱溶铝矾土矿
石墨阳极 铁槽阴极
过滤
熔融金属铝
通CO2于滤 液析出Al(OH)3
电解金属铝示意图 Al2O3＋2NaOH＋3H2O＝2NaAl(OH)4
Chapter21 P区金属
②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 第四周期元素表现出异样性( 区插入) 周期元素表现出异样性 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其他卤酸(HClO3 ， HIO3)、高卤酸 、高卤酸(HClO4，H5IO6)强。 强 ϕθClO3-/Cl2 =1.47 v ϕθ BrO3-/Br2= 1.48v ϕθ IO3-/I2= 1.195v ϕθ ClO4-/ClO3- = 1.19v ϕθ BrO4-/BrO3-= 1.763v ϕθ H5IO6/IO3- = 1.70v
三.铝盐和铝酸盐 1.铝盐和铝酸盐的形成及水解性 [Al，Al2O3或Al(OH)3]+HCl AlCl3 （铝盐） 铝盐） ， [Al，Al2O3或Al(OH)3]+NaOH NaAl(OH)4 （铝酸盐） 铝酸盐） ， ①铝盐溶液由于水解均呈酸性： 铝盐溶液由于水解均呈酸性： Al(H2O)63+ + H2O Al(H2O)5(OH)2+ + H3+O { [Al(H2O)5(OH)]2+还将逐级水解 } 向铝盐中加入碳酸钠不能得到碳酸铝，水解反应如下： ②向铝盐中加入碳酸钠不能得到碳酸铝，水解反应如下： 2Al3+ + 3CO32-+ xH2O Al2O3·xH2O↓ +3CO2↑ 铝酸盐水解使水溶液呈弱碱性： ③铝酸盐水解使水溶液呈弱碱性： Al(OH)4Al(OH)3 + OH冰晶石Na 的制取： ④冰晶石 3AlF6的制取： 2Al(OH)3+12HF +3Na2CO3 2Na3AlF6 + 3CO2↑+ 9H2O 电解法制铝所需要的助熔剂） （2Na3AlF6电解法制铝所需要的助熔剂）
第21章p区金属-2004
1.7
1.8
第4主族元素的基本性质
性 质 原子序数
价电子层结构 主要氧化态 第一电离能 （kJ/mol） 电负性
Ge 32
4s24p2
Sn 50
5s25p2
Pb 82
6s26p2
+IV，+II +IV，+II +II， （+IV） 760 709 716
1.8
1.8
1.9
第5主族元素的基本性质
性 质 原子序数
-
[Al(H2O)5(OH)]2++H3+O Al2O3· 2O↓+3CO32xH [Al(OH)3+OH-
（2）几种重要的盐 • 卤化物——AlCl3 结构（Al2Cl6）：
Cl 118o Al Cl Al 3s 3p Cl 3s 3p Cl Al Cl
Cl
Cl
Sp3杂化 sp3 Sp3杂化 sp3
锗的性质 • 性质不活泼 与浓硫酸和浓硝酸反应生成Ge(IV)化合物 Ge+4H2SO4(浓)=Ge(SO4)2+2SO2↑+4H2O Ge+4HNO3(浓)=GeO2· 2O↓+4NO2↑+H2O H 与硅相似, 与强碱反应 Ge+2OH-+H2O=GeO32-+2H2↑
锡的性质
• 比锗活泼 能与稀酸缓慢作用, 生成Sn(II)的化合物 Sn+2HCl=SnCl2+H2↑ 4Sn+10HNO3=4Sn(NO3)2+NH4NO3+3H2O 与热的HCl, H2SO4, HNO3反应, Sn+2HCl(浓)=SnCl2+H2↑
第21章p区金属
O C C Fe SnO2 Sn； PbS PbO Pb 或 PbS Pb
2
Ge 由于可作半导体材料，制备工艺较复杂。 GeS
O2
GeO2
HCl
GeCl4
2O H
GeO2 · xH2O
H2
Ge
区域熔融 Ge(超纯)
过程中经历 Al(OH)Cl2 、Al(OH) 2Cl、Al(OH)3 ， 其分解历程与 PCl3 水解历程相似。 b、硫酸铝和明矾 制备：见书 675 页的反应，分别得到纯净和含杂质的有 18 个结晶水的硫酸 盐。 硫酸铝是最常见的铝盐，它的最重要的性质就是形成明矾。矾的通式之一：
2
