无机化学第九章主族金属元素(二)铝锡铅砷锑铋课件.ppt

1、第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 第一节 p区元素概述第二节 铝第三节 锡 铅第四节 砷 锑 铋学习指南习题 习题参考答案第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 本章重点本章重点：v1.金属铝、铝的氧化物、铝的氢氧化物及其铝盐的性质。v2.锡和铅单质及其重要化合物的性质。v3.砷锑铋单质及其重要化合物性质变化规律。本章难点：本章难点：v1.铝的亲氧性和它的单质及其化合物的两性。v2.二价锡的还原性和水解性。v3.二氧化铅的氧化性。v4.硫化物的难溶性和特定的颜色。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二

2、二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 N和P典型的非金属元素，As半(准)金属，Sb和Bi为金属元素。AA，同周期元素原子金属性渐弱，非金属性渐强(稀有气体除外)，故F为最强的非金属元素。同族元素自上而下，金属性逐渐增强，非金属性渐弱；其最高正氧化值均等于价层电子数。第一节第一节 P P区元素概述区元素概述 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 第二节第二节 铝铝 金属铝 1.铝的性质 纯铝是银白色的轻金属，无毒，富有延展性，具有很高的导电、传热性和抗腐蚀性，无磁性，

3、不发生火花放电。在金属中，铝的导电、传热能力仅次于银和铜，延性仅次于金。铝及其合金能被铸、辗、挤、锻、拉或用机床加工，易于制成筒、管、棒、线、板或箔。铝的典型化学性质 缺电子性、亲氧性和两性。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 氯原子氯原子铝原子铝原子AlClAlCl3 3二聚分子构型二聚分子构型第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 铝的两性第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 2

4、.2.铝的冶炼铝的冶炼电解Al2O3第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 氧化铝和氢氧化铝 氧化铝为白色无定形粉末，它是离子晶体，熔点高，硬度大。根据制备方法不同，又有多种变体，常见的有-Al2O3和-Al2O3。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 2.氢氧化铝氢氧化铝的性质Al(OH)3在不同pH的碱性溶液中的溶解度是不同的 氢氧化铝的制取和两性第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 Al(OH)3的溶解度的溶解度s-pH图图 pH4.78.9Al(OH)3(s

5、)+3H+Al 3+3H2OAl(OH)3(s)+OH-Al(OH)4-第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 铝盐 1.铝的卤化物第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 无水AlCl3 400时，氯化铝以双聚分子Al2Cl6 存在800时双聚分子才完全分解为单分子。氯原子氯原子铝原子铝原子AlClAlCl3 3二聚分子构型二聚分子构型制备：第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 水合三氯化铝(AlCl36H2O)无色结晶，工业级AlCl36H2O呈淡黄色，吸湿性强，易

6、潮解同时水解。用作精密铸造的硬化剂、净化水的凝聚剂以及木材防腐及医药等方面。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 2.硫酸铝和矾硫酸铝Al2(SO4)3 无水硫酸铝为白色粉末，从饱和溶液中析出的白色针状结晶为Al2(SO4)318H2O。受热时会逐渐失去结晶水，至250失去全部结晶水。约600时即分解成Al2O3。易溶于水，水解呈碱性。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 制备:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2矾：Al2(SO4)3与钾、钠、铵的硫酸盐形成的复盐称矾。组成为M(I)2SO4M(

7、III)2(SO4)324H2O的化合物均为矾，M(I)可以是K+,Na+或NH4+,M(III)可以是Al 3+，Cr 3+或Fe 3+等。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 铝钾矾 K2SO4Al2(SO4)324H20 俗称明矾，易溶于水，水解生成Al(OH)3或碱式盐的胶状沉淀。明矾被广泛用于水的净化明矾净化水明矾。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 第三节 锡 铅 锡、铅的单质 锡 锡是银白色金属，质软，熔点低。富有展性。银光闪闪的锡箔，曾经是优良的包装材料。锡在空气中不易被氧化，能长期保持其

8、光泽。食品工业的罐头盒多由它（马口铁：镀锡铁）制耐腐蚀，价格便宜，又无毒。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 锡的同素异形体白锡 白锡是最常见和最稳定的。在 13.2 以从白锡到灰锡是一个十分缓慢的转变过程。如果温度过于低，达到-48 时其转变速度急剧增大，顷刻间白锡变成粉末状的灰锡。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 锡制品处在极端寒冷的地方会遭到毁坏就是这个缘故，这种现象称为“锡疫”。锡的主要用途：大量用于制造合金：焊锡、保险丝等低熔点合金；铅字：Pb，Sb，Sn的合金；青铜：Cu，Sn合金。锡的化

