Chapter 21 p区金属.ppt

21-1 p区金属概述

p区金属包括:Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi和Po共10种金属。
(1) p区金属元素的价电子构型为ns2np1~4 ,与s区金属相比,有了np电子,即价电子数增多。
(2) 由于价电子增多,半径减小,有效核电荷增多,电负性增大, P区元素的金属性较弱。由于金属性减弱,其中有Al、Ga、In、 Ge、Sn、Pb的单质、氧化物及其水合物均表现出两性。
(3) 在形成化合物时表现出明显的共价性。 p区金属元素的高价氧化态化合物多数为共价化合物,低氧化态的化合物中部分离子性较强。
2. P区金属在在氧化态表现和变化规律
由于ns、np电子可同时成键,也可仅由np电子参与成键,因此它们在化合物中常有两种氧化态,且其氧化值相差为2。
Al
+3
Ga
+1,+3
Ge
+2,+4
In
+1,+3
Sn
+2,+4
Sb
+3,+5
Tl
+1,+3
Pb
+2,+4
Bi
+3,+5
元素的氧化态
红色为稳定氧化态元素的氧化态
21-2 铝镓分族
21-2-1 铝及其化合物
一、单质铝的冶炼及性质
1. 铝的冶炼
从铝土矿出发制取金属铝,一般要经过Al2O3的纯制和Al2O3的熔融电解两步。
从铝矾土矿(Al2O3)冶炼金属铝的步骤:
碱溶铝矾土矿
通CO2于滤
液析出Al(OH)3
过滤
纯氧化铝
Al2O3
灼烧
冰晶石
Na3AlF6
电解混合
熔液
金属铝
熔融金属铝
石墨阳极
铁槽
(阴极)
Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]
2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O
Al(OH)3====Al2O3+H2O
灼烧
2Al2O3 =====4Al( 阴极) + 3O2(阳极)
电解
2. 铝的化学性质
(1)与非金属单质反应
2Al(s) + 3X2 = 2AlX3(s)
4Al(s) + 3O2(g) = 2Al2O3(s)
2Al(s) + 3S(l) = 2Al2S3(s)
铝的亲氧性:
铝与氧反应的自发性程度很大,铝一接触空气表面立即氧化,生成一层牢固的氧化膜而耐腐蚀。铝能夺取化合物中的氧且放出大量的热,致使反应时不必向体系供热。故铝是冶金上常用的还原剂,在冶金学上称为铝热法。
(2)与水反应:
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2↑
通常情况下,由于铝的表面被一层牢固的氧化膜所覆盖,因此不易与水或空气反应,但如果用氯化汞处理它的表面,则在空气中迅速长出铝毛,在水中激烈反应放出氢气。