1、 基本要求 1掌握Al、Sn、Pb的单质及其化合物的性质，了解其用途。 2了解锗分族、镓分族元素及其化合物性质变化规律。 3了解铝的冶炼原理及方法。 4. 掌握周期表中的对角线关系, 惰性电子对效应.,第21章 p区金属,21-1 p区金属概述周期系p区共包括10种金属元素：Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Po .其中Po为放射性元素。价电子构型为 ns2np14 p区金属的特性： 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。, Tl、Pb和Bi的金属性较强，其它的单质、氧化物及其水合物均表现出两性。, p区金属元素常有两种氧化态
2、，且其氧化值相差为2；高价氧化态化合物多数为共价化合物，低氧化态的化合物中部分离子性较强。,21-2 铝 镓分族 21-2-1、铝及其化合物 一、单质铝的冶炼及性质 1、铝的冶炼(自学), Tl+性质与MA+及Ag+相近。P.677,2 . 铝的性质,（1）物理性质:,铝银白色，延展性、导电性、导热性较好。铝质很轻. 所有金属中熔沸点相差最大的金属是镓（m.p 302.8K, b.P 2676k),铝的用途: 电讯器材、建筑设备、电器设备的制造 以及特殊材料的制备。,（2）化学性质：,铝的亲氧性 铝是亲氧元素，反应时会大量放热,因此是冶金上常用的还原剂，在冶金学上称为铝热法。,(高温陶瓷),铝
3、的两性,8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe rH=-3330KJmol-1,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：,但是铝在冷的浓硫酸及稀、浓硝酸中被钝化，所以常用铝桶装运浓硫酸、浓硝酸等化学试剂。,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腐蚀。,二、铝的氧化物及其水合物 1、氧化铝的存在形式 Al2O3约有八种变体： (六方)、(立方)、(无定形)、(立方)、(立方尖晶石)、(正交)、(正交)、(单斜)。,3、氧化铝的化学活性：,2、生成：,- Al2O3 ：
4、刚玉，硬度大、密度大、熔点高，不溶于水、酸、碱。 - Al2O3 ：活性氧化铝，硬度小、质轻，可溶于酸、碱，可作为吸附剂、催化剂载体。,有些氧化铝晶体透明，因含有杂质而呈现鲜明颜色。,红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+, Ti4+) 黄玉/黄晶(Fe3+),3、氢氧化铝 通式为Al2O3xH2O，习惯Al(OH)3。 经放置转变成偏氢氧化铝： Al(OH)3 AlO(OH) + H2O 性质：两性偏碱。,A12O3，它有离子传导能力（允许Na+通过），以铝矾土为电解质制成钠-硫蓄电池 。,用A12O3陶瓷做电解食盐水的隔膜生产烧碱，有产品纯度高，公害小的特点。,在碱性溶液中存在Al(OH)4
5、-或Al(OH)63- 简便书写为,三、铝盐和铝酸盐 1、铝盐和铝酸盐的形成及水解性： 铝盐：Al3+离子水合能力强，高度溶剂化，形成Al(H2O)63+水合离子。 重要性质：水解。,Al(H2O)63+H2O Al(OH)(H2O)52+ + H+3O,铝酸盐：铝酸根形式是Al(OH)4-，习惯写成AlO2-,铝酸盐水解使溶液显碱性： Al(OH) 4 - Al(OH) 3 + OH -, Al(OH)2(H2O)4+ + 2H+3O, Al(OH)3(H2O)3+ 3H+3O,2、几种重要的盐 (1)、卤化物 AlX3中只有AlF3是离子型化合物，其余都是共价型化合物。,2NaAl(OH)
6、 4 + CO 2 2Al(OH) 3 + Na 2 CO 3 + H 2 O,NaAl(OH) 4 + NH4Cl Al(OH) 3 +NH3+ Na Cl + H 2 O,AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3,离子键 共价键,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。,3C- 4e氯桥键,水解剧烈：,潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl。,白烟为NH4Cl,用干法合成AlCl3：,(2)、碱式氯化铝 AlCl3水解中间产物Al(OH)Cl2、Al(OH)2Cl聚合的产物。 (3)、硫酸铝和明矾 制备：见书675页的反应，分别得到纯净和含杂质的
7、有18个结晶水的硫酸盐。 硫酸铝能形成明矾： K Al (SO4)212H2O。 明矾用于净水。 21-2-2 周期表中的对角线关系(自学) 提示：原因在于离子极化能力的相似。,铝和铍的相似性1两者都是活泼金属，它们的电极电势值很相近，0（Be2+Be） - 1.85伏、0（A13+/Al ） = - 1.706V2两者都是两性元素，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。 6Be2C象A14C3与水反应而生成甲烷 。,21-2-3 镓分族(自学) 21-3 锗分族 锗、锡、铅(与As、Sb、Bi相似)的离子是18或18+2电子构
