主族金属元素二

表9-2 与Al(OH)3平衡的Al3+、 Al(OH)-4浓度和值的关系
c(Al3+)/mol.L-1
10-1 10-2 10-3 10-4 10-5
pH c(Al(OH)4Fra Baidu bibliotek)/mol
pH
3.4 10-1 12.9
3.7 10-2 11.9
4.0 10-3 10.9
4.4 4.7 10-4 10-5 9.9 8.9
2-3 铝盐 1.铝的卤化物
AlF3 离子键
AlCl3
AlBr3
AlI3
共价键
共价分子：熔点低,易挥发,易溶于有机溶剂。易形成双聚物
水解激烈：
A3 l C 32 lH O Al(3O 3H HC ) l
潮湿空气中的AlCl3，白烟为HCl
用干法合成AlCl3
2Al3C2l(g) 2AlC3 l 2Al6HCl( g )2AlC3 l3H2(g) Al2O3 3C3C2l 2AlC3l3CO
③ 两性
铝是典型的两性金属，它既能溶于强酸，也能直接溶
于强碱，并放出H2气。
2Al + 6H+
2Al3+ + 3H2↑
2Al + 2OH- + 6H2O
2[Al(OH)4]- + 3H2↑
2. 铝的冶炼
① 从铝钒土中提取Al2O3
Al2O3+ 2NaOH + 3H2O
2Na[Al(OH)4](NaAlO3)
则 c(H + )/c=3(K K ӨW ӨS P )3c(A l3+ )/c
得 pH =3 1lgK ӨS P -lgc(A l3+ )/c -lgK W Ө 也即， Al(OH)3在不同的酸性溶液中的溶解度是不同的，共溶 解状态为Al3+ ，溶解度即c(Al3+)。
对于Al(OH)3与碱性溶液的反应：
=β(A l(O H )-4)K S ӨP (A l(O H )3)
又
c(OH-)/cӨ
=
KӨSP c(H+)/cӨ
代入上式得 c(H+)/cӨ =c(Al(K O ӨW H)4-)/cӨ
p H = lg c (A l(O H )4 -)/c Ө -lg (β K ӨS P K ӨW )
说明Al(OH)3在不同pH的碱性溶液中的溶解度也是不同 的，其溶解状态为Al(OH)-4，溶解度即c[Al(OH)-4]。
性氧化铝，具有酸碱两性。
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
K 1 =c c ( (A H l+ 3 )+ /c )/c Ө Ө3=c c ( (H A + l3 )+ /c )/c Ө Ө3c c ( (O O H H - -) )//c c ӨӨ 3 3= K ӨS P (K ӨA W l) (O 3H )3
2Al + 3H2SO4 Al3(SO4)2 + 3H2↑
铝钾矾(明矾)[KA4 l)(2S 1H O 22O ]：易溶于水，水解生成或 碱式盐的胶状沉淀。广泛用于水的净化、造纸业的上浆剂，
印染业的媒染剂，以及医药上的防腐、收剑敛和止血剂等。
第三节 锡、铅的化合物
3-1 锡铅单质的性质
• 在自然界的主要存在形式：锡石（SnO2）,方铅矿（PbS） • 锡有三种同素异形体：
3. （1）ɑ- Al2O3 为自然界存在的刚玉，属六方紧密堆集
构型的晶体。其熔点高达。2050 C，硬度达8.8。天然品因
含少量杂质而显不同颜色。红宝石是钢玉中含少量
Cr(Ⅲ)，蓝宝石是含有微量Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)或Ti(Ⅳ)的
氧化铝。
。
4. （2）r-Al.2O3 是在4.50 C左右加热Al(OH)3分解或 5. (NH4)2SO4 Al2(SO4)3 24H2O（铝铵矾）制得，又称活
若以表中离子浓度为纵坐标，pH为横坐标，可以绘制
Al(OH)3的溶解度s- pH图( 见P1959-2图)。
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。
Al(OH)3制备： 通常采用碱法，将金属铝与按化学计量的Na0H反应生成
NaAlO2，然后加入弱酸性物质（通入CO2或加入NH4HCO3），适当 降低溶液的碱度，使pH进入图9-2曲线中部Al(OH)3的沉淀区。 主要反应为：
2Al + 2Na0H + 2H2O 2NaAlO2 + CO2 + H2O 或 2NaAlO2 + NH4HCO3 + 2H2O
2NaAlO2 + 3H2↑ 2Al(OH)3↓ + Na2CO3 2Al(OH)3↓ + NH3 + Na2CO3
灰锡（ɑ-Sn）、白锡（β-Sn）及脆锡（r-Sn ），它 们在不同温度下可以互相转变：
灰锡（ɑ-Sn） 13.2oC 白锡（β-Sn） 161oC 脆锡（r-Sn ）
常见的为白锡，虽然它在13.2 C以下会转变成灰锡，但是 这种转变十分缓慢，所以能稳定存在。 • 铅是很软的重金属，做反应容器的衬里。 • 铅锡属于中等活泼金属，卤素、硫等非金属可以直接和其 化合， 有+2，+4 氧化值的化合物。
Al(OH)3（s）+ OH-
Al(OH)-4
K 2 = c ( c A (O l( H O - H )/) c 4 - Ө)/c Ө =c ( c A (O l(H O - H )/) c 4 - Ө)/c Өc (O c H (O -) H /c -Ө)/c 3 Ө 3 c c (A (A l3 l3 + + )/ ) c /c ӨӨ
2Na[Al(OH)4] + CO2
Al(OH)3↓+ Na2CO3 + H2O
Al(OH)3 △ Al2O3 + H2O
②电解Al2O3 2Al2O3 1电000解。C 4Al + 3O2↑
2-2 氧化铝和氢氧化铝
1. 氧化铝
2.
氧化铝为白色无定形粉末，它是离子晶体，熔点
高，硬度大。常见的氧化铝有：
2. 硫酸铝和矾
硫酸铝[Al2(SO4)3]：无水硫酸铝为白色粉末，易溶于水， 同时水解而呈酸性。反应式如下：
Al3+ + H2O
[Al(OH)]2+ + H+
[Al(OH)]2+ + H2O
[Al(OH)2]+ + H+
[Al(OH)2]+ + H2O
Al(OH)3 + H+
纯晶Al3(SO4)2可以纯铝和相互作用制得：