1、第九章第九章 主族金屬元素主族金屬元素(二二) 鋁錫鉛砷銻鉍鋁錫鉛砷銻鉍本章學習要求：本章學習要求：1.金屬鋁、鋁的氧化物、鋁的氫氧化物及其鋁鹽金屬鋁、鋁的氧化物、鋁的氫氧化物及其鋁鹽的性質(zhì)。的性質(zhì)。2.錫和鉛單質(zhì)及其重要化合物的性質(zhì)。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。砷銻鉍單質(zhì)及其重要化合物性質(zhì)變化規(guī)律。 N和和P典型的非金屬元素，典型的非金屬元素，As半半(準準)金屬，金屬，Sb和和Bi為金屬元素。為金屬元素。一一 P區(qū)元素概述區(qū)元素概述 二二鋁鋁 1.鋁的性質(zhì)鋁的性質(zhì) 純鋁是銀白色的輕金屬，無毒，富有延展性，純鋁是銀白色的輕金屬，無毒，富有延展性

2、，具有很高的導電、傳熱性和抗腐蝕性，無磁性，不具有很高的導電、傳熱性和抗腐蝕性，無磁性，不發(fā)生火花放電。發(fā)生火花放電。 在金屬中，鋁的導電、傳熱能力僅次于銀和在金屬中，鋁的導電、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、銅，延性僅次于金。鋁及其合金能被鑄、輾、擠、鍛、拉或用機床加工，易于制成筒、管、棒、線、鍛、拉或用機床加工，易于制成筒、管、棒、線、板或箔。板或箔。 鋁的典型化學性質(zhì)鋁的典型化學性質(zhì) 缺電子性、親氧性和兩性。缺電子性、親氧性和兩性。 氯原子氯原子鋁原子鋁原子AlClAlCl3 3二聚分子構(gòu)型二聚分子構(gòu)型Al AlClClClClClCl氯橋鍵Sp3雜化AlC

3、lAlCl3 3二聚分子二聚分子2.鋁的冶煉鋁的冶煉電解電解Al2O3從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過程從鋁土礦中提取鋁反應(yīng)過程 溶解：將鋁土礦溶于溶解：將鋁土礦溶于NaOH（aq) Al O + 2NaOH = 2NaAlO （偏鋁酸鈉）（偏鋁酸鈉）+ H O 過濾：除去殘渣氧化亞鐵過濾：除去殘渣氧化亞鐵(Fe O )、硅鋁酸鈉等、硅鋁酸鈉等 酸化：向濾液中通入過量酸化：向濾液中通入過量CO . NaAlO + CO + 2H O = Al(OH) + NaHCO 過濾、灼燒過濾、灼燒 Al(OH) 2Al(OH) =高溫高溫= Al O + 3H O 電解：電解：2Al O (l)=通電通電= 4A

4、l + 3O 1.氧化鋁氧化鋁 氧化鋁為白色無定形粉末，它是離子晶體，氧化鋁為白色無定形粉末，它是離子晶體，熔點高，硬度大。根據(jù)制備方法不同，又有多種熔點高，硬度大。根據(jù)制備方法不同，又有多種變體，常見的有變體，常見的有-Al2O3和和-Al2O3 。2. 氫氧化鋁氫氧化鋁氫氧化鋁的性質(zhì)氫氧化鋁的性質(zhì)Al(OH)3在不同在不同pH的堿性溶液中的溶解度是不同的的堿性溶液中的溶解度是不同的 Al(OH)3的溶解度的溶解度s-pH圖圖 pH4.78.9Al(OH)3(s)+3H+ Al 3+ +3H2OAl(OH)3(s)+OH- Al (OH)4-3. 鋁鹽鋁鹽 1 鋁的鹵化物鋁的鹵化物無水無水A

5、lCl3 400時，氯化鋁以雙聚分子時，氯化鋁以雙聚分子Al2Cl6 存在存在800時雙聚分子才完全分解為單分子。時雙聚分子才完全分解為單分子。氯原子氯原子鋁原子鋁原子AlClAlCl3 3二聚分子構(gòu)型二聚分子構(gòu)型制備：制備：水合三氯化鋁水合三氯化鋁(AlCl36H2O) 無色結(jié)晶，工業(yè)級無色結(jié)晶，工業(yè)級AlCl36H2O呈淡黃色，吸呈淡黃色，吸濕性強，易潮解同時水解。濕性強，易潮解同時水解。 用作精密鑄造的硬化劑、凈化水的凝聚劑以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。及木材防腐及醫(yī)藥等方面。2硫酸鋁和礬硫酸鋁和礬硫酸鋁硫酸鋁Al2(SO4)3 無水硫酸鋁為白色粉末，從

