主族金属元素二课件

第九章主族金属元素（二）

铝锡铅砷锑铋第一节p区元素通性第二节铝第三节锡、铅第四节砷、锑、铋第一节p区金属元素概述1.p区元素共31种，其中有10种金属。金属的熔点都比较低。2.价电子构型：ns2np1-63.同一族自上而下，原子半径逐渐增大，金属性逐渐增强，非金属减弱。4.同周期元素自右而左，形成负氧化态的能力减弱。5.一般都有多种氧化态。最高氧化态等于价层电子数。6.P区金属与非金属交界的一些元素如硅、锗、硒等及某些化合物具有半导体性质。7.它们在自然界都以化合物存在，除铝外，多为各种组成的硫化物矿。(2）化学性质

铝的化学性质活泼,其标准电极电势E=-1.66V，在不同温度下能与O2、Cl2、Br2、I2、N2、P等非金属直接化合。铝的典型化学性质是：

①缺电子性:

由于铝的价电子数少于价轨道数，所以Al(Ⅲ)的化合物为缺电子化合物，这种化合物有很强的接受电子对的能力。如：

AlF3+HFH[AlF4]

②亲氧性：

·铝与空气接触很快失去光泽，表面生成氧化铝薄膜。·铝遇发烟硝酸，被氧化成“钝态”。因此工业上常用铝罐储运发烟硝酸。

·铝能从许多金属氧化物中夺取氧，在冶金工业上常用作还原剂(称为铝热冶金法)。

Fe3O4+2AlAl2O3+2Fe

△rH=-853.8KJ.mol-1

该反应温度高达3000C，故常用于野外焊接铁轨。

mө0③两性

铝是典型的两性金属，它既能溶于强酸，也能直接溶于强碱，并放出H2气。

2Al+6H+2Al3++3H2↑2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑2.铝的冶炼①从铝钒土中提取Al2O3Al2O3+2NaOH+3H2O2Na[Al(OH)4](NaAlO3)2Na[Al(OH)4]+CO2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2OAl(OH)3Al2O3+H2O

②电解Al2O32Al2O34Al+3O2↑△电解1000

C。2.氢氧化铝

氢氧化铝是一种两性物质，既能溶于酸，又能溶于碱。对于Al(OH)3与酸性溶液的反应：

Al(OH)3（s）+3H+Al3++3H2O

则得ӨӨӨӨӨ也即，Al(OH)3在不同的酸性溶液中的溶解度是不同的，共溶解状态为Al3+

，溶解度即c(Al3+)。ӨӨӨӨӨӨӨ对于Al(OH)3与碱性溶液的反应：Al(OH)3（s）+OH-Al(OH)4-又代入上式得

说明Al(OH)3在不同pH的碱性溶液中的溶解度也是不同的，其溶解状态为Al(OH)4，溶解度即c[Al(OH)4]。--ӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨӨ表9-2与Al(OH)3平衡的Al3+、Al(OH)4浓度和值的关系-若以表中离子浓度为纵坐标，pH为横坐标，可以绘制Al(OH)3的溶解度s-pH图(见P1959-2图)。结论：Al(OH)3固体只能在pH

=4.7～8.9的范围内稳定存在。当pH＜4.7或pH＞8.9时，部分Al(OH)3溶解并分别形成Al3+或[Al(OH)4]的溶液。-2-3铝盐

1.铝的卤化物

AlF3AlCl3 AlBr3 AlI3离子键 共价键共价分子：熔点低,易挥发,易溶于有机溶剂。易形成双聚物水解激烈：潮湿空气中的AlCl3，白烟为HCl用干法合成AlCl32.硫酸铝和矾硫酸铝[]：无水硫酸铝为白色粉末，易溶于水，同时水解而呈酸性。反应式如下：

Al3++H2O[Al(OH)]2++H+[Al(OH)]2++H2O[Al(OH)2]++H+[Al(OH)2]++H2OAl(OH)3+H+纯晶Al3(SO4)2可以纯铝和相互作用制得：

2Al+3H2SO4Al3(SO4)2+3H2↑铝钾矾(明矾)[]：易溶于水，水解生成或碱式盐的胶状沉淀。广泛用于水的净化、造纸业的上浆剂，印染业的媒染剂，以及医药上的防腐、收剑敛和止血剂等。锡、铅的氧化物有SnO,SnO2,PbO,PbO2在Sn(II)或Sn(IV)的盐溶液中加入NaOH生成Sn(OH)2或Sn(OH)4的白色胶状沉淀。他们都是两性物质，不过前者以碱性为主，后者以酸性为主。下面是溶于酸、碱的反应：

