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第九章 主族金属元素（二） 铝 锡 铅 砷 锑 铋 第一节 p区元素概述 第二节 铝 第三节 锡、铅 第四节 砷、锑、铋 第一节 p区元素概述 p区元素概述 1. p区元素分为金属和非金属元素。 2. 价电子构型：ns2np1-6 3. 同一族自上而下，原子半径逐渐增大， 金属性逐渐增强，非金属减弱。 4. 同周期元素自右而左，形成负氧化态的 能力减弱。 第二节 铝 2-1 金属铝 1、铝的性质 1）物理性质： 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。 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。 2）化学性质 铝的化学性质活泼,其标准电极电势E =-1.66V，在不 同温度下能与O2、Cl2、Br2、I2、N2、P等非金属直接化 合。铝的典型化学性质是：缺电子性、亲氧性、两性 ①缺电子性: 由于铝的价电子数少于价轨道数，所以Al(Ⅲ)的化合物为 缺电子化合物，这种化合物有很强的接受电子对的能力。 ②亲氧性： 铝与空气接触很快失去光泽，表面生成氧化铝薄膜。 铝遇发烟硝酸，被氧化成“钝态”。因此工业上常用铝罐储运发烟硝酸。 铝能从许多金属氧化物中夺取氧，在冶金工业上常用作还原剂(称为铝热冶金法)。 Fe3O4 + 2Al Al2O3 + 2Fe △rH =-853.8KJ.mol-1 该反应温度高达3000 C，故常用于野外焊接铁轨。 铝是很活泼的金属在适当条件下可与多种 物质反应反应. 铝与氧的亲和力很高： 2Al(s)+(3/2)O2(g) =Al2O3(s), △fHm=-1669.7kJ?mol-1 这一性质被用于冶金工业，如钢水中除氧、作还原剂制备金属. Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe(铝热反应） ③ 两性 Al是典型的两性金属，既能溶于强酸，也能溶 于强碱，并放出H2气。其氧化物及氢氧化物都 具有两性。 2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2↑ 2Al+2OH-+6H2O → 2[Al(OH)4]- + 3H2↑ 2-2 氧化铝和氢氧化铝 1.氧化铝 （1）ɑ- Al2O3 将任何一种水合氧化铝加热到1000度以上都能得到 刚玉。铝在氧气中燃烧，高温灼烧氢氧化铝、或硝 酸铝、硫酸铝，都可以得到 α— Al2O3 。 若含有少量四氧化三铁的称为刚玉粉。 刚玉粉可用作抛光剂，也是优良的耐火材料和电的绝缘 体人造刚玉可用于制造机器轴承和钟表中的轴承。 （2）γ-Al2O3 2. 氢氧化铝 氢氧化铝是一种两性物质，既能溶于酸，又能溶于碱。 对于Al(OH)3与酸性溶液的反应： Al(OH)3（s）+ 3H+ Al3+ + 3H2O 对于Al(OH)3与碱性溶液的反应： Al(OH)3（s）+ OH- Al(OH)4 表9-2 与Al(OH)3平衡的Al3+、 Al(OH)4浓度和值的关系 图中给出了氢氧化铝随溶液pH升高开始出现沉淀及沉 淀又重新溶解的变化图。在低pH区它以三价铝离子的形 式存在，在中pH区则生成氢氧化铝沉淀，在高pH区又以 四羟合铝配离子的形式重新溶解。 表9-2 与Al(OH)3平衡的Al3+、 Al(OH)4浓度和值的关系 结论： Al(OH)3固体只能在pH =4.7～8.9的范围内稳定存在。当pH＜ 4.7或pH＞ 8.9时，部分Al(OH)3溶解并分别形成Al3+或[Al(OH)4] 的溶液。 1.铝的卤化物 三氯化铝 三氯化铝的结构特点: 在气相或非极性溶剂中 AlCl3 是二聚体的。 因为 AlCl3 是缺电子分子， Al 原子有空轨 道， Cl 原子有孤电子对， Al 原子采取 sp3 杂化，接受 Cl 原子的一对孤电子对形成四面 体构型。两个 AlCl3 分子靠氯桥键结合起来形 成 Al2Cl6 分子。 三氯化铝的化学性质  无水 AlCl3 在常温下是一种白色粉末，遇水发生强烈水 解并放热，甚至在潮湿的空气中也强烈的冒烟： AlCl3 + 3H2O Al（OH）3+3HCl 故无水三氯化铝只能用干法合成：  2. 硫酸铝和矾 在铝盐溶液中加入碳酸盐或硫化物会促使铝盐完 全水解。 2Al3++3CO32-+3H2O ═2Al(OH)3↓+3CO2↑ 2