第六章化学与材料

1、 金属元素金属元素 90种种 非金属元素非金属元素 22种种 112种元素种元素 6.1 6.1 单质的物理性质单质的物理性质 单质的性质与单质的性质与原子结构原子结构和和晶体结构晶体结构有关。有关。 6.1.1 熔点、沸点和硬度熔点、沸点和硬度 表表6.1 单质的熔点（单质的熔点（） 表表6.2 单质的沸点（单质的沸点（） 变化趋势与熔点相似变化趋势与熔点相似 表表6.3 单质的硬度单质的硬度(莫氏莫氏) 表表6.4 主族元素的晶体类型主族元素的晶体类型 IAIIAIIIAIVAVAVIAVIIA0 H2 分子分子 He 分子分子 Li 金属金属 Be 金属金属 B 近原子近原子 C 金刚石

2、金刚石,原子原子 石墨石墨, 层状层状 N2 分子分子 O2 分子分子 F2 分子分子 Ne 分子分子 Na 金属金属 Mg 金属金属 Al 金属金属 Si 原子原子 P 分子分子, 层状层状 S 分子分子, 链状链状 Cl2 分子分子 Ar 分子分子 K 金属金属 Ca 金属金属 Ga 金属金属 Ge 原子原子 As 分子分子, 层状层状 Se 分子分子, 链状链状 Br2 分子分子 Kr 分子分子 Rb 金属金属 Sr 金属金属 In 金属金属 Sn 原子原子, 金属金属 Sb 分子分子, 层状层状 Te 链状链状 I2 分子分子 Xe 分子分子 Cs 金属金属 Ba 金属金属 Tl 金属

3、金属 Pb 金属金属 Bi 层状层状, 近金属近金属 Po 金属金属 AtRn 分子分子 熔点熔点 高高 金属晶体，金属键金属晶体，金属键 金属键的强度金属键的强度与金属的与金属的原子半径原子半径、能参加成键的价电能参加成键的价电 子数子数及及核对外层电子的作用力核对外层电子的作用力有关。有关。 s区金属，区金属，r大，价电子少，金属键较弱，熔、沸点低，大，价电子少，金属键较弱，熔、沸点低， 硬度、密度小。硬度、密度小。 d区区IIIB-VIB金属，金属，r减小，价电子数增多，核对外层电子减小，价电子数增多，核对外层电子 作用力增大，金属键增强，熔、沸点逐渐升高。作用力增大，金属键增强，熔、沸

4、点逐渐升高。 VIB金属的未成对电子数最多，均可参与成键，所以熔、金属的未成对电子数最多，均可参与成键，所以熔、 沸点最高。沸点最高。VIIB以后，未成对电子数减小，熔、沸点逐渐以后，未成对电子数减小，熔、沸点逐渐 降低。降低。 金属晶体金属晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体 表表6.5 非金属单质的晶体结构非金属单质的晶体结构 熔点熔点 沸点沸点 白磷以白磷以P4单元通过分子间力结合单元通过分子间力结合 形成分子晶体。黑磷层状晶体。形成分子晶体。黑磷层状晶体。 原子晶体熔、沸点高，原子晶体熔、沸点高， 硬度大。硬度大。 硫以硫以S8为单元形成分子晶体。弹性硫为单元形成分子晶体。弹性硫 为链

5、状结构晶体。为链状结构晶体。 第第IVA的碳元素有的碳元素有金刚石金刚石（原子晶体）、（原子晶体）、石墨石墨（层状结构（层状结构 晶体）和晶体）和球烯球烯（分子晶体）三种同素异形体。（分子晶体）三种同素异形体。 球烯球烯又称为又称为富勒烯富勒烯（Fullerene），由一系列偶数个（），由一系列偶数个（26 几百个）碳原子组成，其中几百个）碳原子组成，其中C60最具代表性。最具代表性。 图图6.1 C60结构示意图结构示意图 由由60个碳原子组成球形个碳原子组成球形32面面 体（体（12个五边形和个五边形和20个六边个六边 形），每个形），每个C以以sp2杂化轨道杂化轨道 与相邻的三个与相邻的

6、三个C成键，剩余成键，剩余 的的p轨道形成大轨道形成大键，因而具键，因而具 有芳香性。有芳香性。 6.1.2 导电性和能带理论导电性和能带理论 1. 单质及化合物的导电性单质及化合物的导电性 导体：导体：电导率大于电导率大于10Sm-1，周期表左边的金属及合金。，周期表左边的金属及合金。 绝缘体：绝缘体：电导率小于电导率小于10-11Sm-1，p区右上部元素及稀有区右上部元素及稀有 气体元素的单质。例如气体元素的单质。例如Cl2, O2, Ne, Ar等等 半导体：半导体：10-11Sm-1 电导率电导率5eV)，一般，一般 温度下电子难以跃过禁带。温度下电子难以跃过禁带。 半导体的禁带较窄半