6、飽和溶液中析出無水硫酸鋁為白色粉末，從飽和溶液中析出的白色針狀結(jié)晶為的白色針狀結(jié)晶為Al2(SO4)318H2O。受熱時會逐。受熱時會逐漸失去結(jié)晶水，至漸失去結(jié)晶水，至250失去全部結(jié)晶水。約失去全部結(jié)晶水。約600時即分解成時即分解成Al2O3。易溶于水，水解呈酸性。易溶于水，水解呈酸性。制備制備: 2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2礬：礬： Al2(SO4)3與鉀、鈉、銨的硫酸鹽形與鉀、鈉、銨的硫酸鹽形成的復鹽稱成的復鹽稱礬礬。組成為組成為M(I)2SO4M(III)2(SO4)324H2O的的化合物均為礬，化合物均為礬，M(I)可以是可以是K +,Na+或或NH4+, M(I

7、II)可以是可以是Al 3+，Cr 3+或或Fe 3+等。等。 鋁鉀礬鋁鉀礬 K2SO4Al2(SO4)324H20 俗稱明礬，易溶于水，水解生成俗稱明礬，易溶于水，水解生成Al(OH)3或堿或堿式鹽的膠狀沉淀。明礬被廣泛用于水的凈化等。式鹽的膠狀沉淀。明礬被廣泛用于水的凈化等。三三錫錫 鉛鉛 錫錫 錫是銀白色金屬，質(zhì)軟，熔點低。富有展性。錫是銀白色金屬，質(zhì)軟，熔點低。富有展性。銀光閃閃的錫箔，曾經(jīng)是優(yōu)良的包裝材料。錫在空銀光閃閃的錫箔，曾經(jīng)是優(yōu)良的包裝材料。錫在空氣中不易被氧化，能長期保持其光澤。食品工業(yè)的氣中不易被氧化，能長期保持其光澤。食品工業(yè)的罐頭盒多由它（馬口鐵：鍍錫鐵）制耐腐蝕，價

8、格罐頭盒多由它（馬口鐵：鍍錫鐵）制耐腐蝕，價格便宜，又無毒。便宜，又無毒。錫的同素異形體錫的同素異形體白錫白錫 白錫是最常見和最穩(wěn)定的。在白錫是最常見和最穩(wěn)定的。在 13.2 以從白錫以從白錫到灰錫是一個十分緩慢的轉(zhuǎn)變過程。到灰錫是一個十分緩慢的轉(zhuǎn)變過程。 如果溫度過于低，達到如果溫度過于低，達到 -48 時其轉(zhuǎn)變速度急時其轉(zhuǎn)變速度急劇增大，頃刻間白錫變成粉末狀的灰錫劇增大，頃刻間白錫變成粉末狀的灰錫“錫疫錫疫”。 。 錫的主要用途：錫的主要用途： 大量用于制造合金：焊錫、保險絲等低熔點合大量用于制造合金：焊錫、保險絲等低熔點合金；鉛字：金；鉛字： Pb，Sb，Sn的合金；青銅：的合金；青銅：

9、Cu，Sn合合金。金。錫的化學性質(zhì)錫的化學性質(zhì) ： 錫是錫是A族元素，價層電子結(jié)構(gòu)分別為族元素，價層電子結(jié)構(gòu)分別為5s25p2，能形成能形成+2，+4兩種氧化值的化合物。錫屬于中等活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潑金屬，與鹵素、硫等非金屬可以直接化合 。 鉛鉛 鉛是很軟的重金屬，用手指甲就能在鉛上刻鉛是很軟的重金屬，用手指甲就能在鉛上刻痕。新切開的斷面很亮，但不久就會鈍化變暗生成痕。新切開的斷面很亮，但不久就會鈍化變暗生成一層致密的堿式碳酸鉛；鉛能擋住一層致密的堿式碳酸鉛；鉛能擋住 X 射線和核裂變射線和核裂變射線。射線。主要用途：主要用途： 制作鉛玻璃

