主族金屬元素二鋁錫鉛砷銻鉍

1、第九章 主族金屬元素(二) 鋁錫鉛砷銻鉍,本章學(xué)習(xí)要求： 1.金屬鋁、鋁的氧化物、鋁的氫氧化物及其鋁鹽的性質(zhì)。 2.錫和鉛單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)。 3.砷銻鉍單質(zhì)及其重要化合物性質(zhì)變化規(guī)律,N和P典型的非金屬元素，As半(準(zhǔn))金屬，Sb和Bi為金屬元素,一 P區(qū)元素概述,二鋁 1.鋁的性質(zhì) 純鋁是銀白色的輕金屬，無(wú)毒，富有延展性，具有很高的導(dǎo)電、傳熱性和抗腐蝕性，無(wú)磁性，不發(fā)生火花放電。 在金屬中，鋁的導(dǎo)電、傳熱能力僅次于銀和銅，延性僅次于金。鋁及其合金能被鑄、輾、擠、鍛、拉或用機(jī)床加工，易于制成筒、管、棒、線、板或箔。 鋁的典型化學(xué)性質(zhì) 缺電子性、親氧性和兩性,氯橋鍵,Sp3雜化,AlCl

2、3二聚分子,2.鋁的冶煉,電解Al2O3,從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過(guò)程 溶解：將鋁土礦溶于NaOH（aq) AlO+ 2NaOH = 2NaAlO（偏鋁酸鈉）+ HO 過(guò)濾：除去殘?jiān)趸瘉嗚F(FeO)、硅鋁酸鈉等 酸化：向?yàn)V液中通入過(guò)量CO. NaAlO+ CO+ 2HO = Al(OH)+ NaHCO,過(guò)濾、灼燒 Al(OH) 2Al(OH)=高溫= AlO+ 3HO 電解：2AlO(l)=通電= 4Al + 3O,1.氧化鋁 氧化鋁為白色無(wú)定形粉末，它是離子晶體，熔點(diǎn)高，硬度大。根據(jù)制備方法不同，又有多種變體，常見(jiàn)的有-Al2O3和-Al2O3,2. 氫氧化鋁 氫氧化鋁的性質(zhì),Al(OH)3在

3、不同pH的堿性溶液中的溶解度是不同的,Al(OH)3的溶解度s-pH圖,pH4.78.9,Al(OH)3(s)+3H+ Al 3+ +3H2O Al(OH)3(s)+OH- Al (OH)4,3.鋁鹽 1鋁的鹵化物,無(wú)水AlCl3 400時(shí)，氯化鋁以雙聚分子Al2Cl6 存在800時(shí)雙聚分子才完全分解為單分子,制備,水合三氯化鋁(AlCl36H2O) 無(wú)色結(jié)晶，工業(yè)級(jí)AlCl36H2O呈淡黃色，吸濕性強(qiáng)，易潮解同時(shí)水解。 用作精密鑄造的硬化劑、凈化水的凝聚劑以及木材防腐及醫(yī)藥等方面,2硫酸鋁和礬 硫酸鋁Al2(SO4)3 無(wú)水硫酸鋁為白色粉末，從飽和溶液中析出的白色針狀結(jié)晶為Al2(SO4)3

4、18H2O。受熱時(shí)會(huì)逐漸失去結(jié)晶水，至250失去全部結(jié)晶水。約600時(shí)即分解成Al2O3。易溶于水，水解呈酸性,制備: 2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2 礬： Al2(SO4)3與鉀、鈉、銨的硫酸鹽形成的復(fù)鹽稱礬。 組成為M(I)2SO4M(III)2(SO4)324H2O的化合物均為礬，M(I)可以是K +,Na+或NH4+, M(III)可以是Al 3+，Cr 3+或Fe 3+等,鋁鉀礬 K2SO4Al2(SO4)324H20 俗稱明礬，易溶于水，水解生成Al(OH)3或堿式鹽的膠狀沉淀。明礬被廣泛用于水的凈化等,三錫 鉛 錫 錫是銀白色金屬，質(zhì)軟，熔點(diǎn)低。富有展性。銀光閃閃

5、的錫箔，曾經(jīng)是優(yōu)良的包裝材料。錫在空氣中不易被氧化，能長(zhǎng)期保持其光澤。食品工業(yè)的罐頭盒多由它（馬口鐵：鍍錫鐵）制耐腐蝕，價(jià)格便宜，又無(wú)毒,錫的同素異形體,白錫 白錫是最常見(jiàn)和最穩(wěn)定的。在 13.2 以從白錫到灰錫是一個(gè)十分緩慢的轉(zhuǎn)變過(guò)程。 如果溫度過(guò)于低，達(dá)到 -48 時(shí)其轉(zhuǎn)變速度急劇增大，頃刻間白錫變成粉末狀的灰錫“錫疫”。,錫的主要用途： 大量用于制造合金：焊錫、保險(xiǎn)絲等低熔點(diǎn)合金；鉛字： Pb，Sb，Sn的合金；青銅：Cu，Sn合金。 錫的化學(xué)性質(zhì) ： 錫是A族元素，價(jià)層電子結(jié)構(gòu)分別為5s25p2，能形成+2，+4兩種氧化值的化合物。錫屬于中等活潑金屬，與鹵素、硫等非金屬可以直接化合,鉛