7、导体的禁带较窄(23eV)，升高温度有少数电子，升高温度有少数电子 可以激发，跃过禁带而导电。可以激发，跃过禁带而导电。 6.2 6.2 单质的化学性质单质的化学性质 氧化性增强氧化性增强 还原性增强还原性增强 还原性增强还原性增强 增强增强 还原性还原性 还原性增强不明显还原性增强不明显 还原性增强还原性增强 A A A VIIA IIIB B B 表表6.7 金属单质活泼性规律金属单质活泼性规律 1.1.金属单质活泼性规律金属单质活泼性规律 6.2.1 金属单质的还原性金属单质的还原性 (1) (1) 金属与氧的作用金属与氧的作用 s s区金属活泼，还原性强。区金属活泼，还原性强。 A +

8、 O2 氧化物：氧化物：Na2O, MgO等等 过氧化物：过氧化物：Na2O2, BaO2等等 超氧化物：超氧化物：KO2, BaO4等等 OO 强氧化强氧化 过氧化物和超氧化物都是固体储氧物质，能释放出氧气过氧化物和超氧化物都是固体储氧物质，能释放出氧气 2Na2O2(s) + 2CO2(g) = 2Na2CO3(s) + O2(g) 4KO2(s) + 2H2O(g) = 4KOH(s) + 3O2(g) 4KO2(s) + 2CO2(g) = 2K2CO3 + 3O2(g) KO2常用于急救器或装在防毒面具中。常用于急救器或装在防毒面具中。 p区金属元素，只有区金属元素，只有Al比较活泼

9、，能在空气中与氧反应，比较活泼，能在空气中与氧反应， 但生成致密的氧化膜阻止反应进一步进行。但生成致密的氧化膜阻止反应进一步进行。 d区元素活泼性较弱。第四周期元素除区元素活泼性较弱。第四周期元素除Cu外可以与氧反应，外可以与氧反应， 但但Cr、Zn也形成致密的氧化膜。也形成致密的氧化膜。 副族金属，同周期间的相似性较同族间的相似性更显著，副族金属，同周期间的相似性较同族间的相似性更显著， 且第且第4周期金属的活泼性较第周期金属的活泼性较第5、6周期强。周期强。 (2) 金属的溶解金属的溶解 s区金属与水剧烈反应，置换出水中的氢。区金属与水剧烈反应，置换出水中的氢。 Be和和Mg形成致密的氧化

10、物保护膜，对水较为稳定。形成致密的氧化物保护膜，对水较为稳定。 p区金属区金属(除除Sb、Bi外外)和第四周期副族金属和第四周期副族金属( Cu除外除外 )的的 比比s区金属的要大，但比酸中的区金属的要大，但比酸中的 (H+/H2)低，因此可与低，因此可与 盐酸、稀硫酸等非氧化性的酸反应。盐酸、稀硫酸等非氧化性的酸反应。 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 从电极电势来理解从电极电势来理解 Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2 Fe + 2HCl = FeCl2 + H2 铌、钽、钌、铑、锇、铱等不能溶于王水，可以溶于浓铌、钽、钌、铑、锇、铱等不能溶于王水，可以溶于浓 硝酸

11、和浓氢氟酸组成的混合酸。硝酸和浓氢氟酸组成的混合酸。 p区金属中的铝、镓、锡、铅，区金属中的铝、镓、锡、铅，d区的铬，区的铬，s区的锌等可溶解区的锌等可溶解 于碱溶液。于碱溶液。 d区和区和ds区第五、六周期金属的电极电势比区第五、六周期金属的电极电势比H高，只能用高，只能用 氧化性的酸氧化性的酸(浓硫酸、浓硝酸、王水等浓硫酸、浓硝酸、王水等)溶解。溶解。 3Pt + 4HNO3+18HCl = 3H2PtCl6 + 4NO(g) + H2O 3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO(g) + 4H2O Au + HNO3+4HCl = HAuCl4 + NO(g) + 2H

12、2O 2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2 Sn + 2NaOH = Na2SnO2 + H2 2. 温度对单质活泼性的影响温度对单质活泼性的影响*从从G来判断来判断 Mg常温下缓慢氧化，点燃时剧烈燃烧常温下缓慢氧化，点燃时剧烈燃烧 升高温度，有利于金属单质与氧气的反应。升高温度，有利于金属单质与氧气的反应。(化学动力学化学动力学) 但是，高温时金属单质的活泼性递变规律究竟如何呢？但是，高温时金属单质的活泼性递变规律究竟如何呢？ G越负，或越负，或K越大，反应进行的可能性越大。越大，反应进行的可能性越大。 G(T) H(298.15K) TS(298.15K)

