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p 区 金 属

p 区 金 属. p 区金属概述 位于第三第四第五主族中，除前面讲过的非金属元素。 铝、镓、铟、铊 (tā) 、锗、锡、铅、锑 (tī) 、铋。钚 (bù) 为放射性元素。. 同族内从上到下半径增大，金属性增强； 金属性总体较弱，部分金属的单质、氧化物、氢氧化物为两性等。. 铝 镓分族. 该族元素为第三主族，分为铝和镓分族。 价层结构为 ns 2 np 1 ，常见氧化态为 +3 ，随 n → 大 ns 2 电子不易失去，表现出惰性。 则 Tl 常见有 +1 氧化态， Tl +1 的化合物中化学键具有较高的离子性。. Al 等生成化合物时， +3 氧化态。

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Presentation Transcript

  1. p 区 金 属 p 区金属概述 • 位于第三第四第五主族中，除前面讲过的非金属元素。 • 铝、镓、铟、铊(tā)、锗、锡、铅、锑(tī)、铋。钚(bù)为放射性元素。

  2. 同族内从上到下半径增大，金属性增强； • 金属性总体较弱，部分金属的单质、氧化物、氢氧化物为两性等。

  3. 铝 镓分族 • 该族元素为第三主族，分为铝和镓分族。 • 价层结构为ns2np1，常见氧化态为+3，随n →大ns2电子不易失去，表现出惰性。 • 则Tl常见有+1氧化态，Tl+1的化合物中化学键具有较高的离子性。

  4. Al等生成化合物时，+3氧化态。 • Tl1+> Tl2+的稳定性。

  5. 共性：该族化合物成键时：ns1np1xnp1ynp0z。 • 成键化合物中ns2np2xnp2ynp0z，则没达8电子稳定结构， • 表现出缺电子性→+3氧化态化合物叫缺电子化合物，具有接受电子的能力，可作化合物的中心。

  6. 铝及其化合物 • 金属铝性质：展延性，导电性，表面有氧化膜，故可以使之Al具有较高的稳定性，该膜不溶于水和酸。 • 用途：电线，高压导线 (取代Cu价格上低) 。日用品，制合金(硬度高。)用于汽车飞机等制造上。

  7. 4Al+3O2→2Al2O3（高温燃烧） △rHmo＝－3339 kJ·mol-1 • 该反应可用于焊接损坏的铁轨， 涉及的反应： 2Al+3FeO→Al2O3+3Fe （引燃） △rHmo＝－199.3 cal

  8. 铝亲氧性的应用：冶金上常用的还原剂（称为铝热法）。可用来作炼钢中的脱氧剂。铝亲氧性的应用：冶金上常用的还原剂（称为铝热法）。可用来作炼钢中的脱氧剂。 • 用于制取高温金属陶瓷，在金属表面形成耐高温的膜，用于火箭和导弹技术中。

  9. 铝的两性：溶于稀的盐酸和稀硫酸中，溶于氢氧化钠等强碱中。铝的两性：溶于稀的盐酸和稀硫酸中，溶于氢氧化钠等强碱中。 • 与热的浓硫酸反应。冷的浓硫酸和硝酸不反应。可用于运输浓酸。 • 高纯度的铝只溶于王水中。

  10. 2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2 （稀NaOH反应） • 2Al+6NaOH(浓) →2Na3AlO3+3H2 • 2Al+2NaOH+6H2O→2NaAl(OH)4+3H2 ↓ 2NaAlO2+4H2O

  11. 2Al+6HCl(稀) →2AlCl3+3H2↑ （加热） • 4Al + 3MnO2→2Al2O3 + 3Mn （加热） • Al常温下与H2SO4不发生反应。

  12. 铝的氧化物及其水合物 • 氧化铝是一种白色粉末。有α－Al2O3与γ－Al2O3两种。 • Al表面的氧化膜，是一种变体的氧化铝。

  13. α－Al2O3稳定性高，硬度大，mp高，水、酸、碱均不溶解。α－Al2O3稳定性高，硬度大，mp高，水、酸、碱均不溶解。 • 这也是Al表面形成氧化物的保护层后，为何稳定的原因。 2Al(OH)3＝Al2O3(纯)+3H2O （灼烧）

  14. α-Al2O3中含少量Cr氧化物为红宝石，含少量钛、铁氧化物为蓝宝石。α-Al2O3中含少量Cr氧化物为红宝石，含少量钛、铁氧化物为蓝宝石。 • 人造宝石可用作机械轴承、钟表中的钻石及各种饰品。

  15. 低T下生成γ-Al2O3，硬度小，表面积大，具有良好的吸附能力和催化性；化学活性大于α-Al2O3，可溶于酸、碱。低T下生成γ-Al2O3，硬度小，表面积大，具有良好的吸附能力和催化性；化学活性大于α-Al2O3，可溶于酸、碱。 • γ-Al2O3强热可转化为α-Al2O3。

  16. Al2O3+2OH－＝2AlO2－+H2O • Al2O3+3H2SO4＝Al2(SO4)3+3H2O • Al2O3+CoO＝Co(AlO2)2（蓝色） • Al2O3+3Cl2+3CO＝2AlCl3+3CO2↑ • Al2O3+Na2CO3＝2NaAlO2+CO2 （共熔）

  17. 氧化物的水合物：氢氧化铝具有两性。其中加酸生成铝盐，加碱生成铝酸盐。氧化物的水合物：氢氧化铝具有两性。其中加酸生成铝盐，加碱生成铝酸盐。 • Al(OH)3+KOH(浓，过量) ＝K[Al(OH)3] • Al(OH)3+NaOH(适量) ＝NaAlO2+2H2O • Al(OH)3+OH－＝AlO2－+2H2O • Al(OH)3+OH－＝[Al(OH)4]－