6、 鉛是很軟的重金屬，用手指甲就能在鉛上刻痕。新切開(kāi)的斷面很亮，但不久就會(huì)鈍化變暗生成一層致密的堿式碳酸鉛；鉛能擋住 X 射線和核裂變射線,主要用途： 制作鉛玻璃、鉛圍裙和放射源容器等防護(hù)用品；在化學(xué)工業(yè)中常用鉛作反應(yīng)器的襯里； 鉛大量用于制造合金：焊錫、保險(xiǎn)絲； 鉛字：Pb，Sb，Sn合金組成， 青銅：Cu，Sn合金； 蓄電池的極板：Pb，Sb合金等,值得注意！ 鉛及鉛的化合物都是有毒物質(zhì)，并且進(jìn)入人體后不易排出而導(dǎo)致積累性中毒，所以食具、水管等不可用鉛制造。 鉛的化學(xué)性質(zhì) Pb為A族元素，價(jià)層電子結(jié)構(gòu)分別為6s26p2，能形成+2，+4兩種氧化值的化合物。鉛屬于中等活潑金屬，與鹵素、硫等非金

7、屬可以直接化合,錫、鉛的化合物 (1)錫、鉛氧化物及其水合物的酸堿性,例如：Sn(OH)2溶于酸、堿的反應(yīng)： Sn(OH)2+2HClSnCl2+2H2O Sn(OH)2+2NaOHNa2Sn(OH)4 或 Sn(OH)2+2NaOH Na2SnO2+2H2O,2) 錫、鉛化合物的氧化還原性 Sn() 是典型的還原劑，在堿性介質(zhì)中的還原性更強(qiáng)，因此用于鑒定Sn 2+，Hg 2+和Bi(,Pb() 是強(qiáng)氧化劑，在酸性溶液中使用，效果顯著。它能把Mn()氧化成Mn(,2錫的化合物 （1）氯化物 氯化亞錫 (SnCl22H2O) 氯化亞錫為無(wú)色晶體，熔點(diǎn)僅37.7。在熔化的同時(shí)，被自身的結(jié)晶水所水解

8、，生成堿式鹽和鹽酸。在空氣中逐漸被氧化成不溶性的氯氧化物,SnCl2溶于水并隨即水解： SnCl2+H2O =Sn(OH)Cl（白色）+HCl 在配制其溶液時(shí)，須加鹽酸以抑止水解，還需要加入少量金屬錫粒，以防氧化。 SnCl2是有機(jī)合成中重要的還原劑，也是常用的分析試劑,四氯化錫(SnCl4) 無(wú)水四氯化錫(又名氯化高錫)為無(wú)色液體，在潮濕空氣中因水解產(chǎn)生錫酸，并釋出HCl而呈現(xiàn)白煙。無(wú)水四氯化錫有毒并有腐蝕性，工業(yè)上用作媒染劑和有機(jī)合成的氯化催化劑,制備SnCl4 在一密閉鐵制容器中將錫加熱熔融后，通入氯氣，此時(shí)氧化-還原反應(yīng)交替進(jìn)行,鉛的化合物 一氧化鉛(PbO) 俗稱黃丹、密陀僧，有黃色

9、及紅色兩種變體。用空氣氧化熔融的鉛得到黃色變體，在水中煮沸立即轉(zhuǎn)變成紅色變體。 PbO用于制造鉛白粉、鉛皂，在油漆中作催干劑。PbO具有兩性，能與HNO3或NaOH作用可以分別得到Pb(NO3)2和Na2PbO2,二氧化鉛(PbO2) 是棕黑色固體，加熱時(shí)逐步分解為低價(jià)氧化物(Pb2O3，Pb3O4，PbO)和氧氣。 PbO2在酸性介質(zhì)中具有強(qiáng)氧化性，PbO2遇有機(jī)物易引起燃燒或爆炸；與硫、磷等一起摩擦可以燃燒。它是鉛蓄電池的陽(yáng)極材料，也是火柴制造業(yè)的原料,制備PbO2： 工業(yè)上用PbO在堿性溶液中通入氯氣制?。?PbO+2NaOH+Cl2PbO2+2NaCl+H2O,四氧化三鉛(Pb3O4)

10、 俗稱鉛丹，是鮮紅色固體，它可以看作正鉛酸的鉛鹽Pb2(PbO4)或復(fù)合氧化物2PbOPbO2。鉛丹的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常用作防銹漆；水暖管工使用的紅油也含有鉛丹。 Pb3O4與熱的稀HNO3作用，只能溶出總鉛量的2/3： Pb3O4+ 4HNO32Pb（NO3）2+ PbO2+2H2O,2）鉛Pb(）鹽 多數(shù)難溶，廣泛用于顏料或涂料。 如：PbCrO4是一種常用的黃色顏料（鉻黃)；Pb2(OH)2CrO4為紅色顏料； PbSO4制白色油漆； 可溶性的鉛鹽有兩種： Pb（NO3）2和Pb（Ac）2,制備難溶鉛鹽的原料,Pb(NO3)2制備各種難溶鉛鹽,含鉛廢水的處理 鉛和可溶性鉛鹽毒性： 鉛的中毒