M 2SO4· M 2(SO4)3·24H2O（或： M M (SO4) 2·12H2O） ，当 M 是 Al3+、 M
三、硫化物
四、铅的一些含氧酸盐
（自学）
6
Ⅰ Ⅲ Ⅰ Ⅲ Ⅲ
Ⅰ
是 K+时，称为铝钾矾，俗称明矾。 21-2-2、周期表中的对角线关系（自学） 21-3 锗分族 由于锗、锡、铅的离子是 18 或 18+2 电子构性的离子，锗、锡、铅的化合物 中，极化作用显著，难溶、有颜色。铅受惰性电子对效应影响显著。 21-3-1、锗、锡、铅的冶炼、性质和用途 锗、锡、铅在自然界的存在形式主要为氧化物和硫化物。 制备：Sn、Pb 由氧化物还原得到：
θ
利用该反应的高反应热， Al 可以在高温下从其它金属氧化物中夺取氧并置换出 金属单质，因高热使金属熔化而达到分离。如： Fe2O3 + 2Al = Al2 O3 + 2Fe 这种制备金属单质的方法称为铝热还原法。 Al 显两性。由此导致其单质、氧化物、氢氧化物都可溶于酸、碱。 Ga 作为非本征半导体具有一定的应用。 二、氧化铝和氢氧化铝 1、氧化铝 Al2 O3 为白色固体，约有八种变体：α （六方） 、 γ （立方） 、ρ （无定形） 、 χ （立方） 、η （立方尖晶石） 、 δ （正交） 、κ （正交） 、θ （单斜） 。最常见的 是α - Al2O3、 γ - Al2O3。 制备： 工业：水铝矿（ Al(OH)3 ） 、铝土矿（ AlO(OH) ） 、水铝石（ AlO(OH) ）等在 一定条件下受热脱水即得α - Al2O3 或γ - Al2O 3。 实验室： 铝盐转变成氢氧化铝， 后者受热分解得γ - Al2O3 。 γ - Al2O3 在 1120K 时受热转变成α - Al2O 3。 结构：α - Al2O3 是致密的，属六方紧密堆积构型，对化学反应呈高度惰性，
2
Ge 由于可作半导体材料，制备工艺较复杂。 GeS
O2
GeO2
HCl
GeCl4
2O H
GeO2 · xH2O
H2
Ge
区域熔融 Ge(超纯)
过程中经历 Al(OH)Cl2 、Al(OH) 2Cl、Al(OH)3 ， 其分解历程与 PCl3 水解历程相似。 b、硫酸铝和明矾 制备：见书 675 页的反应，分别得到纯净和含杂质的有 18 个结晶水的硫酸 盐。 硫酸铝是最常见的铝盐，它的最重要的性质就是形成明矾。矾的通式之一：
2
M 2SO4· M 2(SO4)3·24H2O（或： M M (SO4) 2·12H2O） ，当 M 是 Al3+、 M
三、硫化物
四、铅的一些含氧酸盐
（自学）
6
Ⅰ Ⅲ Ⅰ Ⅲ Ⅲ
Ⅰ
是 K+时，称为铝钾矾，俗称明矾。 21-2-2、周期表中的对角线关系（自学） 21-3 锗分族 由于锗、锡、铅的离子是 18 或 18+2 电子构性的离子，锗、锡、铅的化合物 中，极化作用显著，难溶、有颜色。铅受惰性电子对效应影响显著。 21-3-1、锗、锡、铅的冶炼、性质和用途 锗、锡、铅在自然界的存在形式主要为氧化物和硫化物。 制备：Sn、Pb 由氧化物还原得到：
θ
利用该反应的高反应热， Al 可以在高温下从其它金属氧化物中夺取氧并置换出 金属单质，因高热使金属熔化而达到分离。如： Fe2O3 + 2Al = Al2 O3 + 2Fe 这种制备金属单质的方法称为铝热还原法。 Al 显两性。由此导致其单质、氧化物、氢氧化物都可溶于酸、碱。 Ga 作为非本征半导体具有一定的应用。 二、氧化铝和氢氧化铝 1、氧化铝 Al2 O3 为白色固体，约有八种变体：α （六方） 、 γ （立方） 、ρ （无定形） 、 χ （立方） 、η （立方尖晶石） 、 δ （正交） 、κ （正交） 、θ （单斜） 。最常见的 是α - Al2O3、 γ - Al2O3。 制备： 工业：水铝矿（ Al(OH)3 ） 、铝土矿（ AlO(OH) ） 、水铝石（ AlO(OH) ）等在 一定条件下受热脱水即得α - Al2O3 或γ - Al2O 3。 实验室： 铝盐转变成氢氧化铝， 后者受热分解得γ - Al2O3 。 γ - Al2O3 在 1120K 时受热转变成α - Al2O 3。 结构：α - Al2O3 是致密的，属六方紧密堆积构型，对化学反应呈高度惰性，
