2020-2021学年高中化学竞赛第21章p区金属课件
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Al2O3(s)+Na2CO3(s)=2NaAlO2(s)+CO2
水解2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O 2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3
煅烧 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 氧化铝电解 2Al2O3=4Al+3O2
2.铝的性质
In
原子序数 13
31
49
价电子层结 构 主要氧化态
第一电离能 (kJ/mol） 电负性
3s23p1
+III
577.6 1.5
4s24p1
+I，+III
578.8 1.6
5s25p1
（+I）， +III
558.3
1.7
Tl 81 6s26p1
+I，(+III)
589.3
1.8
第4主族元素的基本性质
氢氧化铝：氧化铝的水合物,具有两性
Al(OH)3不溶于氨水中，它与NH3不生成配合物。
制备
方法一：在铝盐中加入氨水和适量的碱，得到 白色凝胶状沉淀Al(OH)3 。(无定型)
方法二：在铝酸盐溶液中通入CO2，得白色晶态 Al(OH)3 。（结晶型）
三、铝盐和铝酸盐
形成：金属铝、氧化铝、氢氧化铝与酸反应得到 铝盐，与碱反应得到铝酸盐。
Al 3+ +
O OH OH
浓NH3·H 2O
SO 3Na O
Al /3
OO OH SO 3Na
O
(红色)
Al3+ 的鉴定(方法2）
(2)碱式氯化铝 介于氯化铝和氢氧化铝之间的一系列水解产物
聚合而成的高分子化合物，组成为 [Al2(OH)nCl6-n]m。一种多羟基多核配合物， 通过羟基桥接而聚合。有强的吸附能力，能 显著降低水中泥土胶粒上的负电荷，有高的 凝聚效率和沉淀作用，高效净水剂。
(3)硫酸铝和明矾 制备：
2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O Al2O3•2SiO2•2H2O(粘土)+3H2SO4=
电负性
Sb 51 5s25p3
+III，+V
Bi 83 6s26p3
+III，（+V）
831.7
703.3
1.8
1.8
p区金属元素通性
它们的价电子构型为ns2np1-4，内层饱和； 常有两种氧化态，且相差为2； p区同族元素从上到下低氧化态的化合物稳
定性逐渐增强，高氧化态的化合物稳定性逐 渐减弱。 低氧化态化合物中部分离子性强。 高氧化态化合物中多数为共价化合物。 大多数的盐在水中极易水解。
性质 原子序数 价电子层结构 主要氧化态
第一电离能 （kJ/mol）
电负性
Ge 32 4s24p2
Sn 50 5s25p2
Pb 82 6s26p2
+IV，+II 760
+IV，+II 709
+II， (+IV)
716
1.8
1.8
1.9
第5主族元素的基本性质
性质 原子序数 价电子层结构 主要氧化态
第一电离能 （kJ/mol）
离子晶体
分子晶体
分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机
溶剂，易形成双聚物。
卤化物——AlCl3 结构（Al2Cl6）：
Cl
Cl
Cl
118o Al
Al
Cl
Cl
Cl
Cl Cl Cl Al Al
Cl Cl Cl
Sp3杂化 Al
3s 3p
Cl 3s 3p
Sp3杂化
氯桥键为三中心四电子键
sp3 sp3
剧烈水解
红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+，Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)
-型Al2O3和-型Al2O3性质比较
-型反应
与碱作用 不与碱反应 与碱反应
特 性 具有耐腐蚀性 具有良好的
及绝缘性好 吸附能力和
催化活性
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-
银白色金属，质轻，具有一定程度的耐腐蚀性；延展性和导电 性好；能与多种金属形成高强度合金，有些合金强度可与钢相 当。
(1)铝的亲氧性 4Al+3O2=2Al2O3 △rHm = -3339kJ/mol 铝热还原法, 利用这热量来焊接钢轨.