9、学性质 锡是A族元素，价层电子结构分别为5s25p2，能形成+2，+4两种氧化值的化合物。锡属于中等活泼金属，与卤素、硫等非金属可以直接化合。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 铅 铅是很软的重金属，用手指甲就能在铅上刻痕。新切开的断面很亮，但不久就会钝化变暗生成一层致密的碱式碳酸铅；铅能挡住 X 射线和核裂变射线。主要用途：制作铅玻璃、铅围裙和放射源容器等防护用品；在化学工业中常用铅作反应器的衬里；铅大量用于制造合金：焊锡、保险丝；铅字：Pb，Sb，Sn合金组成，青铜：Cu，Sn合金；蓄电池的极板：Pb，Sb合金等。第九章第九章 主族金属元素主族

10、金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 值得注意值得注意！铅及铅的化合物都是有毒物质，并且进入人体后不易排出而导致积累性中毒，所以食具、水管等不可用铅制造。铅的化学性质 Pb为A族元素，价层电子结构分别为6s26p2，能形成+2，+4两种氧化值的化合物。铅属于中等活泼金属，与卤素、硫等非金属可以直接化合。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 锡铅与酸碱的反应第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 锡、铅的化合物 1.概述(1)锡、铅氧化物及其水合物的酸碱性第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二

11、二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 例如：Sn(OH)2溶于酸、碱的反应：Sn(OH)2+2HClSnCl2+2H2O Sn(OH)2+2NaOHNa2Sn(OH)4 或 Sn(OH)2+2NaOH Na2SnO2+2H2O (2)锡、铅化合物的氧化还原性 Sn()是典型的还原剂，在碱性介质中的还原性更强，因此用于鉴定Sn 2+，Hg 2+和Bi()。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 Pb()是强氧化剂，在酸性溶液中使用，效果显著。它能把Mn()氧化成Mn()；第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋

12、2.锡的化合物（1）氯化物氯化亚锡 (SnCl22H2O)氯化亚锡为无色晶体，熔点仅37.7。在熔化的同时，被自身的结晶水所水解，生成碱式盐和盐酸。在空气中逐渐被氧化成不溶性的氯氧化物。SnCl2溶于水并随即水解：SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl（白色）+HCl 在配制其溶液时，须加盐酸以抑止水解，还需要加入少量金属锡粒，以防氧化。SnCl2是有机合成中重要的还原剂，也是常用的分析试剂。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 四氯化锡(SnCl4)无水四氯化锡(又名氯

13、化高锡)为无色液体，在潮湿空气中因水解产生锡酸，并释出HCl而呈现白烟。无水四氯化锡有毒并有腐蚀性，工业上用作媒染剂和有机合成的氯化催化剂。制备SnCl4 在一密闭铁制容器中将锡加热熔融后，通入氯气，此时氧化-还原反应交替进行：第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 3.铅的化合物 一氧化铅(PbO)俗称密陀僧，有黄色及红色两种变体。用空气氧化熔融的铅得到黄色变体，在水中煮沸立即转变成红色变体。PbO用于制造铅白粉、铅皂，在油漆中作催干剂。PbO具有两性，能与HNO3或NaOH作用可以分别得到Pb(NO3)2和Na2PbO2。二氧化铅(PbO2)是棕黑

14、色固体，加热时逐步分解为低价氧化物(Pb2O3，Pb3O4，PbO)和氧气。PbO2在酸性介质中具有强氧化性，PbO2遇有机物易引起燃烧或爆炸；与硫、磷等一起摩擦可以燃烧。它是铅蓄电池的阳极材料，也是火柴制造业的原料。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 四氧化三铅(Pb3O4)俗称铅丹，是鲜红色固体，它可以看作正铅酸的铅盐Pb2(PbO4)或复合氧化物2PbOPbO2。铅丹的化学性质稳定，常用作防锈漆；水暖管工使用的红油也含有铅丹。Pb3O4与热的稀HNO3作用，只能溶出总铅量的2/3：Pb3O4+4HNO32Pb（NO3）2+PbO2+2H2O制

15、备PbO2：工业上用PbO在碱性溶液中通入氯气制取：PbO+2NaOH+Cl2PbO2+2NaCl+H2O第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 （2）铅Pb(）盐多数难溶，广泛用于颜料或涂料，如：PbCrO4是一种常用的黄色颜料（铬黄)；Pb2(OH)2CrO4为红色颜料；PbSO4制白色油漆；可溶性的铅盐有两种：Pb（NO3）2和Pb（Ac）2。其中Pb（NO3）2尤为重要，它是制备难溶铅盐的原料。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 Pb(NO3)2制备各种难溶铅盐第九章第九章 主族金属元素主族金属元素

