p区金属分类和应用

p区金属分类和应用21-1p区金属概述p区共包括10种金属元素：Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Po价电子构型为ns2np1~4

与s区元素一样，从上到下，原子半径逐渐增大，失电子趋势逐渐增大，元素的金属性逐渐增强。21-2铝

镓分族

21-2-1概述

A1、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，以化合物的形式存在于自然界中。一般用电解法制取。这此元素与非金属反应，易形成氧化物、硫化物、卤化物，并易溶于稀酸和碱溶液中。

铝是亲氧元素，又是典型的两性元素。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。铝的亲氧性，它能从许多氧化物中夺取氧，故它是冶金上常用的还原剂

高纯度的铝（99.950%）不与一般酸作用，只溶于王水。普通的铝能溶于稀盐酸或稀硫酸，被冷的浓硫酸或浓、稀硝酸所钝化。铝比较易溶于强碱中。

Ga和In在氧化性酸中也能钝化作用。

铝族金属虽然都很活泼，在空气、水或氧化性酸中却由于表面被一层牢固的氧化膜覆盖不被套腐蚀。

21-2-2氢化铝和氢氧化铝

一、三氧化二铝

α-Al2O3

：刚玉，硬度大，不溶于水、酸、碱。

γ-Al2O3

：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。红宝石(Cr3+)蓝宝石(Fe3+,Cr3+)黄玉/黄晶(Fe3+)

有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3-

简便书写为

二氢氧化铝：Al(OH)3两性：Al(OH)3+3H+Al3++3H2OAl(OH)3+OH-[Al(OH)4]-21-2-3.铝盐和铝酸盐硫酸铝：Al3+易水解：=10-5.03[Al(H2O)6]3+[Al(OH)(H2O)5]2++H+铝钾矾(明矾)：Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素O3H)()OHAl(C234714+红色茜素3NH(s)Al(OH)OH3NHAl43233++++(OH)OHC3Al(OH)226143+21-2-5铝的卤化物和硫酸盐

离子晶体分子晶体分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机溶剂，易形成双聚物。水解激烈：AlF3AlCl3AlBr3 AlI3离子键 共价键用干法合成AlCl3：

潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。白烟为NH4Cl

硫酸铝和明矾无水硫酸铝A12(SO4)3为自色粉末。从水溶液中得到的为A12(SO4)3•18H2O，它是无色针状结晶。将纯A1(OH)3溶于热的浓硫酸或者用硫酸直接处理铝土矿或粘土；都可以制得A12(SO4)3。

A12O3•SiO2•H2O+3H2SO4＝A12(SO4)3+2H4SiO4↓+H2O

硫酸铝易与础金属(除锂以外)NH4+和Ag+等的硫酸盐结合形成矾，其通式为MAl(SO4)2•12H2O（M为一价金属离子）。

21-2-6铝和铍的相似性铝和铍在元素周期表中处于对角线位置，两者的离子势接近，所以它们有许多相似的化学性质：

1．两者都是活泼金属，它们的电极电势值很相近，E0（Be2+／Be）＝-1.85伏、E0（A13+/Al）＝-1.706伏)。2．两者都是两性元素，氢氧化物也属两性。

3．两者氧化物的熔点和硬度都很高。

4．两者都是共价型的卤化物。

5．铍盐、铝盐都易水解。

6．Be2C象A14C3与水反应而生成甲烷：

21-3锗分族21--3-1锗、锡、铅的冶炼、性质和用途

一、冶炼锡和铅主要以氧化物或硫化物矿（如锡石SnO2和方铅矿PbS存在于自然界。冶炼主要过程是先将矿石焙烧，使硫、砷成为挥发性氧化物得以除去，有效成分硫化物转变为氧化物，再用碳还原。

二、性质和用途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，常见的为银白色硬度居中的白锡，它有较好的延展性。白锡只在286—434K温度范围内稳定，它在低于286K时转变为粉末状的灰锡，高于434K时，转变为脆锡。这三种金属的熔点、沸点、硬度和密度见表18—3。锗的化合物被应用的还不多。重要的是晶态锗，它具有金刚石那样的结构，为重要的半导体材料。锡和铅，从金属到化合物都有广泛的用途。

