北京师范大学、华中师范大学、南京师范大学无机化学教研室《无机化学》(第4版)(下册)-第21章 p区

第21章　p区金属

21.1　复习笔记

一、概述

1．p区金属

p区金属包括Al、Ga、In、Tl、Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Po，分属于周期表中的第ⅢA族、ⅣA族和VA族。

2．p区金属元素性质

（1）p区同族金属元素从上到下原子半径逐渐增大，失电子趋势逐渐增大，元素的金属性逐渐增强；

（2）它们在化合物中常有两种氧化态，且其氧化值相差为2；

（3）它们的高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；

（4）大部分p区金属元素在化合物中，电荷较高，半径较小，其盐类在水中极易水解。

二、铝镓分族

１．铝及镓分族元素

铝及镓分族元素Ga、In、Tl为第ⅢA族的金属元素。

2．铝镓分族价电子构型及特征

（1）价电子构型为；

（2）价电子数少于价轨道数，为缺电子原子。

3．铝镓分族氧化态特点

（1）除Tl 外，铝及镓分族元素在化合物中的主要氧化态为+Ⅲ；

（2）铊的+I

氧化态比+Ⅲ氧化态的化合物稳定；（3）它们的+Ⅲ氧化态化合物有很强的共价性。

4．铝及其化合物

（1）铝的冶炼

①

的纯制a

．用碱溶液处理铝土矿

：

b

．通入

，促使铝酸盐水解，得

沉淀：c ．将

过滤分离，干燥后煅烧，得到较纯的符合电解要求的氧化铝：②

的熔融电解将溶解于熔融的冰晶石中进行电解，在阴极得到铝：

（2）铝的物理性质

①银白色的金属，质轻；

②耐腐蚀性较好；

③延展性和导电性能很好，能与多种金属形成高强度的合金。（3）铝的化学性质

①铝的亲氧性及用途

a ．原理

第一，铝一接触空气，表面立即氧化，生成一层致密的氧化膜，阻止铝进一步被氧化，此膜不溶于水和酸，铝在空气中相当稳定；

第二，铝能夺取化合物中的氧：

b ．用途

第一，是冶金上常用的还原剂；

第二，用来作为炼钢的脱氧剂；第三，用于制取高温金属陶瓷。

②铝的两性及用途a ．铝既能溶于稀盐酸和稀硫酸，也易溶于强碱；铝还能溶于热的浓硫酸中；高纯度的铝（99.95％）只溶于王水。

b ．铝在冷的浓硫酸及稀、浓硝酸中被钝化，常用铝桶装运浓

、浓等化学试剂。

（4）铝的氧化物

是一种白色难溶于水的粉末，最常见的是α-型

和γ-型。

①制备

a

．α-型可由金属铝在氧中燃烧或灼烧或而制得；

b．γ-型可由、偏氢氧化铝

AlO（OH）或铝铵矾加热到723 K

制得。

②晶体特征

a．α-型

的晶体特征

六方密堆积构型；晶体中阴、阳离子之间的吸引力强；晶格能大，熔点高，硬度大。

b

．γ-型的晶体特征

面心立方密堆积构型，稳定性比

稍差；将强热到

1273 K可转变为。

③化学性质

a．α-型

的化学性质

不溶于水，也不溶于酸和碱，具有较强的耐腐蚀性及绝缘性，可做高硬度材

料、研磨材料及耐火材料。

b

．γ-型的化学性质

γ-型

可溶于酸和碱，颗粒小，表面积大，具有良好的吸附能力和催化活性。

④α-型颜色特征

自然界存在的

称刚玉。含微量离子的刚玉呈红色，称红宝石；含或离子的为蓝色，称蓝宝石。

⑤β-型

β-型实际为，有离子传导能力，在制作蓄电池等方面有广阔的应用前景。

（5）铝的水合物

①一般的氢氧化铝实际上指三氧化二铝的水合物。

②铝的水合物化学性质

a ．氢氧化铝具有两性；

b ．在氢氧化铝中加酸生成铝盐，加碱则生成铝酸盐；

c ．结晶的氢氧化铝难溶于酸，而且加热到373 K 也不脱水。

（6

）铝盐和铝酸盐①铝盐和铝酸盐的形成

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：

或

（铝盐）或

（铝酸盐）

②铝盐的特征

a ．铝盐水溶液中铝离子以

的形式存在；b ．铝盐的共同特征是强烈的水解性；c ．铝盐溶液由于水解均呈酸性：

d ．一些弱酸（如碳酸、氢氰酸、氢硫酸等）的铝盐在水中几乎完全水解。③铝酸盐的特征

a

．铝酸盐中含（或

等配离子；b

．当pH

＞13时，有以四面体形式配位的

离子存在；c ．铝酸盐水解使水溶液呈弱碱性；

d ．在溶液中通入将促进水解的进行，得到

沉淀；

e ．将

和一同溶于氢氟酸，则得到电解法制铝所需要的助熔剂冰晶石：（7

）几种重要的盐①卤化物

a ．在卤化物中，只有

有明显的离子性；

b ．

均为双聚分子；c

．当溶于水时，立即解离为和离子并强烈水解；d ．易与电子对给予体形成配离子和加合物，如

等。②碱式氯化铝

a ．碱式氯化铝组成为，1≤n≤5，m≤10；

b ．它有强的吸附能力，能显著地降低水中泥土胶粒上的负电荷；

c ．它是一种高效净水剂，有高的凝聚效率和沉淀作用。

③硫酸铝及明矾

a ．硫酸铝的物理性质

无水硫酸铝为白色粉末，从水溶液中得到的为无色针状晶体，化学式

。

b ．硫酸铝的制备

第一，将纯的氢氧化铝溶于热的浓硫酸；

第二，用硫酸处理铝土矿或粘土都可以得到无水硫酸铝：

c ．明矾