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1、分布,金屬元素,概述,自然界分布非常廣泛,元素豐度 表示在自然界中的平均含量,單位：質(zhì)量 或 原子%,,存在形式,活潑金屬： 最穩(wěn)定的化合物存在,不活潑金屬： 單質(zhì),分類,黑色金屬： Fe、Mn、Cr及其合金,有色金屬： 除了黑色金屬以外的金屬,輕有色金屬： 密度d < 4.5gcm-3 化學性質(zhì)活潑,Na、K、Mg、Ca,重有色金屬： 密度d 4.5gcm-3,Cu、Zn、Hg、Sb、Bi、Pb,貴金屬： 儲量少、價格貴、化學性質(zhì)穩(wěn)定,Pt、Au、Ag,稀有金屬： 儲量少、分布散、應(yīng)用和發(fā)現(xiàn)較晚,Li、Be、V、稀土元素,準金屬： 單質(zhì)的性質(zhì)介于金屬與非金屬之間,As、Se、Te

2、,金屬的物理性質(zhì) 顏色 銀白色或鋼灰色光澤（絕大多數(shù)） 導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性 良好 超導(dǎo)電性 溫度降低到某個值時，金屬電阻突然消 失,導(dǎo)電性趨于無限大 光電效應(yīng) 許多金屬在光的照射下放出電子 有些金屬在短波輻射下放出電子 熱電現(xiàn)象 有些金屬在加熱到高溫時放出電子,金屬內(nèi)聚力： 物質(zhì)內(nèi)部質(zhì)點間的相互作用力,原子化焓： 單位物質(zhì)的量的金屬由晶體氣態(tài)原子 所需的能量 與 金屬的原子半徑、價電子數(shù)、晶格類型 有關(guān) （ R 原子化焓） （e 原子化焓 ),熔點、沸點、硬度,原子化焓 金屬內(nèi)聚力 熔

3、點、沸點、硬度,（金屬鍵的強度）,金屬活動順序,( 以H為界 ),H 前金屬 H 后金屬,,(1)化學性質(zhì) 活潑 較穩(wěn)定,(2)與非金屬元素 常溫、直接反應(yīng) 加熱,(3)與水 / 非氧化性稀酸 反應(yīng) 不反應(yīng),在化學反應(yīng)中失去e，轉(zhuǎn)變?yōu)閹д姾傻年栯x子,金屬的化學性質(zhì),,表現(xiàn)較強的還原性,M ne Mn+ ( n = 1、2、3 ),IA族：Li、Na、K、Rb、Cs、Fr,同一周期元素： 堿金屬的 R 最大， 第一電離能最小 易失去最外層的一個e 氧化態(tài)為 I 的化合物 表14-1 上下： 原子

4、序數(shù)、原子量、原子R 電離能、電負性 金屬活潑性 原子化焓 金屬內(nèi)聚力 熔點、沸點、硬度 化合物： 離子型（Li為共價型）,通性,對角相似規(guī)則 在周期表中，某元素的性質(zhì)與左上方或右下方的元素性質(zhì)相似 Li和Mg Be和Al B和Si,,堿金屬單質(zhì),物理性質(zhì),內(nèi)聚力弱,硬度小,熔點低：常溫下形成液態(tài)合金,如： 鈉鉀合金,良好的導(dǎo)電性、延展性,焰色試驗 堿金屬及其揮發(fā)性鹽類在無色火焰中灼燒,火焰會產(chǎn)生特征的顏色,,初步鑒定 Li (紅) Na (黃) K (紫) Rb(紫紅) Cs(紫紅),密度低：輕金屬,(1) 與非金屬元素,化學性質(zhì)

5、強還原性,直接或間接反應(yīng),(2) 與水 反應(yīng)非常激烈,X、O、S、N、P,M H2O MOH(強堿) H2,Li 反應(yīng)較緩慢,原因： 熔點高，反應(yīng)釋放的熱量不足使其熔化為小球或液體， 分散性差 降低反應(yīng)活性, LiOH溶解度小，覆蓋金屬表面 阻礙反應(yīng)進行,,(3) 與O2,Li 固體石蠟封存, 存放于煤油中,室溫下迅速反應(yīng),單質(zhì),,,堿金屬的氧化物,與 O2 作用 M2O、M2O2、MO2,與 O3 作用 MO3,M2O,Li2OCs2O,固體，顏色，熔點，熱穩(wěn)定性,與水反應(yīng) M2O H2O MOH 劇烈 ( 除Li2O ),制備： 直接 Li O2 L

