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1、第九章第九章主族金属元素主族金属元素(二二)铝锡铅砷锑铋铝锡铅砷锑铋本章学习要求：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金属铝、铝的氧化物、铝的氢氧化物及其铝盐的性质。的性质。2.锡和铅单质及其重要化合物的性质。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。砷锑铋单质及其重要化合物性质变化规律。N和和P典型的非金属元素，典型的非金属元素，As半半(准准)金属，金属，Sb和和Bi为金属元素。为金属元素。一一P区元素概述区元素概述 二二铝铝1.铝铝的性的性质质纯铝纯铝是是银银白色的白色的轻轻金属，无毒，富有延展性，金属，无毒，富有延展性，具有很高的具
2、有很高的导电导电、传热传热性和抗腐性和抗腐蚀蚀性，无磁性，不性，无磁性，不发发生火花放生火花放电电。在金属中，在金属中，铝铝的的导电导电、传热传热能力能力仅仅次于次于银银和和铜铜，延性，延性仅仅次于金。次于金。铝铝及其合金能被及其合金能被铸铸、辗辗、挤挤、锻锻、拉或用机床加工，易于制成筒、管、棒、拉或用机床加工，易于制成筒、管、棒、线线、板或箔。板或箔。铝铝的典型化学性的典型化学性质质缺缺电电子性、子性、亲亲氧性和两性。氧性和两性。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Al AlClClClClClCl氯桥键Sp3杂化AlClAlCl3 3二聚分子二聚分子2.铝
3、的冶炼铝的冶炼电解电解Al2O3从铝土矿中提取铝反应过程从铝土矿中提取铝反应过程溶解：将铝土矿溶于溶解：将铝土矿溶于NaOH（aq)Al O+2NaOH=2NaAlO（偏铝酸钠）（偏铝酸钠）+H O过滤：除去残渣氧化亚铁过滤：除去残渣氧化亚铁(Fe O)、硅铝酸钠等、硅铝酸钠等酸化：向滤液中通入过量酸化：向滤液中通入过量CO.NaAlO+CO+2H O=Al(OH)+NaHCO 过滤、灼烧过滤、灼烧Al(OH)2Al(OH)=高温高温=Al O+3H O电解：电解：2Al O(l)=通电通电=4Al+3O 1.氧化铝氧化铝氧化铝为白色无定形粉末，它是离子晶体，氧化铝为白色无定形粉末，它是离子晶
4、体，熔点高，硬度大。根据制备方法不同，又有多种熔点高，硬度大。根据制备方法不同，又有多种变体，常见的有变体，常见的有-Al2O3和和-Al2O3。2.氢氢氧化氧化铝铝氢氢氧化氧化铝铝的性的性质质Al(OH)3在不同在不同pH的碱性溶液中的溶解度是不同的的碱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图图 pH4.78.9Al(OH)3(s)+3H+Al3+3H2OAl(OH)3(s)+OH-Al(OH)4-3.铝盐铝盐1 铝铝的的卤卤化物化物无水无水AlCl3400时，氯化铝以双聚分子时，氯化铝以双聚分子Al2Cl6存在存在800时双聚分子才完全分解为单分子。时双聚分子才完全
5、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：制备：水合三氯化铝水合三氯化铝(AlCl36H2O)无色结晶，工业级无色结晶，工业级AlCl36H2O呈淡黄色，吸呈淡黄色，吸湿性强，易潮解同时水解。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。及木材防腐及医药等方面。2硫酸铝和矾硫酸铝和矾硫酸铝硫酸铝Al2(SO4)3无水硫酸铝为白色粉末，从饱和溶液中析出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的白色针状结晶为Al2(SO4)318H2O。受热时会逐。受热时会逐