13、T G 4/3Al(s) + O2(g) = 2/3Al2O3(s) 2Fe(s) + O2(g) = 2FeO(s) G(T) (-1117 + 0.208T) kJmol-1 G(T) (-533 + 0.145T) kJmol-1 从从化学热力学化学热力学角度来说，在高温下金属与氧的结合能角度来说，在高温下金属与氧的结合能 力比常温下弱。力比常温下弱。 Ag与与O2反应，室温下反应，室温下G408K时，时，G0 。 873K时，单质与氧结合能力由强到弱依次为：时，单质与氧结合能力由强到弱依次为： Ca Mg Al Ti Si Mn Na Cr Zn Fe H2 C Co Ni Cu 2A

14、l(s) + 3FeO(s) = Al2O3(s) + 3Fe(s) G(T) (-876 + 0.095T) kJmol-1 Al与与O2的结合能力强于的结合能力强于Fe 3. 金属的钝化金属的钝化 金属在空气中会自动氧化生成具有较强保护作用的氧化金属在空气中会自动氧化生成具有较强保护作用的氧化 膜，称为膜，称为金属的钝化金属的钝化。最易产生钝化作用的有。最易产生钝化作用的有Al、Cr、 Ni和和Ti以及含有这些金属的合金以及含有这些金属的合金。 铝制品可以做炊具，铁制容器和管道能贮运浓铝制品可以做炊具，铁制容器和管道能贮运浓HNO3和和 浓浓H2SO4. 在钢中加入铬、铝和硅等，能生成具有

15、钝化作用的氧在钢中加入铬、铝和硅等，能生成具有钝化作用的氧 化膜，有效地减慢了高温下钢的氧化。依此可设计耐化膜，有效地减慢了高温下钢的氧化。依此可设计耐 热钢。热钢。 6.2.2 非金属单质的氧化还原性非金属单质的氧化还原性 较活泼的非金属单质如较活泼的非金属单质如F2、O2、Cl2、Br2具有强氧化性。具有强氧化性。 Cl2 + 2I- = 2Cl- + I2 5Cl2 + I2 + 6H2O = 10Cl- + 2IO3- + 12H+ 可根据可根据 的大小判断氧化性的强弱的大小判断氧化性的强弱 较不活泼的非金属单质如较不活泼的非金属单质如C、H2、Si常用做还原剂。如：常用做还原剂。如：

16、 C + 2H2SO4(浓浓) = CO2(g) + 2SO2(g) + 2H2O 3Si + 18HF + 4HNO3 = 3H2SiF6 + 4NO(g) + 8H2O Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2(g) 一些不活泼的非金属单质如稀有气体、一些不活泼的非金属单质如稀有气体、N2等通常不与等通常不与 其他物质反应，常用做惰性介质保护气体。其他物质反应，常用做惰性介质保护气体。 大多数非金属单质既有氧化性又有还原性，可发生大多数非金属单质既有氧化性又有还原性，可发生岐化岐化 反应反应。如。如Cl2、Br2、I2、P4、S8等。等。 Cl2 + H2O = H

17、Cl + HClO Br2 + 6NaOH = 5NaBr + NaBrO3 +3H2O 6.3.1 卤化物（卤化物（AXn）的熔点、沸点和离子极化理论）的熔点、沸点和离子极化理论 氯化物氯化物 活泼金属氯化物活泼金属氯化物离子晶体，熔点、沸点高离子晶体，熔点、沸点高 一般金属氯化物一般金属氯化物过渡型晶体，链状或层状过渡型晶体，链状或层状 熔点、沸点介于前两者之间熔点、沸点介于前两者之间 例如例如NaCl, KCl, BaCl2等等 非金属氯化物非金属氯化物分子晶体，熔点、沸点较低分子晶体，熔点、沸点较低 例如例如PCl3, CCl4, SiCl4等等 周期表中部金属周期表中部金属 例如例如

18、FeCl3, AlCl3, MgCl2等等 氯化物的熔点、沸点见氯化物的熔点、沸点见p271-272。 6.3 无机化合物的物理性质无机化合物的物理性质 注注1：IBVB，IAIVA族价态与族族价态与族 数相同；数相同；VIA族为四氯化物，族为四氯化物，VIB、 VA族为三氯化物。族为三氯化物。VIIB和和VIII族为族为 二氯化物。二氯化物。 注注2：Tl、Pb、Bi分别为分别为+1、+2、 +3价。价。 表表6.8 氯化物的熔点氯化物的熔点 IA HCl -84.9 IIAIIIAIVAVAVIA LiCl 1342 BeCl2 520 BCl3 12.5 CCl4 76.8 NCl3 1

