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1、第九章 主族金属元素(二)铝锡铅砷锑铋,本章学习要求：1.金属铝、铝的氧化物、铝的氢氧化物及其铝盐的性质。2.锡和铅单质及其重要化合物的性质。3.砷锑铋单质及其重要化合物性质变化规律。,N和P典型的非金属元素，As半(准)金属，Sb和Bi为金属元素。,一 P区元素概述,二铝 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，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。,氯桥键,Sp3杂化,AlCl3二聚
2、分子,2.铝的冶炼,电解Al2O3,从铝土矿中提取铝反应过程 溶解：将铝土矿溶于NaOH（aq)AlO+2NaOH=2NaAlO（偏铝酸钠）+HO 过滤：除去残渣氧化亚铁(FeO)、硅铝酸钠等 酸化：向滤液中通入过量CO.NaAlO+CO+2HO=Al(OH)+NaHCO,过滤、灼烧 Al(OH)2Al(OH)=高温=AlO+3HO 电解：2AlO(l)=通电=4Al+3O,1.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。,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,Al
3、(OH)3的溶解度s-pH图,pH4.78.9,Al(OH)3(s)+3H+Al 3+3H2OAl(OH)3(s)+OH-Al(OH)4-,3.铝盐 1铝的卤化物,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。,制备：,水合三氯化铝(AlCl36H2O)无色结晶，工业级AlCl36H2O呈淡黄色，吸湿性强，易潮解同时水解。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。,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
4、结晶水。约600时即分解成Al2O3。易溶于水，水解呈酸性。,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(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。,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等。,三锡 铅 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
5、保持其光泽。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。,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“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。,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
6、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。,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。,锡、铅的化合物(1)锡、铅氧化物及其水合物的酸碱性,例如：S
7、n(OH)2溶于酸、碱的反应：Sn(OH)2+2HClSnCl2+2H2OSn(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()。,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()；,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：
8、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。,四氯化锡(SnCl4)无水四氯化锡(又名氯化高锡)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：,铅的化合物 一氧化铅(PbO)俗称黄丹、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
9、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。,制备PbO2：工业上用PbO在碱性溶液中通入氯气制取：PbO+2NaOH+Cl2PbO2+2NaCl+H2O,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
10、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,（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。,制备难溶铅盐的原料,Pb(NO3)2制备各种难溶铅盐,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
11、，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)。,第四节 砷 锑 铋 砷、锑、铋的单质As，Sb，Bi，其原子的次外层都有18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。,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
12、铟(InAs)等都是优良的半导体材料。,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。所得产物各不相同：3 As+5HNO3+2H2O3H3AsO4+5NO6Sb+10HNO3+3xH2O 3Sb2O5xH2O+10NO+5H2OBi+6HNO3 Bi(NO3)3+3NO2+3H2O,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。A
13、s()，Sb()，Bi()的氧化物和氢氧化物都是两性偏酸的化合物。,As、Sb、Bi化合物性质递变规律,(2)砷、锑、铋化合物的氧化还原性+5氧化值化合物的氧化性按As，Sb，Bi的顺序递增,(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。,硫化物酸碱性 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）相应的硫代酸盐不稳定，遇酸即分解。,2砷的化合
14、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。,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。制备:As2O3+6NaOH2Na3AsO3+3H2O,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
15、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。,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 SbCl3 SbCl5 SbCl3,所得产品是SbCl3和SbCl5的混合物。,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。,4.铋的化合物,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。,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：,习题：P207 1、4、9,