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。

2Pb+O2+2H2O＝2Pb(OH)2

4．与酸的反应（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；（3）Ge和Sn与氧化性酸反应生成Ge(IV)、Sn(IV)化合物；（4）Pb与酸反应得Pb(II)化合物。

5．与碱的反应：锗同硅相似，与强碱反应放出H2气。锡和铅也能与强碱缓慢地反应而得到亚锡酸盐和亚铅酸盐，同时放出H2。

Ge+2OH-+H2O＝GeO32++2H221-3-2.氧化物和氢氧化物HNO3或HAcH+放置H+-26][Sn(OH)32)(s,SnOH-白α4Sn+过量OH-适量OH--3][Pb(OH)2)(s,Pb(OH)

白2Pb+适量OH-过量OH--24][Sn(OH)

2)(s,Sn(OH)白2Sin+过量OH-适量OH-浓HNO3

)(s,SnOH-

Sn32不溶于酸或碱白βOH4NOSnOH)(4HNOSn22323+++浓β-四氧化三铅(Pb3O4)----铅丹：鲜红色可看作：4HNOPbOPb342+O2H)(PbO)2Pb(NO2223++褐色三氧化二铅(Pb2O3)：橙色可看作：PbO·PbO2氧化铅：(PbO)：橙黄色Pb的其他氧化物PbO2受热分解：小结：氧化性减弱，酸性增强碱性增强，还原性减弱碱性增强酸性增强Sn(OH)4Pb(OH)4

PbO2Sn(OH)2Pb(OH)2

21-3-3卤化物

1．四卤化物

常用的MX4为GeCl4和SnCl4。这两种液体在常况下均为液态，它们在空气中因水解而发烟。

2．二卤化物

重要的MX2有氯化亚锡SnCl2。将Sn与盐酸反应可以得到的SnCl2·2H2O无色晶体。它是生产上和化学实验中常用的还原剂。

21-3-4.锡、铅的硫化物SnS(棕)SnS2(黄)PbS(黑)SnS+4HCl→H2SnCl4+H2SPbS+4HCl→H2PbCl4+H2SSnS2+6HCl→H2SnCl6+2H2SPbS2均不溶于稀盐酸配位溶解(浓HCl)SnS32-不稳定，遇酸分解。碱溶(SnS,PbS不溶)氧化碱溶(SnS2,PbS不溶)PbS与HNO3作用（硫代锡酸根）O4H3S2NO)3Pb(NO8HNO3PbS2233++++21-3-5.锡、铅的盐类水解：(g)CO2+铅白3.92210

H

Sn(OH)

OHSn-+++=++K7.12210

H

Pb(OH)

OHPb-+++=++KHCl),Sn(OH)Cl(sOHSnCl22++白4HCl][Sn(OH)H-O6HSnCl6224++α)(sCO[Pb(OH)]OH2CO2Pb322-232+++

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：溶解性：PbCrO4溶于过量的碱，此点与黄色BaCrO4有别。Pb2+的鉴定：黄色4242)s,(PbCrOCrOPb+-+

Pb2+Pb(OH)3-

PbCl2(白)PbSO4(白)PbI2(黄)PbCrO4(黄)

PbCl42-Pb(HSO4)2PbI42-Pb2++Cr2O72-浓HCl浓H2SO4I-HNO3OH-小结如下：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、铋的化合物熔沸点低 高

AsH3 SbH3 BiH3碱性强 弱自燃：化学性质：稳定性高 低月月胂 弟 必缺氧分解：1.砷、锑、铋的氢化物AsH3

的性质应用：马氏试砷法： 试样、锌和盐酸混合，产生气体导入热玻璃管。砷镜古氏试砷法：M(III)的氧化物和氢氧化物2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物两性M(V)的氧化物和氢氧化物对应水合物极不稳定三元中强酸一元弱酸小结：(两性偏酸)(两性)(碱性)(酸性)(两性偏酸)M(III)的还原性(由As到Bi还原性减弱)可用H2O2代替Cl23.砷、锑、铋的化合物的氧化还原性