19、600 ScCl3 825s TiCl4 136.4 VCl4 148.5 CrCl3 1300s MnCl2 1190 FeCl3 315d CoCl2 1049 NiCl2 973s CuCl2 933d CuCl 1490 ZnCl2 732 GaCl3 201.3 GeCl4 84 AsCl3 130.2 SeCl4 288d RbCl 1390 SrCl2 1250 YCl3 1507 ZrCl4 331s NbCl5 254 MoCl5 268 RhCl2 800s AgCl 1550 CdCl2 960 InCl3 600 SnCl4 114.1 SbCl3 283 TeCl4

20、380 CsCl 1290 BaCl2 1560 LaCl3 1000 HfCl4 319s TaCl5 242 WCl6 346.7 WCl5 275.6 ReCl4 500 AuCl3 265s AuCl 289d HgCl2 302 TlCl 720 PbCl4 105d PbCl2 950 BiCl3 447 s表示升华表示升华; d表示分解；表示分解；LiCl，ScCl3的数据有一个温度范围，本表取平均值。的数据有一个温度范围，本表取平均值。 表表6.9 氯化物的沸点氯化物的沸点 规律：规律： （1） IA族元素氯化物族元素氯化物(LiCl除外除外)的熔点自上而下逐渐降低；的熔点自上

21、而下逐渐降低； IIA族元素氯化物熔点的变化趋势相反，自上而下逐渐族元素氯化物熔点的变化趋势相反，自上而下逐渐 升高；升高； （2） 同一金属元素的低价态氯化物的熔点比高价态的要高。同一金属元素的低价态氯化物的熔点比高价态的要高。 FeCl2FeCl3; SnCl2SnCl4 离子的极化理论离子的极化理论能够说明以上两个现象。能够说明以上两个现象。 v 离子极化理论及应用离子极化理论及应用* * 在外电场的作用下，离子中的原子核和电子会发生相对位在外电场的作用下，离子中的原子核和电子会发生相对位 移，离子变形，产生移，离子变形，产生诱导偶极诱导偶极，这种过程叫做，这种过程叫做离子极化离子极化。

22、 离子极化作用示意图离子极化作用示意图 离子带有电荷，本身可以产生电场，使带有异号电荷的离子带有电荷，本身可以产生电场，使带有异号电荷的 相邻离子极化。相邻离子极化。 - - 离子极化离子极化，使正、负离子之间发生了，使正、负离子之间发生了额外的吸引力额外的吸引力， 有可能使两个离子的轨道或电子云产生有可能使两个离子的轨道或电子云产生变形变形而导致而导致轨轨 道相互重叠道相互重叠，趋向于生成，趋向于生成极性较小的键极性较小的键，即，即离子键向离子键向 共价键转变共价键转变。因而，极性键可以看成是离子键向共价。因而，极性键可以看成是离子键向共价 键过渡的一种形式。键过渡的一种形式。 离子键向共价

23、键转变的示意图离子键向共价键转变的示意图 影响离子极化作用的重要因素影响离子极化作用的重要因素* * v 极化力极化力（离子使其他离子极化而发生变形的能力）（离子使其他离子极化而发生变形的能力） 离子的半径离子的半径 半径越小，极化力越强。半径越小，极化力越强。如如Mg2+ Ba2+ 离子的外层电子构型离子的外层电子构型 8电子构型的离子电子构型的离子(如如Na+、Mg2+)极化力弱；极化力弱； 917电子构型的离子电子构型的离子(如如Cr3 、 、Mn2 、 、Fe2 、 、Fe3+)及及 18电子构型的离子电子构型的离子(如如Ag 、 、Zn2+等等)极化力较强。极化力较强。 离子的极化力

24、离子的极化力主要取决于：主要取决于： 离子的电荷离子的电荷 电荷数越多，极化力越强。电荷数越多，极化力越强。 v 离子变形性离子变形性 (离子可以被极化的程度离子可以被极化的程度) 离子变形性离子变形性的大小主要取决于：的大小主要取决于： 离子的电荷离子的电荷 随正电荷的减少或负电荷的增加，变形性增大。随正电荷的减少或负电荷的增加，变形性增大。 Si4+Al3+Mg2+Na+F-O2- 离子的半径离子的半径 随半径增大，变形性增大。随半径增大，变形性增大。 F-Cl-Br-I-； O2-S2- 离子的外层电子构型离子的外层电子构型 18、917等电子构型的离子变形性较大，具有稀有气体等电子构型