6、渐失去结晶水，至渐失去结晶水，至250失去全部结晶水。约失去全部结晶水。约600时即分解成时即分解成Al2O3。易溶于水，水解呈酸性。易溶于水，水解呈酸性。制备制备:2Al+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2矾：矾：Al2(SO4)3与钾、钠、铵的硫酸盐形成的复与钾、钠、铵的硫酸盐形成的复盐称盐称矾矾。组成为组成为M(I)2SO4M(III)2(SO4)324H2O的的化合物均为矾，化合物均为矾，M(I)可以是可以是K+,Na+或或NH4+,M(III)可以是可以是Al3+，Cr3+或或Fe3+等。等。铝钾矾铝钾矾K2SO4Al2(SO4)324H20俗称明俗称明矾矾，易溶于水，水解生成，
7、易溶于水，水解生成Al(OH)3或碱或碱式式盐盐的胶状沉淀。明的胶状沉淀。明矾矾被广泛用于水的被广泛用于水的净净化等。化等。三三锡锡铅铅锡锡锡锡是是银银白色金属，白色金属，质软质软，熔点低。富有展性。，熔点低。富有展性。银银光光闪闪闪闪的的锡锡箔，曾箔，曾经经是是优优良的包装材料。良的包装材料。锡锡在空在空气中不易被氧化，能气中不易被氧化，能长长期保持其光期保持其光泽泽。食品工。食品工业业的的罐罐头头盒多由它（盒多由它（马马口口铁铁：镀锡铁镀锡铁）制耐腐）制耐腐蚀蚀，价格，价格便宜，又无毒。便宜，又无毒。锡锡的同素异形体的同素异形体白锡白锡白锡是最常见和最稳定的。在白锡是最常见和最稳定的。在1
8、3.2以从白锡以从白锡到灰锡是一个十分缓慢的转变过程。到灰锡是一个十分缓慢的转变过程。如果温度过于低，达到如果温度过于低，达到-48时其转变速度急时其转变速度急剧增大，顷刻间白锡变成粉末状的灰锡剧增大，顷刻间白锡变成粉末状的灰锡“锡疫锡疫”。锡锡的主要用途：的主要用途：大量用于制造合金：大量用于制造合金：焊锡焊锡、保、保险丝险丝等低熔点合等低熔点合金；金；铅铅字：字：Pb，Sb，Sn的合金；青的合金；青铜铜：Cu，Sn合金。合金。锡锡的化学性的化学性质质：锡锡是是A族元素，价族元素，价层电层电子子结结构分构分别为别为5s25p2，能形成能形成+2，+4两种氧化两种氧化值值的化合物。的化合物。锡
9、锡属于中等活属于中等活泼泼金属，与金属，与卤卤素、硫等非金属可以直接化合素、硫等非金属可以直接化合。铅铅铅铅是很是很软软的重金属，用手指甲就能在的重金属，用手指甲就能在铅铅上刻上刻痕。新切开的断面很亮，但不久就会痕。新切开的断面很亮，但不久就会钝钝化化变变暗生成暗生成一一层层致密的碱式碳酸致密的碱式碳酸铅铅；铅铅能能挡挡住住X射射线线和核裂和核裂变变射射线线。主要用途：主要用途：制作铅玻璃、铅围裙和放射源容器等防护用制作铅玻璃、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；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；铅大量用于制造合金：焊锡、保险丝
10、；铅字：铅字：Pb，Sb，Sn合金组成，合金组成，青铜：青铜：Cu，Sn合金；合金；蓄电池的极板：蓄电池的极板：Pb，Sb合金等。合金等。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、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。水管等不可用铅制造。铅的化学性质铅的化学性质Pb为为A族元素，价层电子结构分别为族元素，价层电子结构分别为6s26p2，能形成，能形成+2，+4两种氧化值的化合物。铅两种氧化值的化合物。铅属于中等活泼金属，与卤素、硫等非金属可以属于中等活泼金属，与卤素、硫等非金属可
