CH21p区金属

1、III A族IV A族V A族VI A族二周期BCNO三周期AlSiPS四周期GaGeAsSe五周期InSnSbTe六周期TlPbBiPo21 2 铝铝 镓分族（镓分族（Ga In Tl） 21-2-1 铝单质及其化合物铝单质及其化合物1 铝的成键特征铝的成键特征2 铝的化学性质铝的化学性质3 铝的提取和冶炼铝的提取和冶炼4 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝5 铝盐和铝酸盐铝盐和铝酸盐6 铝的卤化物铝的卤化物21-2-2 对角线规则对角线规则 Be和和Al的相似性的相似性21-2-3 镓镓 铟铟 铊铊 铝单质的性质铝单质的性质 1）铝最重要的性质是两性。）铝最重要的性质是两性。 2）铝是亲氧元

2、素：铝可以从其它金属氧化物中置换）铝是亲氧元素：铝可以从其它金属氧化物中置换出金属出金属 2 Al Fe2O3 2 Fe Al2O3 铝不能同铝不能同 H2 直接化合，直接化合， (AlH3)n 要在乙醚中制备要在乙醚中制备3n LiH n AlCl3 (AlH3)n 3n LiCl (AlH3)n是白色的聚合物，当反应混合物中是白色的聚合物，当反应混合物中LiH过量时，过量时，将有将有Li(AlH4)生成。生成。 在高温下，铝容易同在高温下，铝容易同 P、S、Si 等非金属反应等非金属反应 2 Al3 S Al2S3铝的提取和冶炼铝的提取和冶炼铝矾土铝矾土Al2O3 NaOHNaAl(OH)

3、4溶液溶液通入通入CO2 Al(OH)3沉淀沉淀 分离、焙烧分离、焙烧 较纯净较纯净的的Al2O3 电解电解 熔融熔融Na3AlF6铝铝熔融熔融Na3AlF6铝的含氧化合物铝的含氧化合物 -Al2O3 具有强的吸附能力与催化能力具有强的吸附能力与催化能力 -Al2O3 刚玉刚玉 -Al2O3 固体电解质固体电解质铝的含氧化合物最重要的性质是两性：铝的含氧化合物最重要的性质是两性： Al(OH)3 3 HCl AlCl3 3 H2OAl(OH)3 NaOH NaAl(OH)4 A族除族除 B 的卤化物及的卤化物及A族元素的氟化物以外，均族元素的氟化物以外，均为二聚形式，如：为二聚形式，如：(Ga

4、Cl3)2，(InCl3)2，(AlBr3)2，(AlI3)2， (GaBr3)2等。等。 AlCl3 中铝为中铝为 sp3 杂化杂化CI4S00017.swfCI2N00163.jpg BeCl24H2O 和和 AlCl36H2O 受热脱水时发生水解：受热脱水时发生水解： BeCl24H2O Be(OH)Cl 3 H2O HCl AlCl36H2O Al(OH)2Cl 4 H2O 2 HCl 铍和铝都是两性金属，铍和铝都是两性金属，Be(OH)2和和Al(OH)3都是两性氢都是两性氢氧化物：氧化物： Be 2 NaOH 2 H2O Na2Be(OH)4 H2 2 Al 2 NaOH 6 H2

5、O 2 NaAl(OH)4 3 H2Be(OH)2 2 NaOH Na2Be(OH)4 Al(OH)3 NaOH NaAl(OH)4 21-2-2 对角线规则对角线规则CSiLiNaBeMgBAl 以上三对处于对角线上的元素及其化合物的性质有许以上三对处于对角线上的元素及其化合物的性质有许多相似之处，叫做对角线规则。多相似之处，叫做对角线规则。 这是由于对角线位置上的邻近两个元素的电荷数和半这是由于对角线位置上的邻近两个元素的电荷数和半径对极化作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近径对极化作用的影响恰好相反，使得它们离子极化力相近而引起的。而引起的。v两者都是两者都是活泼金属活泼金属，其标