(2)铝的两性
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+ 3H2↑ 高纯铝(99.95%)不与一般的酸作用,只溶于王水. 2Al+6H2SO4(浓,热)=Al2(SO4)3+3SO2+6H2O 冷的浓硫酸和硝酸中：钝化作用。
§21-2 铝 镓分族
铝及镓分族元素的一些化合物有缺电子性。 常见氧化态为+I，+III。
Tl的+I化合物稳定。 +III化合物有很强的共价性
21-2-1 铝及其化合物
一、单质铝的冶炼及性质 铝的存在：硅铝酸盐（长石、云母、高岭土),铝土矿，
冰晶石。 1.铝的冶炼 溶(熔)矿Al2O3(s)+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]
Al2(SO4)3+2H4SiO4+H2O 矾：硫酸铝与碱金属及铵的硫酸盐形成溶解
度相对较小的复盐
水解
胶体
吸附作用和絮凝作用 净水剂、媒染剂
Al3+的鉴定：
在氨碱性条件下，加入茜素，生成红色沉淀 Al3++3NH3.H2O→Al(OH)3↓+3NH4+
Al(OH)3+3C14H5O2(OH)2(茜素) → Al(C14H7O4)3(红色)+3 H2O
水解： [Al(H2O)6]3++H2O=[Al(H2O)5(OH)]2++H3O+ [Al(OH)4]-=Al(OH)3+OH弱酸盐的铝盐完全水解 2Al3++3CO32-+xH2O=Al2O3•xH2O+3CO2
2.几种重要的盐
(1)卤化物
AlF3
AlCl3 AlBr3 AlI3
离子键
共价键
第21章 P区金属
21-1 P区金属概述 21-2 铝 镓分族 21-3 锗分族 21-4 锑和铋 21-5 P区金属6S2电子的稳定性 作业
§21-1 p区金属概述
重点掌握： （1）Al、Sn、Pb、Bi的单质及其化合物的性质； （2）同族元素的周期变化规律
第3主族元素的基本性质
性质
Al
Ga
二. 铝的氧化物及其水合物
Al2O3是白色难溶于水的粉末。它的主要变 体有-型Al2O3和-型Al2O3。
自然界中以结晶状态存在的-型Al2O3称为 刚玉。刚玉的熔点高，硬度仅次于金刚石。
刚玉中由于含有不同的杂质而有不同的颜色。 含微量Cr3+时，刚玉呈红色——红宝石 含微量Fe3+时，刚玉呈蓝色——蓝宝石
水解2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O 2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3+Na2CO3
煅烧 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 氧化铝电解 2Al2O3=4Al+3O2
2.铝的性质
In
原子序数 13
31
49
价电子层结 构 主要氧化态
第一电离能 (kJ/mol） 电负性
3s23p1
+III
577.6 1.5
4s24p1
+I，+III
578.8 1.6
5s25p1
（+I）， +III
558.3
1.7
Tl 81 6s26p1
+I，(+III)
589.3
1.8
第4主族元素的基本性质
氢氧化铝：氧化铝的水合物,具有两性
Al(OH)3不溶于氨水中，它与NH3不生成配合物。
制备
方法一：在铝盐中加入氨水和适量的碱，得到 白色凝胶状沉淀Al(OH)3 。(无定型)
方法二：在铝酸盐溶液中通入CO2，得白色晶态 Al(OH)3 。（结晶型）
三、铝盐和铝酸盐
形成：金属铝、氧化铝、氢氧化铝与酸反应得到 铝盐，与碱反应得到铝酸盐。
Al 3+ +
O OH OH
浓NH3·H 2O
SO 3Na O
Al /3
OO OH SO 3Na
O
(红色)
Al3+ 的鉴定(方法2）
(2)碱式氯化铝 介于氯化铝和氢氧化铝之间的一系列水解产物
聚合而成的高分子化合物，组成为 [Al2(OH)nCl6-n]m。一种多羟基多核配合物， 通过羟基桥接而聚合。有强的吸附能力，能 显著降低水中泥土胶粒上的负电荷，有高的 凝聚效率和沉淀作用，高效净水剂。
(3)硫酸铝和明矾 制备：
2Al(OH)3+3H2SO4=Al2(SO4)3+6H2O Al2O3•2SiO2•2H2O(粘土)+3H2SO4=
电负性
Sb 51 5s25p3
+III，+V
Bi 83 6s26p3