Sn(OH)2+2HCl→SnCl2+2H2OSn(OH)2+2NaOH→Na2〔Sn(OH)4〕

或Sn(OH)2+2NaOH→Na2SnO2+2H2O

其它如Sn(OH)4、Pb(OH)2、Pb(OH)4也有类似反应，其中以Sn(OH)4的酸性较强（但仍为弱酸），Pb(OH)4的碱性较强（仍为弱碱）。

（1）锡、铅氧化物及其水合物的酸碱性(2)锡、铅化合物的氧化还原性无论在酸性还是碱性介质中，Sn(Ⅱ)都是典型的还原剂，借此性质可用于鉴定Sn2+,Hg2+和Bi(Ⅲ)2HgCl2+Sn2+→Hg2Cl2↓+Sn4++2Cl_Hg2Cl2+Sn2+→2Hg↓+Sn4++2Cl_由生成白色丝状Hg2Cl2

的沉淀和黑色高分散Hg，可以鉴定Hg2+,Sn2+的存在。Sn(Ⅱ)在碱性介质中的还原性更强可作为Bi(Ⅲ)的鉴定反应，生成高分散Bi呈黑色。Pb(Ⅳ)是强氧化剂，能把Mn(Ⅱ)氧化成Mn(Ⅶ)，反应式如下：

2Mn2++5PbO2+4H+→2MnO4ˉ+5Pb2++2H2O4H2SO4(浓)+2PbO2→2Pb(HSO4)2+O2↑+2H2O4HCl+PbO2→PbCl2+Cl2↑+2H2O

SnCl2+Cl2→SnCl4SnCl4+Sn→2SnCl2四氯化锡（SnCl4）无水四氯化锡为无色液体，在潮湿空气中因水解产生锡酸，并释放出HCl而呈现白烟SnCl4制取：

Sn+2Cl2→SnCl4SnCl4+Sn→2SnCl2

SnCl2+Cl2→SnCl4(2)锡的硫化物分别向Sn(II)和Sn(IV)盐溶液中通入H2S得到SnS（暗棕色）和SnS2（黄色）沉淀

SnS2+NaOH→Na2SnO3+NaSnS3+H2OSnS2+Na2S→Na2SnS3（硫代锡酸钠）3、铅的化合物（1）铅的氧化物

一氧化铅（PbO）俗称密陀僧，有黄色及红色两种变体

PbO用于制造白粉，铅皂，在油漆中作催干剂PbO是两性物质，与HNO3或NaOH作用可以分别得到Pb(NO3)2和Na2PbO23-3含铅废水的处理沉淀法：加入石灰或纯碱作沉淀剂，使废水中的铅生成相应的沉淀。强酸性离子交换树脂法。国家允许废水中铅的含量最高排放浓度为1.0mg/L。第四节砷、锑、铋4-1砷、锑、铋的单质砷分族：As、Sb、Bi性质相似亲硫元素：雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、辉锑矿(Sb2S3)、辉铋矿(Bi2S3)。砷分族与ⅢA族元素生成金属间化合物。化学性质不活泼。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：M(Ⅲ)的还原性可用H2O2代替Cl2还原性减弱(2)砷、锑、铋的氢氧化物或含氧酸的氧化还原性M(V)的氧化性氧化性增强H3AsO4在强酸性的溶液中才有明显氧化性(3)硫化物的难溶性和酸碱性性质：①均不溶于水和稀酸。

②

配位溶解(浓HCl)As2S3、As2S5不溶③碱溶NaOHNa2S由于相应的硫代酸不稳定，所以上述硫代酸盐遇酸即分解。2As2S3+6H+2H3AsS3As2S3↓+3H2S↑2As2S5+6H+2H3AsS5As2S5↓+3H2S↑2.砷的化合物

三氧化二砷（As2S3）：俗称吡霜，白色粉末，微溶于水，剧毒。用途除用作防腐剂、农药外，也用作玻璃、陶瓷工业的去氧剂和脱色剂。

性质既可与酸作用，也可与碱作用：

As2O3+6HCl2AsCl3+3H2OAs2O3+6NaOH2Na2AsO3+3H2O

与As2O3对应的H3As2O3或As(OH)3也是以酸性为主的两性氢氧化物。

亚砷酸钠（Na2AsO3）：白色粉末，易溶于水，溶液呈碱性，有毒。

用途用作除草剂，皮革防腐剂、有机合成的催化剂等3.锑的化合物锑的氯化物

锑的氯化物有SbCl3和SbCl5,遇水都会发生强烈水解。

SbCl3为白色固体，熔点79C，烧蚀性极强，沾在皮肤上立即超疱，有毒。用途作有机合成的催化剂、织物阻燃剂、媒染剂及医药等。

SbCl5为无色液体，熔点3.5C，在空气中发烟。用途作有机合成的氯化催化剂。（2）锑的氧化物锑的氧化物有Sb2O3和Sb2O5两种，都是微溶于水的白色粉末。

。。4.铋的化合物

硝酸铋（Bi(NO3)35H2O）：为无色晶体，75.5C时溶于自身的结晶水中，同时水解为碱式盐。配制溶液的方法使用3molL-1HNO3来溶解硝酸铋晶体。

铋酸钠（NaBiO3）：亦称偏铋酸钠，是黄色或褐色无定形粉末，难溶于水，强氧化剂。6HCl+NaBiO3BiCl3