25、的离子变形性较大，具有稀有气体 外层电子构型外层电子构型(8电子电子)的离子变形性小。的离子变形性小。 K+Ag+ ； Ca2+MgCl2, Al2O3AlCl3, Fe2O3FeCl3等等 应用应用 原子型、离子型及某些过渡型的氧化物晶体，具有熔点高、原子型、离子型及某些过渡型的氧化物晶体，具有熔点高、 硬度大、对热稳定性高等特点，工程中常用做磨料、耐火硬度大、对热稳定性高等特点，工程中常用做磨料、耐火 材料、绝热材料等。材料、绝热材料等。 6.4 6.4 无机化合物的化学性质无机化合物的化学性质 高锰酸钾、重铬酸钾、亚硝酸盐、过氧化氢为代表。高锰酸钾、重铬酸钾、亚硝酸盐、过氧化氢为代表。

26、v 高锰酸钾高锰酸钾 暗紫色晶体暗紫色晶体, , 强氧化剂。其氧化能力随介质的酸度的强氧化剂。其氧化能力随介质的酸度的 减弱而减弱，还原产物也不同。减弱而减弱，还原产物也不同。 酸性介质中是很强的氧化剂，还原产物为酸性介质中是很强的氧化剂，还原产物为Mn2+(浅红色浅红色) MnO4-8H+5eMn2+ + 4H2O (MnO4-/ Mn2+)1.507V MnO4-5Fe2+ + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O 6.4.1 氧化还原性氧化还原性 在中性或弱碱性的溶液中，被还原为在中性或弱碱性的溶液中，被还原为MnO2(棕褐色棕褐色)。 MnO4-2H2O3e-MnO2 +

27、 4OH- (MnO4-/ MnO2)0.595V 2MnO4-3SO32- + H2O = 2MnO2 + 3SO42- + 2OH- 在强碱性溶液中，被还原为在强碱性溶液中，被还原为MnO42-（绿色）（绿色） MnO4-e-MnO42- (MnO4-/ MnO42-)0.558V 2MnO4-SO32- + 2OH- = 2MnO42- + SO42- + H2O kMnO4见光分解，用棕色瓶贮存。见光分解，用棕色瓶贮存。 v 重铬酸钾重铬酸钾 橙色晶体橙色晶体, ,常用的氧化剂。常用的氧化剂。 Cr2O72-+ 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+6Fe3+ + 7H2O +6价的铬：

28、价的铬：CrO42- 和和 Cr2O72-两种形式存在：两种形式存在： 2CrO42-(aq) + 2H+(aq) = Cr2O72-(aq) + H2O (黄色黄色) (橙色橙色) (Cr2O72-/Cr3+)1.232V v 亚硝酸钠亚硝酸钠 无色透明晶体，既有氧化性又有还原性。有毒、致癌。无色透明晶体，既有氧化性又有还原性。有毒、致癌。 作为氧化剂：作为氧化剂： 2NO2- + 2I- + 4H+ = 2NO(g) + I2 + 2H2O 作为还原剂作为还原剂: Cr2O72- + 3NO2- + 8H+ = 2Cr3+ + 3NO3- + 4H2O HNO2 + H+ + e- = N

29、O + H2O 在酸性介质中的电极电势在酸性介质中的电极电势: (HNO2 /NO)0.983V v 过氧化氢过氧化氢 H2O2中中O的氧化值为的氧化值为-1，既有氧化性又有还原性。，既有氧化性又有还原性。 H2O2 + 2I- + 2H+ = I2 + 2H2O 2MnO4- + 5H2O2 + 6H+ = 2Mn2+ + 5O2 + 8H2O 过氧化氢的应用：过氧化氢的应用： 漂白剂：漂白剂：漂白象牙、丝、羽毛等；漂白象牙、丝、羽毛等； 消毒剂：消毒剂：3%的的H2O2做外科消毒剂；做外科消毒剂； 氧化剂：氧化剂：90%的的H2O2做火箭燃料的氧化剂。做火箭燃料的氧化剂。 6.4.2 酸碱

30、性酸碱性 氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律：氧化物及其水合物的酸碱性强弱的一般规律： 1. 氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性 氧化物可分为氧化物可分为酸性酸性、碱性碱性、两性两性和和不成盐不成盐四类。四类。 不成盐氧化物与水、酸或碱不起反应，如不成盐氧化物与水、酸或碱不起反应，如CO，NO等。等。 氧化物的水合物通式：氧化物的水合物通式：R(OH)x 周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物周期系各族元素最高价态的氧化物及其水合物 从左到右从左到右( (同周期同周期) )：酸性增强，碱性减弱：酸性增强，碱性减弱 自上而下自上而下( (同族同族) )：酸性减弱，碱性增强：酸