11、以直接化合。直接化合。锡锡、铅铅的化合物的化合物(1)锡锡、铅铅氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性例如：例如：Sn(OH)2溶于酸、碱的反溶于酸、碱的反应应：Sn(OH)2+2HClSnCl2+2H2OSn(OH)2+2NaOHNa2Sn(OH)4或或Sn(OH)2+2NaOHNa2SnO2+2H2O(2)锡、铅化合物的氧化还原性锡、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，因此用于鉴定强，因此用于鉴定Sn2+，Hg2+和和Bi()。Pb()是强氧化剂，在酸性溶液中使用，效果显是强氧化剂，在酸性溶液中使用，效果显著
12、。它能把著。它能把Mn()氧化成氧化成Mn()；2锡锡的化合物的化合物（1）氯氯化物化物氯氯化化亚锡亚锡(SnCl22H2O)氯氯化化亚锡为亚锡为无色晶体，熔点无色晶体，熔点仅仅37.7。在。在熔化的同熔化的同时时，被自身的，被自身的结结晶水所水解，生成碱式晶水所水解，生成碱式盐盐和和盐盐酸。在空气中逐酸。在空气中逐渐渐被氧化成不溶性的被氧化成不溶性的氯氯氧氧化物。化物。SnCl2溶于水并随即水解：溶于水并随即水解：SnCl2+H2O=Sn(OH)Cl（白色）（白色）+HCl在配制其溶液时，须加盐酸以抑止水解，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。还需要加入少量
13、金属锡粒，以防氧化。SnCl2是有机合成中重要的还原剂，也是常是有机合成中重要的还原剂，也是常用的分析试剂。用的分析试剂。四氯化锡四氯化锡(SnCl4)无水四氯化锡无水四氯化锡(又名氯化高锡又名氯化高锡)为无色液体，为无色液体，在潮湿空气中因水解产生锡酸，并释出在潮湿空气中因水解产生锡酸，并释出HCl而呈而呈现白烟。无水四氯化锡有毒并有腐蚀性，工业上现白烟。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。用作媒染剂和有机合成的氯化催化剂。制备制备SnCl4在一密闭铁制容器中将锡加热熔融后，通入在一密闭铁制容器中将锡加热熔融后，通入氯气，此时氧化氯气，此时氧化-还原反应交替进
14、行：还原反应交替进行：3铅铅的化合物的化合物一氧化一氧化铅铅(PbO)俗称黄丹、密陀僧，有黄色及俗称黄丹、密陀僧，有黄色及红红色两种色两种变变体。体。用空气氧化熔融的用空气氧化熔融的铅铅得到黄色得到黄色变变体，在水中煮沸立体，在水中煮沸立即即转变转变成成红红色色变变体。体。PbO用于制造用于制造铅铅白粉、白粉、铅铅皂，在油漆中作催干皂，在油漆中作催干剂剂。PbO具有两性，能与具有两性，能与HNO3或或NaOH作用可以分作用可以分别别得得到到Pb(NO3)2和和Na2PbO2。二氧化铅二氧化铅(PbO2)是棕黑色固体，加热时逐步分解为低价是棕黑色固体，加热时逐步分解为低价氧化物氧化物(Pb2O3
15、，Pb3O4，PbO)和氧气。和氧气。PbO2在酸性介质中具有强氧化性，在酸性介质中具有强氧化性，PbO2遇有机遇有机物易引起燃烧或爆炸；与硫、磷等一起摩擦可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。制造业的原料。制备制备PbO2：工业上用工业上用PbO在碱性溶液中通入氯气制取：在碱性溶液中通入氯气制取：PbO+2NaOH+Cl2PbO2+2NaCl+H2O四氧化三铅四氧化三铅(Pb3O4)俗称铅丹，是鲜红色固体，它可以看作正铅酸俗称铅丹，是鲜红色固体，它可以看作正铅酸的铅盐的铅盐Pb2(PbO4)或复