二十一章p区金属
铅白 CO2 (g)
•溶解性：
少数可溶：Pb(NO3)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：PbCl2，PbI2，PbSO4，PbCO3，
PbCrO4等。
PbCl2溶于热水，也溶于盐酸：
PbCl2 2HCl H2[PbCl4] PbSO4溶于浓硫酸，生成Pb(HSO 4 )2。
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。
I-
HNO3
Pb(HSO4)2 PbI42- Pb2++Cr2O72-
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
常温为 对应水合物
As4O6
As(OH)3 H3AsO3 两性偏酸
Sb4O6
Sb(OH)3 两性偏碱
Bi(OH)3 碱性
(微两性)
两性
M2O3 6H 2M3 3H2O M2O3 6OH- 2MO33- 3H2O
M = As、Sb
•溶解性：
少数可溶：Pb(NO3)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：PbCl2，PbI2，PbSO4，PbCO3，
PbCrO4等。
PbCl2溶于热水，也溶于盐酸：
PbCl2 2HCl H2[PbCl4] PbSO4溶于浓硫酸，生成Pb(HSO 4 )2。
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。
I-
HNO3
Pb(HSO4)2 PbI42- Pb2++Cr2O72-
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
常温为 对应水合物
As4O6
As(OH)3 H3AsO3 两性偏酸
Sb4O6
Sb(OH)3 两性偏碱
Bi(OH)3 碱性
(微两性)
两性
M2O3 6H 2M3 3H2O M2O3 6OH- 2MO33- 3H2O
M = As、Sb
p区金属
2、化学性质 、
• （浓HCl） （－） SnCl2 H2 [PbCl4] • （稀H2SO4） （－） （－） PbSO4↓+H2↑ • （浓H2SO4） Ge(SO4)2 SnSO4 Sn(SO4)2 Pb (H SO4)2 • （稀HNO3） （－） Sn(NO3)2 Pb(NO3)2 • （浓HNO3）xGeO2•yH2O↓xSnO2•yH2O↓Pb(NO3)2
对角线规则
• 一、 单质 • 1、锡的同素异形体 • α-Sn→(>286K)β-Sn→(>434K)γ-Sn • 灰锡（立方） 白锡（四方） 脆锡（正交） • 原子晶体，键能小，易粉碎 金属晶体（常见） • 锡制品若长期处在低温（＜286K）会自行毁坏，由 于一旦开始毁坏，迅速蔓延，称为“锡疫”。
∆ Al2O3 + 3C + 3Cl2 → 2AlCl3 + 3CO
2Al + 6HCl (g) ∆ 2AlCl3 + 3H2 (g) →
潮湿空气中的 AlCl3
路易斯酸性： ● 路易斯酸性：以氧为给予原子时 BCl3 >AlCl3 >GaCl3 以硫为给予原子时GaX3 >AlX3 >BX3 为给予原子时 (X=Cl, Br)
• 锡：银白色金属，质软，延性不佳但展性好（锡箔），作包 装材料（在空气中不易被氧化，能长期保存其光泽；价格便 宜，又无毒） • 铅：很软的重金属，易形成一层碱式碳酸铅，保护其内层金 属不被氧化，主要用作X射线、原子能工业用的防护材料 （能挡住X射线）；用于制合金特别是低溶点合金。 • 焊锡：67%Sn 33%Pb—450K/bp 铅字合金：82%Pb 15%Sb 3%Sn 青铜：78%Cu 22%Sn用于制日用器材、工具。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a-Al2O3
刚玉，硬度
低温、快速下加热
γ -Al2O3
活性氧化铝，可溶于 酸、碱，可作为催化 剂载体.