31、性减弱，碱性增强 同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物同一元素形成不同价态的氧化物及其水合物 高价态的酸性比低价态强；低价态的碱性比高价态强。高价态的酸性比低价态强；低价态的碱性比高价态强。 H3PO4H2SO4HClO4 弱酸弱酸 强酸强酸 极强酸极强酸 酸性增强酸性增强 相同元素不同价态的氧化物及其水合物的酸碱性相同元素不同价态的氧化物及其水合物的酸碱性 HClOHClO2HClO3HClO4 弱酸弱酸中强酸中强酸强酸强酸极强酸极强酸 酸性增强酸性增强 HIHBr HCl 弱酸弱酸 中强酸中强酸 强酸强酸 酸性增强酸性增强 R(OH)x离子键理论离子键理论* R(OH)X型化合物可以按两

32、种方式解离：型化合物可以按两种方式解离： 简单地把简单地把R、O、H都看成离子，考虑正离子都看成离子，考虑正离子Rx+和和H+分分 别与别与O2-之间的作用力。如果之间的作用力。如果Rx+离子的电荷数越多，半离子的电荷数越多，半 径越小，则径越小，则Rx+吸引吸引O2-、排斥、排斥H+能力越大，越易发生酸能力越大，越易发生酸 式解离，酸性越强，碱性越弱。式解离，酸性越强，碱性越弱。 R O H III 酸式酸式碱式碱式 低价态低价态(+3)金属元素金属元素(如如s区和区和d区低价态离子区低价态离子)，其氢，其氢 氧化物多呈碱性；氧化物多呈碱性； 中间价态中间价态(+2+4)，其氢氧化物常显两性

33、，例如，其氢氧化物常显两性，例如 Zn2+、Al3+等的氢氧化物；等的氢氧化物； 高价态高价态(+4+7)，其氢氧化物呈酸性。，其氢氧化物呈酸性。 解释第三周期元素氧化物的水合物的酸碱性递变规律。解释第三周期元素氧化物的水合物的酸碱性递变规律。 NaOH和和Mg(OH)2碱性；碱性；Al(OH)3两性；两性；Si、P、S、Cl的的 氧化物的水合物显酸性，且酸性依次增强。氧化物的水合物显酸性，且酸性依次增强。 2. 氯化物与水的作用氯化物与水的作用 不太活泼金属的氯化物不太活泼金属的氯化物 镁、锌、铁等的氯化物会不同程度地与水发生反应镁、锌、铁等的氯化物会不同程度地与水发生反应 (水解水解)，引

34、起溶液酸性的增强。，引起溶液酸性的增强。 活泼金属的氯化物活泼金属的氯化物 钾、钠、钡的氯化物在水中解离并水合，但不与水反应，钾、钠、钡的氯化物在水中解离并水合，但不与水反应， 水溶液的水溶液的pH值不变。值不变。 SnCl2 + H2O Sn(OH)Cl(s) + HCl SbCl3 + H2O SbOCl(s) + HCl BiCl3 + H2O BiOCl(s) + HCl 碱式氯化亚锡碱式氯化亚锡 氯氧化锑氯氧化锑 氯氧化铋氯氧化铋 非金属氯化物及某些高价态金属的氯化物与水完全反应，非金属氯化物及某些高价态金属的氯化物与水完全反应， 生成含氧酸和盐酸。生成含氧酸和盐酸。 BCl3 +

35、3H2O = H3BO3 + 3HCl SiCl4 + 3H2O = H2SiO3 + 4HCl PCl5 + 4H2O = H3PO4 + 5HCl 3. 硅酸盐与水的作用硅酸盐与水的作用 除碱金属外，绝大多数硅酸盐难溶于水也不与水作用。硅除碱金属外，绝大多数硅酸盐难溶于水也不与水作用。硅 酸钠、硅酸钾是常见的可溶性的硅酸盐。将二氧化硅与烧酸钠、硅酸钾是常见的可溶性的硅酸盐。将二氧化硅与烧 碱或纯碱共熔，可得硅酸钠。碱或纯碱共熔，可得硅酸钠。 SiO2 + 2NaOH = Na2SiO3 + H2O(g) SiO2 + Na2CO3 = Na2SiO3 + CO2(g) Na2SiO3与水反

36、应，强烈水解，溶液呈碱性。与水反应，强烈水解，溶液呈碱性。 SiO32-H2O = H2SiO32OH- Na2SiO3的水溶液称为的水溶液称为水玻璃水玻璃，俗称泡花碱。化学计量式，俗称泡花碱。化学计量式 为为Na2OmSiO2。水玻璃有相当强的粘结能力，是工业上。水玻璃有相当强的粘结能力，是工业上 重要的无机粘结剂。重要的无机粘结剂。 硅酸硅酸(H2SiO3) 的化学通式为的化学通式为mSiO2nH2O。 m1的硅酸称为多硅酸，受热能完全脱水，转变成的硅酸称为多硅酸，受热能完全脱水，转变成SiO2。 将硅酸中大部分水脱去，可得白色透明固体，称为将硅酸中大部分水脱去，可得白色透明固体，称为硅胶