16、合氧化物或复合氧化物2PbOPbO2。铅丹。铅丹的化学性质稳定，常用作防锈漆；水暖管工使用的化学性质稳定，常用作防锈漆；水暖管工使用的红油也含有铅丹。的红油也含有铅丹。Pb3O4与热的稀与热的稀HNO3作用，只能溶出总铅量的作用，只能溶出总铅量的2/3：Pb3O4+4HNO32Pb（NO3）2+PbO2+2H2O（2）铅）铅Pb(）盐盐多数难溶，广泛用于颜料或涂料。多数难溶，广泛用于颜料或涂料。如：如：PbCrO4是一种常用的黄色颜料（铬黄是一种常用的黄色颜料（铬黄)；Pb2(OH)2CrO4为红色颜料；为红色颜料；PbSO4制白色油漆；制白色油漆；可溶性的铅盐有两种：可溶性的铅盐有两种：Pb
17、（NO3）2和和Pb（Ac）2。制制备难备难溶溶铅盐铅盐的原料的原料Pb(NO3)2制备各种难溶铅盐制备各种难溶铅盐含铅废水的处理含铅废水的处理铅和可溶性铅盐毒性：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，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。振，精神倦怠和头疼。含含铅废铅废水的水的处处理：理：一般采用沉淀法处理，以石灰或纯碱作沉一般采用沉淀法处理，以石灰或纯碱作沉淀剂，使废水中的铅生成淀剂，
18、使废水中的铅生成Pb(OH)2或或PbCO3沉淀沉淀而除去。铅的有机化合物可用强酸性阳离子交而除去。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换树脂除去。国家允许废水中铅的最高排放浓度为度为1.0mgL-1(以以Pb计计)。第四第四节节砷砷锑锑铋铋砷、砷、锑锑、铋铋的的单质单质As，Sb，Bi，其原子的次外，其原子的次外层层都有都有18个个电电子，在性子，在性质质上彼此更上彼此更为为相似，有砷分族之称。相似，有砷分族之称。As，Sb，Bi都是都是亲亲硫元素，在自然界主要硫元素，在自然界主要以硫化物以硫化物矿矿存在。如雄黄存在。如雄黄(As4S4)、雌黄、雌黄(As
19、2S3)、辉锑矿辉锑矿Sb2S3)、辉铋矿辉铋矿(Bi2S3)等。等。As，Sb，Bi与与A族元素生成的金属间化族元素生成的金属间化合物，如砷化镓合物，如砷化镓(GaAs)、锑化镓、锑化镓(GaSb)、砷化、砷化铟铟(InAs)等都是优良的半导体材料。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中的氯能直接作用。在常见无机酸中只有HNO3和和它们有显著的化学反应。所得产物各不相同它们有显著的化学反应。所得产物各不相同：3As+5HNO3+2H2O3H3AsO4+5NO6Sb+10HNO3+3xH2O3Sb2
20、O5xH2O+10NO+5H2OBi+6HNO3Bi(NO3)3+3NO2+3H2O砷、锑、铋的化合物砷、锑、铋的化合物1概述概述(1)砷、锑、铋的氧化物和氢氧化物的酸碱性砷、锑、铋的氧化物和氢氧化物的酸碱性As，Sb，Bi都有氧化值为都有氧化值为+3和和+5的两个系列的两个系列氧化物。氧化物。As()和和Sb()的氧化物和氢氧化物都的氧化物和氢氧化物都是两性物质，而是两性物质，而Bi2O3和和Bi(OH)3却只表现出碱性，却只表现出碱性，它们只溶于酸而不与碱作用。它们只溶于酸而不与碱作用。As()，Sb()，Bi()的氧化物和氢氧化物的氧化物和氢氧化物都是两性偏酸的化合物。都是两性偏酸的化合
