21章p区金属.ppt

* * [ 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 ns2np1~4 p区金属的特性： ①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。 ② 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。 ③ p区金属元素常有两种氧化态，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) ④ Tl+性质与MⅠA+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： ①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。 Al + O2 Al2O3 (高温陶瓷) ②铝的两性 4Al+3TiO2+3C 2Al2O3 ＋ 3TiC 8Al+3Fe3O4=4Al2O3+9Fe ΔrHθ=-3330KJ·mol-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： 与酸反应： Al + H+ Al3++ H2 Al+H2SO4(浓热） Al2SO4+SO2+H2O 与碱反应：Al+OH- +H2O Al(OH)4- +H2 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： α(六方)、γ(立方)、β(无定形)、χ(立方)、η(立方尖晶石)、δ(正交)、κ(正交)、θ(单斜)。 3、氧化铝的化学活性： 2、生成： 1500K 灼烧 AlO(OH) △ -H2O α- Al2O3 ：刚玉，硬度大、密度大、熔点高，不溶于水、酸、碱。 γ- 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。 α- Al2O3+3K2S2O7=3K2SO4+Al2（SO4）3 熔 红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+, Ti4+) 黄玉/黄晶(Fe3+) 3、氢氧化铝 通式为Al2O3·xH2O，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。 β—A12O3，它有离子传导能力（允许Na+通过），以β—铝矾土为电解质制成钠-硫蓄电池 。 用β—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]-或[Al(OH)6]3- 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(OH)3+ OH- [Al(OH)4]- 两性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2O [Al(H2O)6]3++H2O ? [Al(OH)(H2O)5]2+ + H+3O 铝酸