6、准电极电势相近，其标准电极电势相近 -1.67V， -1.7Vv在空气中它们的表面均形成在空气中它们的表面均形成致密的氧化膜致密的氧化膜而不易被腐蚀，与酸的而不易被腐蚀，与酸的作用比较慢，均为浓硝酸钝化。作用比较慢，均为浓硝酸钝化。vBeO和和Al2O3都具有都具有高熔点高熔点 高硬度高硬度v铍和铝以及它们的氢氧化物均为铍和铝以及它们的氢氧化物均为两性两性，在适当条件下可与酸碱反，在适当条件下可与酸碱反应。应。vBeCl2和和AlCl3都是都是缺电子的共价化合物缺电子的共价化合物，在蒸气中以缔合分子的，在蒸气中以缔合分子的状态存在。其卤化物均为路易斯酸，易形成配合物或加合物。状态存在。其卤化物

7、均为路易斯酸，易形成配合物或加合物。v它们的它们的盐易水解盐易水解，且有许多高价阴离子的盐难溶。，且有许多高价阴离子的盐难溶。v不同：不同：在人体内的生理作用大相径庭。在人体内的生理作用大相径庭。 人体内可以存在少量人体内可以存在少量的铝，缺不能有一点铍，摄入少量的的铝，缺不能有一点铍，摄入少量的BeO便有生命危险。便有生命危险。1 单质物理性质单质物理性质 Ga、In、Tl 都是银白色的软金属，比铅软。 m.p.都很低，Ga 熔点熔点29.78，在手中融化，在手中融化，但但Ga 的的b.p.为为2403，以液相存在的温度范围，以液相存在的温度范围最大最大。 Hg 处于液体的温度范围：-383

8、56 镓的化学性质和铝很相似，但没有铝活泼。只有镓能镓的化学性质和铝很相似，但没有铝活泼。只有镓能与苛性碱溶液反应放出氢气。与苛性碱溶液反应放出氢气。 镓、铟和铊三种金属都能溶于稀盐酸，但只有加热时镓、铟和铊三种金属都能溶于稀盐酸，但只有加热时反应速率才比较快。反应速率才比较快。 镓、铟和铊三种金属与氯气及溴的化合，在常温下就镓、铟和铊三种金属与氯气及溴的化合，在常温下就可以进行，在高温下，它们都可以与可以进行，在高温下，它们都可以与 O2、S、P、As 等非等非金属单质直接化合。金属单质直接化合。2Ga + 2NaOH + 2H2O- 2NaGaO2 + 3H2() 两性 镓、铟、铊正三价化

9、合物越来越不稳定，正一价化合镓、铟、铊正三价化合物越来越不稳定，正一价化合物越来越稳定：物越来越稳定： 2 Ga 3 H2SO4 Ga2(SO4)3 3 H2 2 In 3 H2SO4 In 2(SO4)3 3 H2 2 Tl H2SO4 Tl2SO4 H2 Ga 6 HNO3 Ga (NO3)3 3 NO2 3 H2O 2 Tl 2 HNO3 TlNO3 NO2 H2O 2 氧化物及氢氧化物氧化物及氢氧化物（1）Ga2O3 和和Ga(OH)3 两性偏酸；两性偏酸；（2）Ga(OH)3 可溶于可溶于NH3H2O，Al(OH)3 不溶于不溶于NH3H2O， 所以所以Ga(OH)3 的酸性比的酸性

10、比Al(OH)3强。强。（3）In2O3 和和In(OH)3 几乎无两性表现几乎无两性表现, In2O3 溶于酸溶于酸, 但但不溶于碱不溶于碱.（4）按）按Ga(OH)3, In(OH)3, Tl(OH)3 顺序顺序, 越来越易脱水越来越易脱水, 生成生成 氧化物氧化物:2M(OH)3 M2O3 + 3H2O (In2O3 黄黄) 以致于以致于Tl(OH)3 几乎几乎不存在不存在.（5）Tl2O3 易分解：易分解： Tl2O3(棕色棕色) Tl2O(黑黑色色) + O2 (加热加热)（6）Tl2O 易溶于水，形成易溶于水，形成TlOH 也易溶于水：也易溶于水： Tl2O(黑黑) + H2O 2