10、、鉛圍裙和放射源容器等防護用制作鉛玻璃、鉛圍裙和放射源容器等防護用品；在化學工業(yè)中常用鉛作反應(yīng)器的襯里；品；在化學工業(yè)中常用鉛作反應(yīng)器的襯里；鉛大量用于制造合金：焊錫、保險絲；鉛大量用于制造合金：焊錫、保險絲；鉛字：鉛字：Pb，Sb，Sn合金組成，合金組成，青銅：青銅：Cu，Sn合金；合金；蓄電池的極板：蓄電池的極板：Pb，Sb合金等。合金等。值得注意！值得注意！鉛及鉛的化合物都是有毒物質(zhì)，并且進入鉛及鉛的化合物都是有毒物質(zhì)，并且進入人體后不易排出而導致積累性中毒，所以食具、人體后不易排出而導致積累性中毒，所以食具、水管等不可用鉛制造。水管等不可用鉛制造。鉛的化學性質(zhì)鉛的化學性質(zhì) Pb為為A族

11、元素，價層電子結(jié)構(gòu)分別族元素，價層電子結(jié)構(gòu)分別為為6s26p2，能形成，能形成+2，+4兩種氧化值的化合物。兩種氧化值的化合物。鉛屬于中等活潑金屬，與鹵素、硫等非金屬可鉛屬于中等活潑金屬，與鹵素、硫等非金屬可以直接化合。以直接化合。 錫、鉛的化合物錫、鉛的化合物 (1)錫、鉛氧化物及其水合物的酸堿性錫、鉛氧化物及其水合物的酸堿性例如：例如：Sn(OH)2溶于酸、堿的反應(yīng)：溶于酸、堿的反應(yīng)：Sn(OH)2+2HClSnCl2+2H2OSn(OH)2+2NaOHNa2Sn(OH)4或或 Sn(OH)2+2NaOH Na2SnO2+2H2O (2) 錫、鉛化合物的氧化還原性錫、鉛化合物的氧化還原性

12、Sn() 是典型的還原劑，在堿性介質(zhì)中的還原性更是典型的還原劑，在堿性介質(zhì)中的還原性更強，因此用于鑒定強，因此用于鑒定Sn 2+，Hg 2+和和Bi()。Pb() 是強氧化劑，在酸性溶液中使用，效果顯是強氧化劑，在酸性溶液中使用，效果顯著。它能把著。它能把Mn()氧化成氧化成Mn()；2錫的化合物錫的化合物（1）氯化物）氯化物氯化亞錫氯化亞錫 (SnCl22H2O) 氯化亞錫為無色晶體，熔點僅氯化亞錫為無色晶體，熔點僅37.7。在熔化的同時，被自身的結(jié)晶水所水解，生成堿在熔化的同時，被自身的結(jié)晶水所水解，生成堿式鹽和鹽酸。在空氣中逐漸被氧化成不溶性的氯式鹽和鹽酸。在空氣中逐漸被氧化成不溶性的氯

13、氧化物。氧化物。SnCl2溶于水并隨即水解：溶于水并隨即水解： SnCl2+H2O =Sn(OH)Cl（白色）（白色）+HCl 在配制其溶液時，須加鹽酸以抑止水解，在配制其溶液時，須加鹽酸以抑止水解，還需要加入少量金屬錫粒，以防氧化。還需要加入少量金屬錫粒，以防氧化。 SnCl2是有機合成中重要的還原劑，也是常是有機合成中重要的還原劑，也是常用的分析試劑。用的分析試劑。四氯化錫四氯化錫(SnCl4) 無水四氯化錫無水四氯化錫(又名氯化高錫又名氯化高錫)為無色液體，為無色液體，在潮濕空氣中因水解產(chǎn)生錫酸，并釋出在潮濕空氣中因水解產(chǎn)生錫酸，并釋出HCl而呈而呈現(xiàn)白煙。無水四氯化錫有毒并有腐蝕性，工

14、業(yè)上現(xiàn)白煙。無水四氯化錫有毒并有腐蝕性，工業(yè)上用作媒染劑和有機合成的氯化催化劑。用作媒染劑和有機合成的氯化催化劑。制備制備SnCl4 在一密閉鐵制容器中將錫加熱熔融后，通入在一密閉鐵制容器中將錫加熱熔融后，通入氯氣，此時氧化氯氣，此時氧化-還原反應(yīng)交替進行：還原反應(yīng)交替進行：鉛的化合物鉛的化合物 一氧化鉛一氧化鉛(PbO) 俗稱黃丹、密陀僧，有黃色及紅色兩種變體。俗稱黃丹、密陀僧，有黃色及紅色兩種變體。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。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。用于制造鉛白粉、鉛皂，在