6、i2O,間接 Na2O2 2Na 2 Na2O,2KNO3 10K 6K2O N2,,M2O2,Na2O2,淡黃粉末，對熱穩(wěn)定,, 易吸潮,Na2O2 2H2O / 稀酸 H2O2 2NaOH,2H2O2 O2 2H2O, 氧氣發(fā)生劑、漂白劑, 與CO2,2Na2O2 2CO2 2Na2 CO3 O2, 防毒面具填料、供氧劑、CO2 吸收劑, 強氧化性,Fe2O3 3Na2O2 2Na2 FeO4 Na2O,高鐵酸鈉,Cr2O3 3Na2O2 2Na2 CrO4 Na2O,鉻酸鈉,熔融態(tài)Na2O2 木炭、棉花、鋁粉 爆炸 注意安全, 強堿性, 鐵 / 鎳制的容器存放,石英 / 陶瓷容器不宜

7、,MO2,強氧化劑,4MO2 2CO2 2M2CO3 3O2,2MO2 2H2O H2O2 O2 2MOH （劇烈）, 用于急救器材中,（除Li外堿金屬）,,MO3, 不穩(wěn)定,2MO3 2MO2 O2, 制備：,3KOH(s) 2O3(g) 2KO3(s) KOHH2O O2(g), 與水作用,反應(yīng)劇烈,4MO3 2H2O 5O2 4MOH,KOH 、RbOH 、CsOH,堿金屬的氫氧化物 MOH, 白色固體，易吸水潮解, 易溶于水 ( 除LiOH ),NaOH CsOH 溶解度,常用KOH、NaOH, 強堿性,強腐蝕性,與鹵素等非金屬反應(yīng)，非金屬發(fā)生歧化反應(yīng),X2 2NaOH

8、 NaX NaXO H2O,3S 6NaOH 2Na2S Na2SO3 3H2O,（苛性鉀）,（苛性鈉/燒堿）,NaCO3,（純堿）,堿性反應(yīng),Al2O3 2NaOH ( 熔融 )2NaAlO2 H2O,SiO2 2NaOH Na2SiO3 H2O,, NaOH固體或濃溶液不用玻璃容器，采用塑料瓶,NaOH試劑瓶，用橡皮塞，不能用玻璃塞,固體密封保存，以免吸收 H2O、CO2, 保存,CO2 2NaOH Na2CO3 H2O,配制NaOH飽和溶液 密閉靜置 析出Na2CO3, 取上清液 稀釋 ( 煮沸后冷卻的新鮮蒸餾水 ), 配制 NaOH 溶液,堿金屬鹽,常見：鹵化物、硝酸鹽、硫酸鹽、磷酸鹽

9、、碳酸鹽、硫化物, 易溶性 幾乎所有常見的堿金屬鹽,Li鹽有較多的難溶鹽 如：LiF、Li2CO3,2組成鹽的正、負離子半徑相差大時：,1離子帶的電荷數(shù)少、半徑大的鹽易溶,負離子半徑較小 ( F )，正離子半徑，鹽的溶解度,負離子半徑較大 ( I ) ，正離子半徑，鹽的溶解度,3組成鹽的正、負離子半徑相近時，溶解度小,金屬離子為8電子構(gòu)型的離子型鹽類溶解性經(jīng)驗規(guī)律：,堿金屬鹽 LiCs, 晶體類型 離子晶體 熔點高, 顏色 M無色，由陰離子顏色決定, 熱穩(wěn)定性 較高，一般加熱不發(fā)生揮發(fā)或分解,硝酸鹽： 4LiNO3 2 Li2O 2N2O4 + O2 ( 773k ),2Na

10、NO3 2NaNO2 + O2 ( 653k ),熱穩(wěn)定性較差, 結(jié)晶水合物,鹽類溶于水，溶液離子以水合離子形式存在,離子電荷數(shù) 半徑 水合作用,鹽結(jié)晶析出 結(jié)晶水合物：Li鹽幾乎都是，Na鹽 K鹽, K鹽為分析標準試劑,配制炸藥選用KNO3 / KClO3,,Li + Cs + 水合作用,M+鑒定和生物效應(yīng),Na+ 鑒定 焰色反應(yīng)：亮黃色 （初步鑒定）, Na+溶液 HAc 醋酸鈾酰鋅試劑 (過量), 醋酸雙氧鈾酰鋅鈉(淡黃色),K 鑒定 焰色反應(yīng)：紫色 (鈷玻璃片), K+溶液 亞硝酸鈷鈉試劑 中性/弱酸環(huán)境, 六亞硝酸合鈷()酸鈉鉀(橙黃色),生物效應(yīng),Na、K 人體必需的組成