21、物。As、Sb、Bi化合物性化合物性质递变规质递变规律律(2)砷、锑、铋化合物的氧化还原性砷、锑、铋化合物的氧化还原性+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的顺序递增的顺序递增(3)硫化物的难溶性和酸碱性硫化物的难溶性和酸碱性硫化物的难溶硫化物的难溶+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，均难溶于，均难溶于6molL-1HCl中。且有中。且有颜色。主要应用在医药、橡胶、颜料、火柴及焰颜色。主要应用在医药、橡胶、颜料、火柴及焰火等工业。火等工业。硫化物酸碱性硫化物酸碱性As，Sb的硫化物亦表现出两性的硫化物亦表现出两性。
22、例如：例如：As2S3+3Na2S2Na3AsS3（硫代亚砷酸钠）（硫代亚砷酸钠）As2S5+3Na2S2Na3AsS5（硫代砷酸钠）（硫代砷酸钠）相应的硫代酸盐不稳定，遇酸即分解。相应的硫代酸盐不稳定，遇酸即分解。2砷的化合物砷的化合物砷的化合物多数有毒，常砷的化合物多数有毒，常见见的砷化物有的砷化物有As2O3和和Na3AsO3。三氧化二砷三氧化二砷(As2O3)俗称砒霜，白色粉末，微溶于水，俗称砒霜，白色粉末，微溶于水，剧剧毒毒(对对人人的致死量的致死量为为0.10.2g)。用作防腐。用作防腐剂剂、农药农药，玻璃、，玻璃、陶瓷工陶瓷工业业的去氧的去氧剂剂和脱色和脱色剂剂。As2O3的特征
23、性质：两性和还原性。的特征性质：两性和还原性。两性表现在两性表现在As2O3既可与酸作用，也可与碱作用。既可与酸作用，也可与碱作用。亚砷酸钠亚砷酸钠(Na3AsO3)白色粉末，易溶于水，溶液呈碱性。为警惕白色粉末，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。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。皮革防腐剂、有机合成的催化剂等。制备制备:As2O3+6NaOH2Na3AsO3+3H2O3锑锑的化合物的化合物(1)锑锑的的氯氯化物化物SbCl3为为白色固体遇水都会白色固体遇水都会发发生生强强烈水解。熔点烈水解。熔点79，烧蚀烧蚀性极性极
24、强强，沾在皮肤上立即起疱，有毒。，沾在皮肤上立即起疱，有毒。用作有机合成的催化用作有机合成的催化剂剂、织织物阻燃物阻燃剂剂、媒染、媒染剂剂及及医医药药等。等。SbCl5为无色液体，遇水都会发生强烈水解熔点为无色液体，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，在空气中发烟，主要用作有机合成的氯化催化剂。化催化剂。制备锑的氯化物制备锑的氯化物氯气和金属锑直接合成的。反应会出现氧氯气和金属锑直接合成的。反应会出现氧化化-还原的反复过程：还原的反复过程：SbSbCl5SbCl3SbCl5SbCl3所得产品是所得产品是SbCl3和和SbCl5的混合物。的混合物。Cl2氧化氧化Sb
25、还原还原Cl2氧化氧化Sb还原还原锑的氧化物锑的氧化物锑的氧化物有锑的氧化物有Sb2O3和和Sb2O5两种，都是微两种，都是微溶于水的白色粉末，分别由溶于水的白色粉末，分别由SbCl3和和SbCl5水解水解制得。制得。4.铋铋的化合物的化合物Bi(NO3)3鉴定鉴定Mn2+：因为所生成的高锰酸根即使微量，也能使溶因为所生成的高锰酸根即使微量，也能使溶液呈紫红色。液呈紫红色。含砷含砷废废水的水的处处理理毒性毒性As及其化合物都是毒品，及其化合物都是毒品，As()较较As()的毒性的毒性强强；有机砷化物比无机砷化物毒性更；有机砷化物比无机砷化物毒性更强强。As的毒性有的毒性有积积累性，并是致癌物累性，并是致癌物质质。含砷废水的处理方法：含砷废水的处理方法：习题：习题：P207 1、4、9