16、(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 含铅废水的处理铅和可溶性铅盐毒性：铅的中毒作用缓慢，但会逐渐积累在体内，一旦表现中毒，则较难治疗。它对人体的神经系统、造血系统都有严重危害。典型症状是食欲不振，精神倦怠和头疼。含铅废水的处理：一般采用沉淀法处理，以石灰或纯碱作沉淀剂，使废水中的铅生成Pb(OH)2或PbCO3沉淀而除去。铅的有机化合物可用强酸性阳离子交换树脂除去。国家允许废水中铅的最高排放浓度为1.0 mgL-1(以Pb计)。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 第四节 砷 锑 铋 砷、锑、铋的单质 As，Sb，Bi，其原子的次外层都有18

17、个电子，在性质上彼此更为相似，有砷分族之称。As，Sb，Bi都是亲硫元素，在自然界主要以硫化物矿存在。如雄黄(As4S4)、雌黄(As2S3)、辉锑矿Sb2S3)、辉铋矿(Bi2S3)等。我国锑的蕴藏量居世界第一位。As，Sb，Bi与A族元素生成的金属间化合物，如砷化镓(GaAs)、锑化镓(GaSb)、砷化铟(InAs)等都是优良的半导体材料。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 As，Sb，Bi的化学性质不太活泼，但与卤素中的氯能直接作用。在常见无机酸中只有HNO3和它们有显著的化学反应。但是，所得产物各不相同：3 As+5HNO3+2H2O3H3

18、AsO4+5NO6Sb+10HNO3+3xH2O 3Sb2O5xH2O+10NO+5H2OBi+6HNO3 Bi(NO3)3+3NO2+3H2O第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 砷、锑、铋的化合物 1.概述(1)砷、锑、铋的氧化物和氢氧化物的酸碱性 As，Sb，Bi都有氧化值为+3和+5的两个系列氧化物。As()和Sb()的氧化物和氢氧化物都是两性物质，而Bi2O3和Bi(OH)3却只表现出碱性，它们只溶于酸而不与碱作用。As()，Sb()，Bi()的氧化物和氢氧化物都是两性偏酸的化合物。(2)砷、锑、铋化合物的氧化还原性 +5氧化值化合物的氧化

19、性按As，Sb，Bi的顺序递增第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 As、Sb、Bi化合物性质递变规律 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 (3)硫化物的难溶性和酸碱性 硫化物的难溶 +3，+5氧化值M2S3和M2S5硫化物Bi()不能生成Bi2S5，均难溶于6 molL-1 HCl中。且有颜色。主要应用在医药、橡胶、颜料、火柴及焰火等工业。卤化物酸碱性 As，Sb的硫化物亦表现出两性。例如：As2S3+3Na2S2Na3AsS3（硫代亚砷酸钠）As2S5+3Na2S2Na3AsS5（硫代砷酸钠）第九章第

20、九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 2.砷的化合物 砷的化合物多数有毒，常见的砷化物有As2O3和Na3AsO3。三氧化二砷(As2O3)俗称砒霜，白色粉末，微溶于水，剧毒(对人的致死量为0.10.2 g)。用作防腐剂、农药，玻璃、陶瓷工业的去氧剂和脱色剂。As2O3的特征性质：两性和还原性。两性表现在As2O3既可与酸作用，也可与碱作用。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 亚砷酸钠(Na3AsO3)白色粉末，易溶于水，溶液呈碱性。为警惕其毒性，工业品常染上蓝色，曾被用作除草剂。皮革防腐剂、有机合成的催化剂等。

21、制备:As2O3+6NaOH2Na3AsO3+3H2O550 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 3.锑的化合物(1)锑的氯化物 SbCl3 为白色固体遇水都会发生强烈水解。熔点79，烧蚀性极强，沾在皮肤上立即起疱，有毒。用作有机合成的催化剂、织物阻燃剂、媒染剂及医药等。阻燃织物第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 SbCl5 为无色液体，遇水都会发生强烈水解熔点35，在空气中发烟，主要用作有机合成的氯化催化剂。制备锑的氯化物 氯气和金属锑直接合成的。反应会出现氧化-还原的反复过程：Sb SbCl5 Sb

22、Cl3 SbCl5 SbCl3所得产品是SbCl3和SbCl5的混合物。Cl2氧化 Sb还原 Cl2氧化 Sb还原 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 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，分别由SbCl3和SbCl5水解制得。例如：为了使水解平衡彻底向右移动，以期获得纯净的Sb2O3(不含水解中间产物)，所采取的措施是：水量要大(将SbCl3徐徐加入大量水中)。反应后期，加入少量氨水，与生成物中的HCl中和，促使平衡彻底向右移动。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 4.4.铋的化合物铋的化合物 第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 Bi(NO3)3鉴定Mn 2+：因为所生成的高锰酸根即使微量，也能使溶液呈紫红色。第九章第九章 主族金属元素主族金属元素(二二)铝铝 锡锡 铅铅 砷砷 碲碲 铋铋 含砷废水的处理 毒性 As及其化合物都是毒品，As()较As()的毒性强；有机砷化物比无机砷化物毒性更强。As的毒性有积累性，并是致癌物质。含砷废水的处理方法