11、元素,Na+ 分布在細胞外液,維持細胞外液的滲透壓、酸堿平衡,參與神經(jīng)信息傳遞過程,穩(wěn)定核酸和蛋白質(zhì)的構(gòu)象,K 分布在細胞內(nèi)液,維持細胞內(nèi)液的滲透壓,穩(wěn)定細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu),參與神經(jīng)信息傳遞過程,維持心血管系統(tǒng)正常功能,通性, 比較堿金屬: 失 e 傾向 ，但仍是活潑金屬, 氧化態(tài)為, 離子型化合物（Be化合物主要是共價性）, 熔點、沸點 堿金屬, Be Ba 價電子構(gòu)型 ns2 ( n = 2,3,4,5,6 ),原子序數(shù) 原子量 原子半徑,第一、第二、第三電離能 電負性,標準電極電勢E 還原性,熔點、沸點高，但不規(guī)律,離子半徑,（單質(zhì)的晶格類型不完全相同）,,分布廣泛： 第八位,存在形式

12、： 菱鎂礦、云白石等,來 源： 電解熔融氯化鎂,特 性： 銀白色 輕、硬,鎂粉易燃,應(yīng) 用： 閃光燈、煙火、燃燒彈， 合金,格外小心,,水（）,,分布廣泛： 第五位,存在形式： 石灰石、石膏、氟石等,來 源： 電解熔融氯化鈣（加入氟化鈣, 熔點）,特 性： 銀色、堅硬,應(yīng) 用： 還原劑 制備釷、鈾、鋯 合金(Al、Be、Cu、Pb、Mg),堿土金屬的氫氧化物 M(OH)2, 白色固體,易潮解 常用干燥劑 Ca(OH)2, 溶解度小 Be Ba 溶解度, 制備 Be鹽、Mg鹽 NaOH ,MgCl2 2NaOH Mg(OH)2 2NaCl

13、,Ca、Sr、Ba 氧化物 H2O (l) ,CaO(s) H2O (l) Ca(OH)2 Q,（生石灰）,（熟石灰）, 堿性,Mg(OH)2 中強性,其余為強堿,堿性強弱討論：,ROH R OH 堿式電離,ROH RO H 酸式電離,離子勢 Z / r, R極化作用 吸引OH氧原子能力 酸式電離, R極化作用 RO鍵弱 堿式電離,電荷,半徑,,,Be (OH)2 Ba (OH)2 堿性,Be(OH)2 兩性,實驗室經(jīng)驗公式 < 7 堿性,7 < < 10 兩性, 10 酸性,僅適合次外層為8e構(gòu)型的主族元素的氫氧化物,堿土金屬鹽, 難溶性，酸式鹽 通常可溶,MS

14、O4 (Ca、Sr、Ba) H2SO4 (濃) M (HSO4)2, 易溶：硝酸鹽、氯化物, 可溶：高氯酸鹽、醋酸鹽, CaCO3的鑒定,CaCO3 CO2 (過量) H2O Ca2 HCO3, 加熱 CO2驅(qū)出 生成CaCO3, 磷酸鹽、草酸鹽、鉻酸鹽 溶于 稀HCl / HNO3,CaC2O4 H(稀) Ca2 HC2O4,（大理石）,這些鹽的沉淀反應(yīng)，需要在近中性 或弱堿性 條件下進行,氯化鈣 CaCl26H2O,加熱脫水 無水 CaCl2,不能干燥乙醇或氨，酸性物質(zhì),533K,無毒、無臭、味微苦,易溶于水,吸濕性極強,常用干燥劑,,,氯化鋇 BaCl22H2O,可溶性鋇鹽,致死量0.8

15、g 注意保管,中毒時，口服/靜滴 硫酸鈉 ，以解毒,硫酸鋇 BaSO4 (重晶石),制備鋇鹽的原料：BaSO4 4C BaS 4CO(煅燒),BaS 2HCl BaCl2 H2S,BaS CO2 H2O BaCO3 H2S,無臭，無味 性質(zhì)穩(wěn)定 難溶于水、酸、堿、有機溶劑 溶于熱濃硫酸,M2 的鑒定,Mg2鑒定, Mg2溶液 NaOH Mg(OH)2(白色) 鎂試劑, 吸附顯藍色, Mg2溶液 磷酸氫銨氨試劑 磷酸銨鎂(白色),Ca2鑒定, Ca2溶液 (NH4)2C2O4 CaC2O4(白色), 稀HCl / HNO3 溶解, 焰色反應(yīng)：磚紅色,Ba2鑒定, Ba2溶液 K2CrO4 Ba