  18. Al(OH)3+3HCl====AlCl3+3H2O • NaAlO2+4H2O====Al(OH)3+NaOH pH=11.8 不水解 • NaAlO2+4HCl====NaCl+Al(OH)3+NaCl • NaAlO2+HCl+H2O====Al(OH)3+NaCl • NaAlO2+CO2+3H2O====2Al(OH)3↓+Na2CO3

  19. 铝盐和铝酸盐 • 铝盐：铝、氧化铝、氢氧化铝与酸反应得到。水溶液中以[Al(H2O)6]3+存在。 • 铝离子电荷高、半径小，铝盐水解性强。 • 铝盐水解溶液酸性。 • 弱酸铝盐水解度高，硫化物、碳酸铝等水溶液不存在，干法制备。

  20. 铝酸盐：溶液中存在[Al(OH)4]－等配离子。 • 水解产生Al(OH)3和OH－离子，溶液为弱碱性。 • 溶液中通入CO2得到Al(OH)3沉淀，水解完全。 • 工业上可利用此方法制备Al(OH)3和Al2O3。

  21. 几种重要的盐 • 卤化物：BX3为共价化合物（AlF3为离子性），水解性高。 • F→CI →Br→I， r→大 ，mp→大。气体为单分子，是缺电子体，强路易酸之一，可与具有电子对的碱结合成加和物。

  22. AlCl3的成键特征 AlCl3中铝为sp3杂化 (GaCl3)2 (InCl3)2 (AlBr3)2 (AlI3)2 (GaBr3)2 除B的卤化物及ⅢA的氟化物以外,均为二聚形式。

  23. 无水AlCl3易形成配合物，M[AlCl4]，AlCl3水解性高。 • AlCl3(无水)+6NH3(g)＝AlCl3·6NH3(白粉末) • AlCl3+3H2O（过量）→Al(OH)3+HCl • AlCl3+3NaOH→Al(OH)3↓+3NaCl • 2AlCl3+3K2CO3→Al2(CO3)3+6KCl • Al2(CO3)3+H2O→2Al(OH)3↓+3CO2↑

  24. 碱式氯化铝：是一种多羟基多核配合物，具有强的吸附作用有高的聚凝效率和沉淀作用，能净化水中的铁、锰、氟、泥沙、印染废水中的颜料等，是高效净水剂。碱式氯化铝：是一种多羟基多核配合物，具有强的吸附作用有高的聚凝效率和沉淀作用，能净化水中的铁、锰、氟、泥沙、印染废水中的颜料等，是高效净水剂。

  25. 硫酸铝和明矾：Al2(SO4)3·18H2O白色粉末。水溶液中得到无色针状晶体。硫酸铝和明矾：Al2(SO4)3·18H2O白色粉末。水溶液中得到无色针状晶体。 • Al(OH)3或铝土矿等与硫酸反应可制得无水硫酸铝。

  26. Al2(SO4)3与K+、Rb+、Cs+、 NH4+、Ag+形成矾：MAl(SO4)2·12H2O，分子中6个H2O与Al配位。 • KAl(SO4)2·12H2O易溶于水，并水解→形成碱盐→Al(OH)3胶体，具有吸附性和凝聚作用，可用于作净水剂。

  27. Li Be B C Na Mg Al Si B、Si的相似性 2B + 6NaOH == 2Na3BO3 +3H2 Si+2NaOH+H2O == Na2SiO3+2H2 其单质为原子型晶体，B－O、Si－O十分稳定。 三、对角线规则 原因： Z / r 比较相似。

  28. Be、Al 相似性 • Al 、Be金属可与浓硝酸形成钝化膜。 Al(OH)3+OH－ == Al(OH)4－ Be(OH)2+2OH－== Be(OH)42－ Al3+、Be2+易水解。 • 均有共价性：在蒸气中，氯化物两分子缔合。

  29. 氢氧化物分解为普通氧化物。 • 碳酸盐不稳定分解为氧化物和CO2。 • 氟化物、碳酸盐、磷酸盐不溶于水。 • 离子的水合能力强。

  30. 活泼金属。氧化物高熔点、高硬度。 • 表面形成致密的氧化膜，与酸作用缓慢被硝酸钝化。 • 单质和氢氧化物均为两性。盐易于水解。 • 氯化物为缺电子共价化合物。

  31. Li、Mg的相似性 4Li + O2== 2Li2 O 2Mg + O2 == 2MgO 6Li + N2 == 2Li3N 3Mg + N2 == Mg3N2 2Mg(NO3)2 == 2MgO + 4NO2 + O2 4LiNO3==2Li2O + 4NO2 + O2 LiCl·H2O ==LiOH + HCl MgCl2·6H2O == Mg(OH)Cl + HCl + 5H2O MgO + HCl

  32. 四、Ga、In、Tl • Ga：软金属。熔点302.78K，沸点高，凝固时体积→大。 • 化学性质上，可与X2作用，O2，S生成+3价的氧化物，硫化物，溶于稀HCl，加热速率快；易溶于稀HNO3。

  33. Ga、In、TI与B、Al不同，Ga、In、TI 的+3稳定性减弱。B、Al的+3氧化态的氯化物最稳定； • Tl3＋无Br、I化物，只有F、Cl化物，Tl1+化物比Tl3+稳定。？ • 说明6s2电子稳定(原因)，高氧化态氧化性强。

  34. Tl+卤化物的性质与Ag+相似，溶解度较小。 • 在卤化物为+3的氟化物中，为离子型，溶于水并强烈水解。

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