11、TlOH(黄黄)（7）氢氧化物中）氢氧化物中, TlOH 是强碱是强碱( 不如不如KOH)；Ga(OH)3 酸性最强酸性最强. Tl(III) 是很强的氧化剂，例如：是很强的氧化剂，例如： Tl2 ( SO4)3 4 FeSO4 Tl2SO4 2 Fe2(SO4)3Tl (NO3)3 SO2 2 H2O TlNO3 H2SO4 2 HNO3 2 Tl 3 3 S2 Tl2S (蓝黑色蓝黑色) 2 S3 盐类盐类Tl(III)的氧化性的氧化性 Tl 有有(III)和和(I)的盐及化合物，的盐及化合物，Ga(I)和和In(I)难生成，难生成，而而Al(I)不存在。不存在。MF3 为离子型化合物，其

12、余卤化物为为离子型化合物，其余卤化物为共价型，共价型，b.p.低，由于惰性电子对效应，低，由于惰性电子对效应，Tl(III)有较强有较强的氧化性。的氧化性。 21-3-1 锗、锡、铅单质锗、锡、铅单质1 物理性质：物理性质：锗锗 银白色，硬金属，熔点高，高纯锗是一种良好的半导银白色，硬金属，熔点高，高纯锗是一种良好的半导体材料。体材料。铅铅 暗灰色，软金属，密度大，熔点低。暗灰色，软金属，密度大，熔点低。锡锡 有三种同素异形体：白锡是银白略带蓝色的金属，有有三种同素异形体：白锡是银白略带蓝色的金属，有延展性，可以制成器皿延展性，可以制成器皿。低温小心锡疫。低温小心锡疫。 （粉末状）灰锡（粉末状

13、）灰锡 白锡白锡 脆锡脆锡 286 K 434 K2 化学性质：化学性质：（1）与盐酸反应）与盐酸反应 Ge + HCl 不反应不反应 Sn + 2 HCl (浓浓) SnCl2 + H2 Sn 与冷的稀盐酸反应慢与冷的稀盐酸反应慢 Pb + 2 HCl PbCl2 + H2 生成生成 PbCl2 覆盖反应物，反应会停止。覆盖反应物，反应会停止。 2 Pb + 6 HCl (浓浓) 2 HPbCl3 + 2 H2（2）与氧化性酸反应）与氧化性酸反应Ge + 4 HNO3 (浓浓) GeO2H2O + 4 NO2 + H2OSn + 4 HNO3 (浓浓) H2SnO3()+ 4 NO2 + H

14、2O3 Sn + 8 HNO3(极稀极稀) 3 Sn(NO3)2 2 NO + 4 H2OPb + 4 HNO3 (浓浓) Pb(NO3)2 + 2 NO2 + 2 H2O3 Pb + 8 HNO3(稀稀) 3 Pb(NO3)2 + 2 NO + 4 H2O 硝酸不能将硝酸不能将 Pb 氧化到氧化到 + 4 氧化态氧化态 （3）与与碱的反应）与与碱的反应 Ge + 2 OH + H2O GeO32 + 2 H2 Ge ( II ) 不稳定，生成不稳定，生成 Ge ( IV ) Sn + 2 OH + 2 H2O Sn (OH)42 + H2 Pb + 2 OH PbO22 + H2 21-3-

15、2 锗、锡、铅的化合物锗、锡、铅的化合物1 锗、锡、铅的氧化物锗、锡、铅的氧化物（1）氧化物）氧化物MO 两性偏碱，两性偏碱，MO2 两性偏酸，均不溶于水。两性偏酸，均不溶于水。SnO(蓝色蓝色) ； SnO2(灰色灰色)PbO（黄色，又名密陀僧）；（黄色，又名密陀僧）； PbO2（棕黑色）（棕黑色） Pb2O3(橙色橙色)，可看作：，可看作：PbOPbO2Pb3O4(红色红色)，又名铅丹，可看作：，又名铅丹，可看作：2PbOPbO2Pb3O4 + 4 HNO3 2 Pb(NO3)2 + PbO2 + 2 H2OPb2+ + CrO42 PbCrO4 (黄黄， 鉴别鉴别 Pb2+ )（2） P