8、型的离子，化合物中，极化作用显著，难溶、有颜色。 铅受惰性电子对效应影响显著。 21-3-1、锗、锡、铅的存在和冶炼 a、存在形式：氧化物和硫化物。 b、制备： Sn、Pb由氧化物或硫化物还原：,SnO2 Sn,PbS PbO Pb,或PbS Pb,Ge可作半导体材料，制备较复杂。,GeS 2,GeO2,GeCl4,GeO2xH2O,Ge(高纯),Ge(超纯),涉及反应见书678页。,21-3-2 锗、锡、铅的单质一、结构： Ge的晶体结构为金刚石型。,Sn：灰锡(型，金刚石型)、白锡(型，四方晶系)、脆锡(型，正交晶系)； Pb:是金属晶体，面心立方堆积。二、性质：,(1)与水的反应 三者都
9、不与水反应。P679.表21-5 2Pb+O2+2H2O2Pb(OH)2,.与氧的反应：,在通常条件下，空气中铅能被氧化。空气中的氧对锗和锡都无影响。在高温下都能与氧反应而生成氧化物。,(3)与酸的反应： 非氧化性的酸：Sn、Pb反应生成+2氧化态化合物； 氧化性的酸：Ge、Sn生成+4氧化态的化合物，Pb生成+2氧化态化合物。,Sn + 2HCl(浓) = SnCl2 + H2 Pb + 2HCl PbCl2+ H2(反应不易发生) Pb + 4HCl(浓) H2PbCl4 + H2,Pb+H2SO4(稀) = PbSO4 +H2(反应不易发生),Pb+3H2SO4(浓) = Pb(HSO4
10、)2+SO2+2H2O,Sn+4HNO3(浓) = H2SnO3+4NO2+H2O,4Sn(过量)+10HNO3(冷稀) = 4Sn(NO3)2 +NH4NO3 +3H2O,(4)与碱的反应： Ge+2OH-+H2OGeO32-+2H2 Sn+2NaOH+2H2O=Na2Sn(OH)4+H2 Pb+NaOH+2H2O=NaPb(OH)3+H2,因Pb(NO3)2不溶于浓硝酸,所以配制其溶液时常用Pb与稀硝酸发生反应。,3Pb+8HNO3(稀) = 3Pb(NO3)2 +2NO+4H2O,21-3-3、锗、锡、铅的化合物 一、氧化物和氢氧化物 两类：MO和M(OH)2、MO2和M(OH)4 。
11、共性：显两性，不溶于水。 酸碱性： GeO SnO PbO Ge(OH)2 Sn(OH)2 Pb(OH)2 两性 两性略偏碱 两性偏碱 GeO2 SnO2 PbO2 Ge(OH)4 Sn(OH)4 Pb(OH)4 弱酸性 两性偏酸 两性略偏酸,碱性增强,酸性增强,1、氧化物 a、锡的氧化物 P.681 SnO2是主要的氧化物( 通常难溶于酸或碱) 。 b、铅的氧化物 形式：PbO、PbO2、Pb2O3、Pb3O4。 PbO(密陀僧) ： 两种变体(红色四方晶体、黄色正交晶体)。两性偏碱。,Pb2O3：橙色 可看作：PbOPbO2,PbO2 ：,Pb3O4-铅丹：鲜红色 可看作：,两性化合物，但
12、酸性大于碱性,为强氧化剂。,PbO2+2NaOH+2H2O=Na2Pb(OH)6,棕黑色,HNO3或HAc,H+,放置,H+,适量OH-,不溶于酸或碱,2、氢氧化物,A、M(OH)2：,亚锡酸根是一种好的还原剂，它在碱性介质中容易转变为锡酸根离子。 例如 : 3Na2SnO2+2BiC13+6NaOH,2Bi+3Na2SnO3+6NaCl+3H2O,B、M(OH)4： Ge(OH)4制备：GeCl4+3H2O=H2GeO3+4HCl Sn(OH)4存在形态： 无定形态(型)、晶态(型)。 制备：P.684 SnCl4水解或与碱反应(无定形态)； SnCl4高温水解或Sn单质与HNO3反应(晶态
13、)。 -锡酸是-锡酸的聚合体： 5H2SnO3 () (SnO)5(OH)10 (),性质： -锡酸显化学活性，-锡酸显化学惰性。 二、卤化物 基本性质见书726页表18-6。 较为重要的是SnCl2、PbCl2，分别介绍。 A、SnCl2： a、制备：Sn或SnO溶于HCl而得。 b、性质： 水解： SnCl2+ H2O Sn(OH)Cl + HCl 配制SnCl2溶液,必须加盐酸和锡粒。,还原性： Sn4+/ Sn2+=0.151V O2/H2O=1.23V 2Sn2+ + O2 + 4H+ 2Sn4+ + 2H2O Sn2+溶液中加入Sn单质： Sn + Sn4+ 2Sn2+ 检验Sn2
14、+及Hg2+： 2HgCl2+SnCl2 SnCl4 + Hg2Cl2(白) SnCl2过量时： Hg2Cl2+SnCl2 SnCl4 + 2Hg(黑) B、PbCl2： a、制备：PbO溶于HCl而得。,b、溶解性：,PbCl2难溶于冷水,易溶于热水； PbCl2+2HClH2PbCl4 . C、 PbI2： 黄色丝状有亮光的沉淀，易溶于沸水； PbI2+2KIK2Pbl4,D、MX4,SnS(棕) SnS2(黄) PbS(黑),SnS + 4HCl H2SnCl4 + H2SPbS + 4HCl H2PbCl4 + H2SSnS2 + 6HCl H2SnCl6 +2H2S,PbS2,均不溶于稀盐酸配位溶解(浓HCl),三、硫化物 (自学),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,四、铅的一些含氧酸盐 (自学),Pb2+的鉴定：,PbCrO4溶于过量的碱，此点与黄色BaCrO4有别。,2PbCrO4+2H+=2Pb2+Cr2O72-+H2O,PbCrO4+3OH-=Pb(OH)3-+CrO42-,小结如下：,作业 P.695： 4、6、7、8、9、12、14,