大，不溶于
水、酸、碱
22
Al2O3 有离子传导能力允许Na+通过以铝矾
土为电解质制成钠-硫蓄电池.由于这种蓄电池
单位重量的蓄电量大能进行大电流放电因而具
有广阔的应用前景这种蓄电池使用温度范围可
25
3)、铝盐和铝酸盐
金属铝 +酸 +碱 铝盐 铝酸盐
氧化铝
氢氧化铝
铝酸盐水解使溶液显碱性
[Al(OH)4]Al(OH)3+OH-
溶液中通入CO2,将促进水解的进行而得到真正的氢 氧化铝沉淀。
26
4）、硫酸铝和明矾
无水硫酸铝Al2(SO4)3为白色粉末。 从水溶液中得到的为Al2(SO4)3· 2O。 18H 纯Al(OH)3+热的浓H2SO4 或用H2SO4直接处理铝土矿或粘土 硫酸铝钾KAl(SO4)2· 2O叫做铝钾矾，俗称明矾， 12H 它是无色晶体。 Al2(SO4)3
准金属:既有金属性又有非金属性。
包括B、Si、As、Se、Te等。
两性金属都是金属,甚至是典型的金属，两性之意仅
指金属或其氧化物或氢氧化物既溶于酸又溶于碱。 包括Be、Zn、Cr、Al、Ga、Sn、Pb等
9
21-1 铝族 21-2 锗分族
10
21-1 铝族
Al、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，一般用电解法制取。 铝族元素的固态化合物，只有少数为离子型的， 大部分属共价型的。 从铝到铊，其化合物的共价性逐渐减弱,离子性逐 渐增强。铝和镓化合物的共价性比较显著,而铟和铊化 合物的离子性则比较显著。
达620-680K 其蓄电量为铅蓄电池蓄电量的
3-5 倍
Al2O3 陶瓷做电解食盐水的隔膜生产烧碱有
产品纯度高公害小的特点
23
2)、氢氧化铝
Al2O3的水合物一般都称为氢氧化铝。
铝盐溶液 +氨水或碱
白色无定形凝胶沉淀。
它的含水量不定，组成也不均匀，统称为水合氧化铝。
铝酸盐溶液+CO2
氢氧化铝白色沉淀
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。
Al2O3的生成热负值很大。其氧化物稳定,耐高温,
是冶金上常用的还原剂(铝热剂)、炼钢中的脱Al(H2O)6
3++
H2O
[Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+
氧化态 +3
+1,+3
[Ne]3s23p1
[Ar]4s24p1
In
Tl
[Kr]5s25p1
[Xe]6s26p1
+1,+3
+1,+3
Ge
Sn Pb
[Ar]4s24p2
[Kr]5s25p2 [Xe]6s26p2
+2,+4
+2,+4 +2,+4
3
Sb Bi Po
[Kr]5s25p3 [Xe]6s26p3 [Xe]6s26p4
从Ge到Pb，低价化合物趋于稳定。
Ge和Sn的化合物为共价化合物，Pb(II)为离子
化合物，Pb为亲硫元素。它们属于中等活泼的金
属，但由于种种原因却表现出一定的化学情性。
29
21-2-2 单质的化学性质 1、与空气反应：
常温下； 2Pb+O2=2PbO
2Pb+O2 + CO2+H2O =Pb(OH)2 · PbCO3 高温下: Ge+O2= GeO2 2、与其它非金属的反应 Pb+X2==PbX2 Sn+X2==SnX4(适量SnX2) Pb+S==PbS Ge+X2==GeX4 Sn+O2= SnO2
离子性也略强，但还不是典型的离子化合物。
所有这些氧化物都是不溶于水的固体。
36
MO2 GeO2
颜色与状态 白色固体
MO GeO
两性
颜色与状态 黑色固体
↑ SnO2 酸 两性偏酸性 性 增 强
弱酸性
白色固体
SnO
两性略偏碱性
黑色固体
两性略偏酸性 棕黑色固体
PbO2
PbO
两性偏碱性
黄或黄红色固体
32
（4）Pb与酸反应得Pb(II)化合物 Pb+2HCl (稀)===PbCl2↓+H2↑ Pb+H2SO4(稀) ===PbSO4 ↓+H2 (反应不易发生)
Pb+4HCl(浓)=== H2[PbCl4]+H2↑ (反应不易继续)
Pb+3H2SO4(浓)===Pb(HSO4)2+SO2↑+2H2O 3Pb+8HNO3(稀)===3Pb(NO3)2+2NO↑+4H2O 因Pb(NO3)2不溶于浓硝酸,所以Pb不与浓硝酸发生反应。