16、bO2 的氧化性的氧化性 制备：必须在碱性条件下完成制备：必须在碱性条件下完成:Pb(OH)3 + ClO PbO2 + Cl + OH + H2O PbO2 在酸性介质中有强的氧化性：在酸性介质中有强的氧化性： 5 PbO2 + 2 Mn2+ + 4 H+ 5 Pb2+ + 2 MnO4 + 2H2OPbO2 + 4 HCl PbCl2 + Cl2 + 2 H2O 惰性电子对效应惰性电子对效应：Pb 6s2 6p2 ， 6s2 电子不易失去电子不易失去，一，一旦失去，夺回的倾向很强。旦失去，夺回的倾向很强。元素电势：元素电势： EA /V PbO2 Pb2+ Pb EB /V PbO2 Pb

17、O Pb 1.46-0.130.28-0.54思考题：思考题：酸性溶液中能和酸性溶液中能和 PbO2 共存的物质是共存的物质是: (A) Cr2(SO4)3 (B) MnSO4 (C) Na2S (D) MnO2 答案：答案： (D) MnO2 2 锗锗、锡、铅的含氧酸或氢氧化物、锡、铅的含氧酸或氢氧化物（1）酸碱性）酸碱性 Pb(OH)3Pb(OH)2(s,白）白）Pb2+HNO3或或 HAc适量适量OH过量过量OH Sn(OH)2 (s,白）白）Sn2+过量过量OH适量适量 OHH+Sn(OH)3Sn(OH)62Sn4+-H2SnO3 (s,白白)H+静置过量过量OHNH3H2O浓浓HNO

18、3Sn -H2SnO3 (s,白白)，不溶于酸或碱，不溶于酸或碱（2）Sn2+ 的还原性：的还原性： 在酸碱中，还原能力都比较强在酸碱中，还原能力都比较强2 HgCl2 + SnCl2 + 2 HCl Hg 2Cl2(白白) + H2SnCl6Hg2Cl2 + SnCl2 H2SnCl6 + 2 Hg(黑黑)（这两个反应用于鉴定（这两个反应用于鉴定 Sn2+）3 HSnO2 + 2 Bi 3+ + 9 OH 3 Sn(OH)62 + 2 Bi(黑黑) + H2O（鉴定（鉴定 Bi3+ ） E A /V Sn4+ Sn2+ Sn E B /V Sn(OH)62 HSnO2 Sn 0.15-0.1

19、4 -0.96 -0.913 卤化物卤化物 卤化物可以分成卤化物可以分成 MX2和和 MX4 两大类。四碘化铅和四两大类。四碘化铅和四溴化铅不能稳定存在。溴化铅不能稳定存在。 易水解：易水解： SnCl2 + H2O Sn(OH)Cl + H+ + Cl 配制配制 SnCl2 溶液时要加盐酸和锡粒溶液时要加盐酸和锡粒 SnCl4 + 2 Cl SnCl62 PbI2 + 2 I PbI424 硫化物硫化物（1）颜色、溶解性、酸碱性）颜色、溶解性、酸碱性 +2 +4 SnS(灰褐灰褐) SnS2(黄黄) PbS(黑黑) 碱性碱性 酸性酸性 以上硫化物以上硫化物均难溶于水和非氧化性稀酸，而均难溶于

20、水和非氧化性稀酸，而 GeS 和和 GeS2 在水中有一定的溶解度。在水中有一定的溶解度。（2） 与与 NaOH 和碱性硫化物反应和碱性硫化物反应:3 SnS2 + 6 NaOH 2 Na2SnO3 + Na2SnS3 + 3 H2O GeS2 (白白) + Na2S Na2GeS3 (硫代锗酸钠硫代锗酸钠) SnS2 (黄黄) + Na2S Na2SnS3 SnS2 + (NH4)2S (NH4)2SnS3硫代酸盐遇酸分解硫代酸盐遇酸分解: SnS32 + 2 H+ SnS2 + H2S GeS 和和 SnS 属于低价态的硫化物，属于低价态的硫化物，有较强的还原性有较强的还原性，可以被氧化性