15、油漆中作催干劑。PbO具有兩性，能與具有兩性，能與HNO3或或NaOH作用可以分作用可以分別得到別得到Pb(NO3)2和和Na2PbO2。二氧化鉛二氧化鉛(PbO2) 是棕黑色固體，加熱時逐步分解為低價是棕黑色固體，加熱時逐步分解為低價氧化物氧化物(Pb2O3，Pb3O4，PbO)和氧氣。和氧氣。PbO2在酸性介質(zhì)中具有強氧化性，在酸性介質(zhì)中具有強氧化性，PbO2遇有機遇有機物易引起燃燒或爆炸；與硫、磷等一起摩擦可物易引起燃燒或爆炸；與硫、磷等一起摩擦可以燃燒。它是鉛蓄電池的陽極材料，也是火柴以燃燒。它是鉛蓄電池的陽極材料，也是火柴制造業(yè)的原料。制造業(yè)的原料。制備制備PbO2： 工業(yè)上用工業(yè)上

16、用PbO在堿性溶液中通入氯氣制?。涸趬A性溶液中通入氯氣制取： PbO+2NaOH+Cl2PbO2+2NaCl+H2O四氧化三鉛四氧化三鉛(Pb3O4) 俗稱鉛丹，是鮮紅色固體，它可以看作正鉛俗稱鉛丹，是鮮紅色固體，它可以看作正鉛酸的鉛鹽酸的鉛鹽Pb2(PbO4)或復合氧化物或復合氧化物2PbOPbO2。鉛。鉛丹的化學性質(zhì)穩(wěn)定，常用作防銹漆；水暖管工使丹的化學性質(zhì)穩(wěn)定，常用作防銹漆；水暖管工使用的紅油也含有鉛丹。用的紅油也含有鉛丹。Pb3O4與熱的稀與熱的稀HNO3作用，只能溶出總鉛量的作用，只能溶出總鉛量的2/3： Pb3O4+ 4HNO32Pb（NO3）2+ PbO2+2H2O（2）鉛）鉛P

17、b(）鹽鹽多數(shù)難溶，廣泛用于顏料或涂料。多數(shù)難溶，廣泛用于顏料或涂料。如：如：PbCrO4是一種常用的黃色顏料（鉻黃是一種常用的黃色顏料（鉻黃)；Pb2(OH)2CrO4為紅色顏料；為紅色顏料；PbSO4制白色油漆；制白色油漆；可溶性的鉛鹽有兩種：可溶性的鉛鹽有兩種： Pb（NO3）2和和Pb（Ac）2。制備難溶鉛鹽的原料制備難溶鉛鹽的原料 Pb(NO3)2制備各種難溶鉛鹽制備各種難溶鉛鹽含鉛廢水的處理含鉛廢水的處理鉛和可溶性鉛鹽毒性：鉛和可溶性鉛鹽毒性： 鉛的中毒作用緩慢，但會逐漸積累在體內(nèi)，鉛的中毒作用緩慢，但會逐漸積累在體內(nèi)，一旦表現(xiàn)中毒，則較難治療。它對人體的神經(jīng)系一旦表現(xiàn)中毒，則較難

18、治療。它對人體的神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)都有嚴重危害。典型癥狀是食欲不統(tǒng)、造血系統(tǒng)都有嚴重危害。典型癥狀是食欲不振，精神倦怠和頭疼。振，精神倦怠和頭疼。 含鉛廢水的處理：含鉛廢水的處理：一般采用沉淀法處理，以石灰或純堿作沉一般采用沉淀法處理，以石灰或純堿作沉淀劑，使廢水中的鉛生成淀劑，使廢水中的鉛生成Pb(OH)2或或PbCO3沉淀沉淀而除去。鉛的有機化合物可用強酸性陽離子交而除去。鉛的有機化合物可用強酸性陽離子交換樹脂除去。國家允許廢水中鉛的最高排放濃換樹脂除去。國家允許廢水中鉛的最高排放濃度為度為1.0 mgL-1(以以Pb計計)。第四節(jié)第四節(jié) 砷砷 銻銻 鉍鉍 砷、銻、鉍的單質(zhì)砷、銻、鉍的單質(zhì)

19、 As，Sb，Bi，其原子的次外層都有，其原子的次外層都有18個電個電子，在性質(zhì)上彼此更為相似，有砷分族之稱。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，在自然界主要都是親硫元素，在自然界主要以硫化物礦存在。如雄黃以硫化物礦存在。如雄黃(As4S4)、雌黃、雌黃(As2S3)、輝銻礦輝銻礦Sb2S3)、輝鉍礦、輝鉍礦(Bi2S3)等。等。 As，Sb，Bi與與A族元素生成的金屬間化族元素生成的金屬間化合物，如砷化鎵合物，如砷化鎵(GaAs)、銻化鎵、銻化鎵(GaSb)、砷化、砷化銦銦(InAs)等都是優(yōu)良的半導體材料。等都是優(yōu)良的半導體材料。 As，Sb，Bi的化學性