37、硅胶。 硅胶的比表面积非常大硅胶的比表面积非常大(800900m2/g)，可用作吸附剂、，可用作吸附剂、 干燥剂和催化剂载体。经干燥剂和催化剂载体。经CoCl2处理可得处理可得变色硅胶变色硅胶，是常，是常 用的干燥剂。当蓝色变成粉红色时，就要进行再生处理，用的干燥剂。当蓝色变成粉红色时，就要进行再生处理， 方可恢复吸湿能力。方可恢复吸湿能力。 6.5 配位化合物配位化合物 几乎所有的金属都能形成配合物。几乎所有的金属都能形成配合物。 Ag(NH3)2Cl, Cu(NH3)4SO4, K3Fe(CN)6 6.5.1 配位化合物的组成和结构配位化合物的组成和结构 1 简单配合物简单配合物 Cu (

38、NH3)42+ SO42- 中心离子中心离子 配位体配位体 H2+Pt Cl62- 中心离子中心离子 （形成体）（形成体） 配位体配位体 配位数：配位数：与中心离子直接相结合的配位原子的总数。与中心离子直接相结合的配位原子的总数。 配位单元配位单元配位数配位数 配位原子配位原子 2 特殊配合物特殊配合物 单齿配体，多齿配体单齿配体，多齿配体 螯合剂螯合剂 乙二胺乙二胺(en)，H2NCH2CH2NH2 H2C-NH2 H2C-NH2 NH2-CH2 NH2-CH2 H2C-NH2 H2C-NH2 Cu2+ 螯合离子螯合离子 螯合物螯合物 Cu(NH3)42+ + 2enCu(en)22+ +

39、4NH3 稳定稳定 羰合物羰合物 Ni(CO)4 配离子配离子 配体数配体数 配位数配位数 配体种类配体种类 Cu(NH3)42+ 4 4 单齿配体单齿配体 Cu(en)22+ 2 4 Fe(EDTA)- 1 6 多齿配体多齿配体 区别区别配体数、配位数配体数、配位数 中心离子中心离子（或原子）有空的价电子轨道可以接受由配（或原子）有空的价电子轨道可以接受由配 位体的配位原子提供的孤对电子而形成配位键。位体的配位原子提供的孤对电子而形成配位键。 3. 价键理论价键理论 中心离子与配位体间的化学键是中心离子与配位体间的化学键是配位键配位键。 一般配合物的中心离子一般配合物的中心离子： （d区、区

40、、ds区元素）区元素） V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd W Re Os Ir Pt Au Hg 价电子轨道通常指价电子轨道通常指(n-1)d、ns、np轨道。轨道。 配位体配位体 配位体的配位原子必须有孤对电子可供中心离子共用。配位体的配位原子必须有孤对电子可供中心离子共用。 例：例：CN-, NH3, H2O, F-OH-, Cl- SSO32- S2O32-, Br- SCN-, I- Ag+ 4d5s 5p Ag(NH3)2+ sp杂化杂化 (1) 配位数为配位数为2的配合物的配合物 (2) 配位数为配位数为3的配合物的配合物 -

41、sp2杂化杂化- 平面三角型（外轨型）平面三角型（外轨型） 例：例：Cu(CN)3 - Cu 3d104s1 sp2杂化杂化 CN-CN-CN- 3d10 3d 4s 4p 配位数配位数 杂化轨道杂化轨道 空间构型空间构型实例实例 2sp 直线型直线型 Ag(NH3)2+, AuCl2 4 sp3 四面体型四面体型 Zn(NH3)42+, Cu(CN)42-, HgI42-, Ni(CO)42+ dsp2 平面四边平面四边 形形 Ni(CN)42-, Cu(NH3)42+, AuCl4-, PtCl42- 6 d2sp3 正八面体正八面体 Fe(CN)63, PtCl62-, Cr(CN)63

42、 sp3d2FeF63-, Cr(NH3)63+, Ni(NH3)62+ 表表6.11 配合物的杂化轨道与空间构型配合物的杂化轨道与空间构型 (见见p288) 6.5.2 配位化合物的命名配位化合物的命名 配离子命名配离子命名 1）配位体名称列在中心离子）配位体名称列在中心离子(或中心原子或中心原子)之前，用之前，用“合合” 字字 将二者联在一起；将二者联在一起； 2）每种配位体前用二、三、四等数字表示配位体数目；）每种配位体前用二、三、四等数字表示配位体数目； 3）对较复杂的配位体则将配位体均写在括号中；）对较复杂的配位体则将配位体均写在括号中； 4）在中心离子之后用带括号的罗马数字表示其氧