+3,+5 +3,+5 +2,+6
4
21章 铝族 锗分族
5
本章要求
1.了解锗分族单质及其重要化合物的性质。
2.掌握铝的性质及冶炼原理，掌握氧化铝、
氢氧化铝、铝盐的性质。
3.铝和铍的相似性。
6
简介
铝是地壳中含量最多的金属元素，仅次于硅和氧。
其它元素含量很少。
铝族的Al、Ga，锗分族的Ge 、 Sn 、Pb，砷分族 的As都有不同程度的两性。 Al的两性表现最为突出。
27
21-2 锗分族
21-2-1 单质和氧化态 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，常见的为白锡，它有较好的 延展性。
> 434K
脆锡
< 434K
白锡
>286K
粉末状的灰锡
28
常见氧化态为+IV和+II
+4氧化态化合物的稳定性是： Ge>Sn>Pb
+2氧化态化合物的稳定性是： Ge<Sn<<Pb
称为正氢氧化铝。
与无定形水合氧化铝不同，它难溶于酸，而且加热
到373K也不脱水；在573K下，加热两小时，才能变
为AlO(OH)。
24
氢氧化铝是典型的两性化合物。
新鲜制备的氢氧化铝易溶于酸也易溶于碱
Al(OH)3+3HNO3==Al(NO3)3+3H2O Al(OH)3+KOH== K[Al(OH)4]
1） Ge → Sn → Pb 金属性？
2）Ge 、 Sn 、Pb 都有两性 3） Ge → Sn → Pb
+Ⅱ稳定性？ + Ⅳ 稳定性？
35
21-2-3 锗 锡 铅的化合物
一、氧化物和氢氧化物
（一）、氧化物
锗锡铅有MO2 和MO 两类氧化物。
MO2 都是共价型两性偏酸性的化合物。
MO也是两性的，但碱性略强。MO 化合物的
－Al2O3
－Al2O3的晶体属于六方紧密堆积构型，晶体中 Al3+离子与O2-离子之间的吸引力强，晶格能大，所以 －Al2O3的熔点(228815K)和硬度(8.8)都很高。
20
刚玉－Al2O3晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。
它不溶于水，也不溶于酸或碱，耐腐蚀且电绝缘性。
21
无定型Al2O3则具有两性。
Ge+S==GeS2
Sn+S==SnS2(适量SnS)
30
3、与水反应： 铅在有空气时与水反应: 2Pb+O2 + 2H2O =2Pb(OH)2 4、与酸反应(HCl、H2SO4 、HNO3) （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； Sn+2HCl(浓)==SnCl2+H2↑
加热、 OH- 促进水解，可直到完全。
Al2S3、 Al2 (CO3)3 、Al4C3 都可完全水解
3、Al的两性
Al、 Al2O3、Al(OH)3都有两性。
但高纯铝只溶解于王水；
不纯的Al易溶于稀盐酸、稀硫酸和浓热硫酸；而在
冷浓硫酸和硝酸中钝化；
14
铝溶于所有的强碱生成[Al(OH)4]4、铝化合物的缺电子性 AlF3气态为单分子；AlCl3 、AlBr3 、AlI3气态时有
二聚体分子；为什么？
答：AlF3 离子键
AlCl3
AlBr3
AlI3 共价键
共价分子：熔点低，易挥发，易溶于有机溶剂.
15
因为AlCl3为缺电子分子，Al倾向于接受电子对形成 sp3杂化轨道。两个AlCl3分子间发生Cl→Al的电子对授
予而配位，形成Al2Cl6分子。
Cl Cl Al Cl Cl Al Cl Cl
Tl－Hg合金(含8.7%铊)的凝固点比汞的凝固点低20K， 故可用在温度计上以替代汞。
在灯泡用钨丝中加人很少量的铊，可延长灯丝的寿命。
Tl及其化合物都有毒，可制杀鼠药和灭虫药，但它们
对人体也有毒害，误食少量钠盐可使毛发脱落，工业废
水中不容许含铊。
19
1)、三氧化二铝﹡ Al2O3有多种变体，其中最为人们所熟悉的是 －Al2O3和－Al2O3它们是白色晶形粉末。 自然界存在的刚玉为－Al2O3。 或铝在O2中燃烧; 灼烧Al(OH)3、某些铝盐[Al(NO3)3、AlCl3]
于镓较昂贵，毒性又很大，故其应用受到了限制。约有
80%的镓和铟用于电子工业