16、CrO4(黃色), 稀HCl / HNO3 溶解, 焰色反應(yīng)：黃綠色,常用藥物,MgO 制酸藥，中和過多胃酸,常用制劑：鎂乳 Mg(OH)2,鎂鈣片 0.1g MgO + 0.5g CaCO3,MgSO4,內(nèi)服：導(dǎo)瀉劑、十二指腸引流劑,( 瀉鹽 ),注射劑：抗驚厥,三硅酸鎂,白色、無味粉末 不溶于水和乙醇 易被無機酸分解,（ 濾油粉）,鈣鹽 葡萄糖酸鈣、磷酸氫鈣、乳酸鈣、氯化鈣等,補鈣劑 鎂中毒時拮抗劑,CaSO4 CaSO42H2O (石膏) 清熱瀉火,CaSO41/2H2O (燒石膏) 石膏繃帶,煅石膏粉 濕疹、燙傷、疥瘡潰爛,BaSO4 胃腸道內(nèi)無吸收，阻止X射線通過

17、, 消化道造影劑,碳酸鋰 抗躁狂藥,鋇餐,Al IIIA族 As、Sb、Bi VA族, 砷分族,單質(zhì)鋁,物理性質(zhì),銀白色 密度小 ( 2.79g/cm3 ) 熔點 ( 930K )、沸點 ( 2740K ) 高 導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性 良好,元素豐度最大的金屬元素,活潑金屬，鋁礬土礦（Al2O3nH2O）,化學性質(zhì),親氧性的兩性金屬, 氧化態(tài) 2Al 3/2O2 Al2O3 Q 鋁制的日用器具，醫(yī)療器械，化學反應(yīng)器,與酸反應(yīng) 高純度鋁不與酸反應(yīng)，但溶于王水（濃HNO3:濃HCl1:3） 稀酸 2Al 6H 2Al3 3H2 強堿 2Al 2OH 6H2O 2A

18、l(OH)4- 3H2 與冷、濃HNO3 / H2SO4 表面鈍化 用鋁桶儲運, 與水反應(yīng), 與金屬氧化物反應(yīng),2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2,鋁熱反應(yīng),熔融,Al2O3,Al2O3,熔點高, 硬度大, 化學性質(zhì)穩(wěn)定, 耐腐蝕, 絕緣性好 高硬度材料, 研磨材料, 耐火材料,Al2O3,( 剛玉 ),( 活性氧化鋁 ),粒徑小，比表面積大 強 吸附性、強 催化活性、溶于酸或堿 吸附劑，催化劑載體,Al(OH)3,兩性氫氧化物, 制備,Al(OH)4- CO2 2Al(OH)3 (白色) CO32 H2O,-Al2O3,鋁酸鹽溶液,,723K 773

19、K,鋁鹽溶液 + 氨水 無定形水合氧化鋁,（白色凝膠狀沉淀）,AlCl3 3NH3H2O Al(OH)3 3NH4Cl, 與弱酸的酸根離子作用 2Al3 3CO32 3H2O 2 Al(OH)3 3CO2 2Al3 3S2 6H2O 2 Al(OH)3 3H2S 形成配位數(shù)為 4 或 6 的配合物，十分穩(wěn)定 如：Al Cl4- Al F63-,Al3特性：, 水解性,常見鋁鹽, Al (NO3)3 Al 2(SO4)3,離子型化合物，含n H2O,易溶于水,(鋁鉀礬，俗稱明礬),泡沫滅火器,KAl(SO4)2 12H2O, AlCl3,共價化合物，易溶于水、有機溶劑,工業(yè)

20、制備：,Al (熔融態(tài)) Cl2 AlCl3 (無水),Al2O33Cl2 3C 2AlCl33CO,高溫,常溫：無色晶體,,潮濕空氣,AlCl36H2O,水解,分子結(jié)構(gòu),缺 e 原子, 表現(xiàn)酸的性質(zhì)，具有較強的加合性, 有機合成中常用的催化劑,加合物,Al2(SO4)3 + 6NaHCO3 3Na2SO4 + 2Al(OH)3+ 6CO2,泡沫滅火器,Al2(SO4)3 NaHCO3 發(fā)泡劑,,As、Sb、Bi 的氫化物,無色、惡臭、劇毒性氣體，極不穩(wěn)定,室溫下自燃 2AsH3 3O2 As2O3 3H2O,（砷化氫，胂）,（砒霜）,檢測As方法, 馬氏試砷法,2AsH3 2As