+III，（+V）
831.7
703.3
1.8
1.8
p区金属元素通性
它们的价电子构型为ns2np1-4，内层饱和； 常有两种氧化态，且相差为2； p区同族元素从上到下低氧化态的化合物稳
定性逐渐增强，高氧化态的化合物稳定性逐 渐减弱。 低氧化态化合物中部分离子性强。 高氧化态化合物中多数为共价化合物。 大多数的盐在水中极易水解。
性质 原子序数 价电子层结构 主要氧化态
第一电离能 （kJ/mol）
电负性
Ge 32 4s24p2
Sn 50 5s25p2
Pb 82 6s26p2
+IV，+II 760
+IV，+II 709
+II， (+IV)
716
1.8
1.8
1.9
第5主族元素的基本性质
性质 原子序数 价电子层结构 主要氧化态
第一电离能 （kJ/mol）
离子晶体
分子晶体
分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机
溶剂，易形成双聚物。
卤化物——AlCl3 结构（Al2Cl6）：
Cl
Cl
Cl
118o Al
Al
Cl
Cl
Cl
Cl Cl Cl Al Al
Cl Cl Cl
Sp3杂化 Al
3s 3p
Cl 3s 3p
Sp3杂化
氯桥键为三中心四电子键
sp3 sp3
剧烈水解
红宝石(Cr3+) 蓝宝石(Fe3+，Cr3+) 黄玉/黄晶(Fe3+)
-型Al2O3和-型Al2O3性质比较
-型反应
与碱作用 不与碱反应 与碱反应
特 性 具有耐腐蚀性 具有良好的
及绝缘性好 吸附能力和
催化活性
Al2O3+6H+=2Al3++3H2O Al2O3+2OH-+3H2O=2[Al(OH)4]-
银白色金属，质轻，具有一定程度的耐腐蚀性；延展性和导电 性好；能与多种金属形成高强度合金，有些合金强度可与钢相 当。
(1)铝的亲氧性 4Al+3O2=2Al2O3 △rHm = -3339kJ/mol 铝热还原法, 利用这热量来焊接钢轨.
(2)铝的两性
2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑ 2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+ 3H2↑ 高纯铝(99.95%)不与一般的酸作用,只溶于王水. 2Al+6H2SO4(浓,热)=Al2(SO4)3+3SO2+6H2O 冷的浓硫酸和硝酸中：钝化作用。
§21-2 铝 镓分族
铝及镓分族元素的一些化合物有缺电子性。 常见氧化态为+I，+III。
Tl的+I化合物稳定。 +III化合物有很强的共价性
21-2-1 铝及其化合物
一、单质铝的冶炼及性质 铝的存在：硅铝酸盐（长石、云母、高岭土),铝土矿，
冰晶石。 1.铝的冶炼 溶(熔)矿Al2O3(s)+2NaOH+2H2O=2Na[Al(OH)4]
Al2(SO4)3+2H4SiO4+H2O 矾：硫酸铝与碱金属及铵的硫酸盐形成溶解
度相对较小的复盐
水解
胶体
吸附作用和絮凝作用 净水剂、媒染剂
Al3+的鉴定：
在氨碱性条件下，加入茜素，生成红色沉淀 Al3++3NH3.H2O→Al(OH)3↓+3NH4+
Al(OH)3+3C14H5O2(OH)2(茜素) → Al(C14H7O4)3(红色)+3 H2O
水解： [Al(H2O)6]3++H2O=[Al(H2O)5(OH)]2++H3O+ [Al(OH)4]-=Al(OH)3+OH弱酸盐的铝盐完全水解 2Al3++3CO32-+xH2O=Al2O3•xH2O+3CO2
2.几种重要的盐
(1)卤化物
AlF3
AlCl3 AlBr3 AlI3
离子键
共价键
第21章 P区金属
21-1 P区金属概述 21-2 铝 镓分族 21-3 锗分族 21-4 锑和铋 21-5 P区金属6S2电子的稳定性 作业
§21-1 p区金属概述
重点掌握： （1）Al、Sn、Pb、Bi的单质及其化合物的性质； （2）同族元素的周期变化规律
第3主族元素的基本性质
性质
Al
Ga
二. 铝的氧化物及其水合物
Al2O3是白色难溶于水的粉末。它的主要变 体有-型Al2O3和-型Al2O3。
自然界中以结晶状态存在的-型Al2O3称为 刚玉。刚玉的熔点高，硬度仅次于金刚石。
刚玉中由于含有不同的杂质而有不同的颜色。 含微量Cr3+时，刚玉呈红色——红宝石 含微量Fe3+时，刚玉呈蓝色——蓝宝石