21、的过硫化钠可以被氧化性的过硫化钠 Na2S2 氧化氧化: GeS + Na2S2 GeS2 + Na2S SnS + Na2S2 SnS2 + Na2S PbS 不溶于不溶于 Na2S 和和 Na2S2 溶液溶液，但可用浓，但可用浓 HCl 和稀和稀HNO3 将其溶解：将其溶解： PbS + 4 HCl(浓浓) H2PbCl4 + H2S3 PbS + 8 HNO3 3 Pb(NO3)2 + 3 S + 2 NO + 4 H2O 21-4 锑和铋锑和铋 1 锑铋的单质锑铋的单质 次外层有次外层有18个电子个电子，阳离子为阳离子为18电子或电子或18+2电子结构电子结构，较强的极化作用和较大的变

22、形性较强的极化作用和较大的变形性，亲硫元素亲硫元素，常以硫化物常以硫化物形式存在形式存在。 物性：熔点较低，随着半径的增大，金属键减弱，熔点物性：熔点较低，随着半径的增大，金属键减弱，熔点 依次降低，有多种同素异形体依次降低，有多种同素异形体 化性：化性：1、稳定性：水和空气中都比较稳定、稳定性：水和空气中都比较稳定 2、氧化还原性：能和硝酸、王水等反应、氧化还原性：能和硝酸、王水等反应 高温下和许多非金属作用高温下和许多非金属作用 3、能、能生成合金生成合金2 锑、铋的的含氧化合物锑、铋的的含氧化合物 化学式化学式晶型晶型颜色颜色熔点熔点/沸点沸点/溶解性质溶解性质水水其它溶剂其它溶剂Sb2

23、O3方锑矿方锑矿立方立方无色无色570转相转相1425微溶微溶Sb2O3锑华锑华斜方斜方白白6551425微溶微溶Bi2O3 单斜单斜黄黄8171890酸酸 +3氧化数：氧化数： Bi2O3 为碱性氧化物，为碱性氧化物，Sb2O3 两性，而两性，而 As2O3 两性偏酸。两性偏酸。 三价锑铋的氧化物都有多种变体。三价锑铋的氧化物都有多种变体。 Sb2O3 是较强的还原剂，是较强的还原剂，Bi2O3 在酸性条件下却很难被氧在酸性条件下却很难被氧化成化成 Bi2O5 +5氧化数：氧化数： 氧化数为氧化数为 +5 的锑铋的氧化物都是酸性氧化物的锑铋的氧化物都是酸性氧化物 含氧酸或氧化物的水合物，其酸

24、性依砷、锑、铋的顺序含氧酸或氧化物的水合物，其酸性依砷、锑、铋的顺序减弱。减弱。 1K2K3K H3AsO4 为三元酸为三元酸 =6.0010-3， =1.7310-7， =3.210-12 锑锑(V) HSb(OH)6 ，一元弱酸一元弱酸 = 410-5 没有分离出没有分离出 Bi2O5 及其含氧酸及其含氧酸 在酸性介质中，砷在酸性介质中，砷 (V)、锑、锑 (V)、铋、铋 (V)含氧酸及其盐含氧酸及其盐都有氧化性都有氧化性 。2 Mn2+ + 5 NaBiO3 + 14 H+ 2 MnO4- + 5 Bi3+ + 7 H2O 定性检定溶液中有无定性检定溶液中有无 Mn2+ 离子的反应离子的

25、反应 3 锑铋的卤化物锑铋的卤化物 三卤化物较稳定，能发生水解反应三卤化物较稳定，能发生水解反应 SbCl3 + H2O SbOCl + 2 HClBiCl3 + H2O BiOCl + 2 HCl SbCl3 和和 BiCl3 水解并不完全，在配制水解并不完全，在配制 SbX3 和和 BiX3溶液溶液时，必须将盐溶解在相应的酸中时，必须将盐溶解在相应的酸中 五卤化物：氟化物稳定，其它不稳定五卤化物：氟化物稳定，其它不稳定水解能力：水解能力：PCl3 AsCl3 SbCl3 BiCl3 4 锑、铋的硫化物锑、铋的硫化物 As Sb Bi 硫化物硫化物As2S3 ，As2S5 Sb2S3 ，Sb2S5 Bi2S3 硫代酸盐硫代酸盐Na3AsS3 ，Na3AsS4 Na3SbS3 ，(N