11、作用緩慢，但會(huì)逐漸積累在體內(nèi)，一旦表現(xiàn)中毒，則較難治療。它對(duì)人體的神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)都有嚴(yán)重危害。典型癥狀是食欲不振，精神倦怠和頭疼,含鉛廢水的處理： 一般采用沉淀法處理，以石灰或純堿作沉淀劑，使廢水中的鉛生成Pb(OH)2或PbCO3沉淀而除去。鉛的有機(jī)化合物可用強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂除去。國(guó)家允許廢水中鉛的最高排放濃度為1.0 mgL-1(以Pb計(jì),第四節(jié) 砷 銻 鉍 砷、銻、鉍的單質(zhì) As，Sb，Bi，其原子的次外層都有18個(gè)電子，在性質(zhì)上彼此更為相似，有砷分族之稱。 As，Sb，Bi都是親硫元素，在自然界主要以硫化物礦存在。如雄黃(As4S4)、雌黃(As2S3)、輝銻礦Sb2S3)、輝

12、鉍礦(Bi2S3)等,As，Sb，Bi與A族元素生成的金屬間化合物，如砷化鎵(GaAs)、銻化鎵(GaSb)、砷化銦(InAs)等都是優(yōu)良的半導(dǎo)體材料,As，Sb，Bi的化學(xué)性質(zhì)不太活潑，但與鹵素中的氯能直接作用。在常見(jiàn)無(wú)機(jī)酸中只有HNO3和它們有顯著的化學(xué)反應(yīng)。所得產(chǎn)物各不相同 ： 3 As+5HNO3+2H2O3H3AsO4+5NO 6Sb+10HNO3+3xH2O 3Sb2O5xH2O +10NO +5H2O Bi+6HNO3 Bi(NO3)3+3NO2 + 3H2O,砷、銻、鉍的化合物 1概述 (1) 砷、銻、鉍的氧化物和氫氧化物的酸堿性 As，Sb，Bi都有氧化值為+3和+5的兩個(gè)系

13、列氧化物。 As()和Sb()的氧化物和氫氧化物都是兩性物質(zhì)，而Bi2O3和Bi(OH)3卻只表現(xiàn)出堿性，它們只溶于酸而不與堿作用。 As()，Sb()，Bi()的氧化物和氫氧化物都是兩性偏酸的化合物,As、Sb、Bi化合物性質(zhì)遞變規(guī)律,2) 砷、銻、鉍化合物的氧化還原性 +5氧化值化合物的氧化性按As，Sb，Bi的順序遞增,3) 硫化物的難溶性和酸堿性 硫化物的難溶 +3，+5氧化值M2S3和M2S5硫化物Bi()不能生成Bi2S5，均難溶于6 molL-1 HCl中。且有顏色。主要應(yīng)用在醫(yī)藥、橡膠、顏料、火柴及焰火等工業(yè),硫化物酸堿性 As，Sb的硫化物亦表現(xiàn)出兩性 。 例如： As2S3

14、+3Na2S2Na3AsS3（硫代亞砷酸鈉） As2S5+3Na2S2Na3AsS5 （硫代砷酸鈉） 相應(yīng)的硫代酸鹽不穩(wěn)定，遇酸即分解,2砷的化合物 砷的化合物多數(shù)有毒，常見(jiàn)的砷化物有As2O3和Na3AsO3。 三氧化二砷(As2O3) 俗稱砒霜，白色粉末，微溶于水，劇毒(對(duì)人的致死量為0.10.2 g)。用作防腐劑、農(nóng)藥，玻璃、陶瓷工業(yè)的去氧劑和脫色劑,As2O3的特征性質(zhì)：兩性和還原性。 兩性表現(xiàn)在As2O3既可與酸作用，也可與堿作用,亞砷酸鈉(Na3AsO3) 白色粉末，易溶于水，溶液呈堿性。為警惕其毒性，工業(yè)品常染上藍(lán)色，曾被用作除草劑。皮革防腐劑、有機(jī)合成的催化劑等。 制備: As2O3+6NaOH2Na3AsO3+3H2O,3銻的化合物 (1)銻的氯化物 SbCl3 為白色固體遇水都會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水解。熔點(diǎn)79，燒蝕性極強(qiáng)，沾在皮膚上立即起皰，有毒。用作有機(jī)合成的催化劑、織物阻燃劑、媒染劑及醫(yī)藥等,SbCl5 為無(wú)色液體，遇水都會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈水解熔點(diǎn)35，在空氣中發(fā)煙，主要用作有機(jī)合成的氯化催化劑。 制備銻的氯化物 氯氣和金屬銻直接合成的。反應(yīng)會(huì)出現(xiàn)氧化-還原的反復(fù)過(guò)程： Sb SbCl5 SbCl3 Sb