43、化值。）在中心离子之后用带括号的罗马数字表示其氧化值。 例如：例如：Ag(NH3)2+ 二氨合银二氨合银(I)离子；离子； Cu(en)22+ 二二(乙二胺乙二胺)合铜合铜(II)离子；离子； Fe(CN)63- 六氰合铁六氰合铁(III)离子离子 配合物命名配合物命名 服从一般无机物的命名原则。服从一般无机物的命名原则。 若与配位阳离子结合的负离子是简单酸根，则该配合物若与配位阳离子结合的负离子是简单酸根，则该配合物 叫做叫做“某化某某化某”； Ag(NH3)2Cl 氯化二氨合银氯化二氨合银(I) ； Cu(en)2SO4 硫酸二硫酸二(乙二胺乙二胺)合铜合铜(II) ； K3Fe(CN)6

44、 六氰合铁六氰合铁(III)酸钾酸钾 若配合物含有配阴离子（即配离子是负离子），则配若配合物含有配阴离子（即配离子是负离子），则配 阴离子后加阴离子后加“酸酸”字，也叫做字，也叫做“某酸某某酸某”。 若与配合物阳离子结合的负离子是复杂酸根如若与配合物阳离子结合的负离子是复杂酸根如SO42-、 Ac-等叫做等叫做“某酸某某酸某”； 6.5.3 配合化合物的应用配合化合物的应用 v 离子的定性鉴定离子的定性鉴定v 离子的定性鉴定离子的定性鉴定 利用配合物的颜色来鉴定溶液中的某种金属离子。利用配合物的颜色来鉴定溶液中的某种金属离子。 浓氨水鉴定浓氨水鉴定Cu2 Cu(NH3)42+ （深蓝色） （深

45、蓝色） KSCN鉴定鉴定Fe3 Fe(SCN)2+ （血红色） （血红色） K3Fe(CN)6鉴定鉴定Fe2 Fe3Fe(CN)62（滕氏兰沉淀） （滕氏兰沉淀） K4Fe(CN)6鉴定鉴定Fe3 Fe4Fe(CN)63（普鲁士兰沉淀） （普鲁士兰沉淀） v 生物医学生物医学 形成配离子可显著降低有关金属离子的浓度，为重金形成配离子可显著降低有关金属离子的浓度，为重金 属中毒提供了有效的解毒方法。属中毒提供了有效的解毒方法。 例如，例如，EDTA是一种有强螯合能力的配合剂，能与多是一种有强螯合能力的配合剂，能与多 种金属离子配合，形成配离子而排出体外。种金属离子配合，形成配离子而排出体外。 v

46、 电镀工业电镀工业 控制电镀液中金属离子的浓度，使镀层厚度均匀、光控制电镀液中金属离子的浓度，使镀层厚度均匀、光 滑细致。滑细致。 Cu(P2O7)26- Cu2+ + 2P2O74- 6.6.1 金属和合金材料金属和合金材料 金属材料的优点金属材料的优点：良好的导电、传热性、高的机械强度，：良好的导电、传热性、高的机械强度， 良好的机械加工性能等。良好的机械加工性能等。 金属材料的缺点金属材料的缺点：易被腐蚀和难以满足高新技术对更高：易被腐蚀和难以满足高新技术对更高 温度的需要。温度的需要。 纯金属远不能满足工程上提出的众多性能要求。纯金属远不能满足工程上提出的众多性能要求。 合金：合金：由

47、两种或两种以上的金属元素（或金属和非金属由两种或两种以上的金属元素（或金属和非金属 元素）组成的，具有金属所应有的特征。元素）组成的，具有金属所应有的特征。 例如：例如：钢由铁和碳组成；青铜由铜和锡组成钢由铁和碳组成；青铜由铜和锡组成 6.6 无机材料无机材料 1. 合金的基本结构类型合金的基本结构类型 相互溶解，金属固溶体相互溶解，金属固溶体 相互起化学反应，金属化合物相互起化学反应，金属化合物 不溶解也不起化学反应，机械混合物不溶解也不起化学反应，机械混合物 均匀均匀 不完全均匀不完全均匀 金属固溶体金属固溶体 一种溶质元素（金属或非金属）原子溶解到另一种溶剂金一种溶质元素（金属或非金属）原子溶解到另一种溶剂金 属元素（较大量的）的晶体中形成一种均匀的固态溶液。属元素