20、質(zhì)不太活潑，但與鹵素的化學性質(zhì)不太活潑，但與鹵素中的氯能直接作用。在常見無機酸中只有中的氯能直接作用。在常見無機酸中只有HNO3和和它們有顯著的化學反應(yīng)。所得產(chǎn)物各不相同它們有顯著的化學反應(yīng)。所得產(chǎn)物各不相同 ：3 As+5HNO3+2H2O3H3AsO4+5NO6Sb+10HNO3+3xH2O 3Sb2O5xH2O +10NO +5H2OBi+6HNO3 Bi(NO3)3+3NO2 + 3H2O砷、銻、鉍的化合物砷、銻、鉍的化合物 1概述概述(1) 砷、銻、鉍的氧化物和氫氧化物的酸堿性砷、銻、鉍的氧化物和氫氧化物的酸堿性 As，Sb，Bi都有氧化值為都有氧化值為+3和和+5的兩個系列的兩個系

21、列氧化物。氧化物。 As()和和Sb()的氧化物和氫氧化物都的氧化物和氫氧化物都是兩性物質(zhì)，而是兩性物質(zhì)，而Bi2O3和和Bi(OH)3卻只表現(xiàn)出堿性，卻只表現(xiàn)出堿性，它們只溶于酸而不與堿作用。它們只溶于酸而不與堿作用。 As()，Sb()，Bi()的氧化物和氫氧化物的氧化物和氫氧化物都是兩性偏酸的化合物。都是兩性偏酸的化合物。As、Sb、Bi化合物性質(zhì)遞變規(guī)律化合物性質(zhì)遞變規(guī)律 (2) 砷、銻、鉍化合物的氧化還原性砷、銻、鉍化合物的氧化還原性+5氧化值化合物的氧化性按氧化值化合物的氧化性按As，Sb，Bi的順序遞增的順序遞增(3) 硫化物的難溶性和酸堿性硫化物的難溶性和酸堿性 硫化物的難溶硫

22、化物的難溶 +3，+5氧化值氧化值M2S3和和M2S5硫化物硫化物Bi()不不能生成能生成Bi2S5，均難溶于，均難溶于6 molL-1 HCl中。且有中。且有顏色。主要應(yīng)用在醫(yī)藥、橡膠、顏料、火柴及焰顏色。主要應(yīng)用在醫(yī)藥、橡膠、顏料、火柴及焰火等工業(yè)。火等工業(yè)。硫化物酸堿性硫化物酸堿性 As，Sb的硫化物亦表現(xiàn)出兩性的硫化物亦表現(xiàn)出兩性 。例如：例如： As2S3+3Na2S2Na3AsS3（硫代亞砷酸鈉）（硫代亞砷酸鈉） As2S5+3Na2S2Na3AsS5 （硫代砷酸鈉）（硫代砷酸鈉）相應(yīng)的硫代酸鹽不穩(wěn)定，遇酸即分解。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 砷的化合物

23、多數(shù)有毒，常見的砷化物有砷的化合物多數(shù)有毒，常見的砷化物有As2O3和和Na3AsO3。三氧化二砷三氧化二砷(As2O3)俗稱砒霜，白色粉末，微溶于水，劇毒俗稱砒霜，白色粉末，微溶于水，劇毒(對人對人的致死量為的致死量為0.10.2 g)。用作防腐劑、農(nóng)藥，玻璃、。用作防腐劑、農(nóng)藥，玻璃、陶瓷工業(yè)的去氧劑和脫色劑。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。的特征性質(zhì)：兩性和還原性。兩性表現(xiàn)在兩性表現(xiàn)在As2O3既可與酸作用，也可與堿作用。既可與酸作用，也可與堿作用。亞砷酸鈉亞砷酸鈉(Na3AsO3) 白色粉末，易溶于水，溶液呈堿性。為警白色粉末，易溶于水，溶液呈堿性。為警惕其毒性，工業(yè)品常染上藍色，曾被用作除草惕其毒性，工業(yè)品常染上藍色，曾被用作除草劑。皮革防腐劑、有機合成的催化劑等。劑。皮革防腐劑、有機合成的催化劑等