21、3H2 亮黑色砷斑, 古蔡試砷法,2AsH312AgNO33H2O As2O312Ag12HNO3, 中國藥典,AsH32HgBr2 2 HBrAsH(HgBr)2 黃色（砷斑）,AsH33HgBr2 3 HBrAs (HgBr)3 棕色（砷斑）,,缺氧,藥品所含的砷 AsH3,As、Sb、Bi的常見鹽,可溶鹽： MCl3、硫酸Sb(Bi)、Bi(NO3)3,溶于水時，發(fā)生水解,氯化氧銻, 配制Sb()、Bi()鹽溶液，加適量酸，抑制水解,,,硝酸氧鉍,As、Sb、Bi 的氧化物及其水合物,難溶于水,規(guī)律：(表14-6), AsBi 氧化物、氫氧化物的堿性, 低氧化態(tài)() 高氧化態(tài)()

22、,同元素 氧化物及其水合物的酸性, As()Bi(),()的氧化物及其水合物的還原性,() 的氧化物及其水合物的氧化性, 同一元素，高氧化態(tài)()的氧化性強,H3AsO4 (中強氧化劑) NaBiO3 (強氧化劑),亞砷酸鹽 (較強還原性),弱堿性介質(zhì) : Na3AsO3 I2 H2O Na3AsO42HI,+5,+5,+5,+3,強堿性介質(zhì) : Bi(OH)3 Cl2 3NaOH=NaBiO32NaCl 3H2O,+3,+5,（還原性很弱）,（強氧化劑）,酸性介質(zhì) 中： H3AsO42I2H H3AsO3I2H2O NaBiO3(s)6HCl(濃) BiCl3Cl23H2O

23、 NaCl,As2O3,致死量最多為120mg As3+與巰基結(jié)合 生物酶失活 二巰基丙醇(螯合劑)治療,As2O3 6NaOH 2Na3AsO3 3H2O As2O3 6HCl(濃) 2AsCl3 3H2O,兩性偏酸，易溶于堿,( 砒霜 ),急性中毒,,Sb2O3,兩性偏堿，易溶于酸,Sb2O3 6HNO3 2Sb(NO3) 3 3H2O,Sb2O3 2NaOH 2NaSbO2H2O,Bi2O3,堿性，只與酸作用,Bi2O3 6HNO32Bi(NO3) 3 3H2O,As、Sb、Bi的硫化物,難溶于水，酸堿性與氧化物相似,Al、 As、Bi 的離子鑒定,Al3鑒定, Al33NH3 H2O

24、 Al(OH)3(白色) 3NH4, Al3適量HAc鋁試劑 鮮紅色配合物,（金黃三羧酸銨鹽）,As3 As5鑒定, 亞砷酸鹽/砷酸鹽 HCl酸化，通H2S,2H3AsO33H2S As2S3(黃色)6H2O 2H3AsO45H2S As2S5(黃色)8H2O,黃色沉淀 NaOH / Na2S 溶解, AsO33 3Ag+ Ag 3AsO3(黃色) AsO43 3Ag+ Ag 3AsO4(暗棕色),+3,+5,Bi3鑒定, 2Bi3 3Sn(OH)42- 6OH 2Bi(黑色) 3Sn(OH)62-,Bi33I BiI3(棕色) I(過量) 溶解,常用藥物,Al(OH)3

25、,抗酸藥 片劑 / 凝膠劑 (保護潰瘍面，吸附有害物質(zhì)),明礬,KAl(SO4)2 12H2O,具有強收斂作用,外科：煅明礬 傷口收斂性止血劑，治療皮炎、濕疹,中醫(yī)：稱為白礬 內(nèi)服祛痰燥濕，斂肺止血,外用解毒，止?jié)裰拱W,常用凈水劑,（枯礬）,砒霜,慢性皮炎，牛皮癬， 急/慢性白血病,As2O3,雄黃,As4S4,治療疥瘡疔毒，蟲蛇咬傷,內(nèi)服治療腸道寄生蟲，瘧疾,（急性早幼粒細胞白血?。?酒石酸銻鉀(鈉) 抗血吸蟲病，祛痰藥,KSbC4H2O6 1/2H2O,堿式碳酸鉍,(BiO)2CO3,制酸藥，收斂藥,口服治療消化道潰瘍，腹瀉,外用治療濕疹，輕度燙傷，潰瘍,次水楊酸鉍,BiOC7H5O3,抗梅毒藥，治療扁平疣,