近现代化学导论第15章-1过渡后金属元素通性课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高等教育出版社 高等教育电子音像出版社,第,15,章,-1,过渡后金属元素通性,过渡后金属元素在周期表中的位置,教学要求：,第,15,章,-1,过渡后金属元素通性,1.,熟悉过渡后金属元素电子层结构特点、在其各族和各周期中一般性质的变化规律；,2.,掌握,Zn,的还原性,，,了解,Cd,的两性,，,掌握,Hg,(0),、,Hg,(),和,Hg,(),间重要化合物的氧化还原反应，以及甘汞和升汞的制备反应,；,3.,了解,Ga,、,In,、,Tl,的一般通性；,4.,掌握与,Sn,(),的还原性,、,Pb,(),的氧化性相关的反应和重要化合物的性质；,5.,掌握与,As,(),的还原性,、,Bi,(),的氧化性相关的反应和重要化合物的性质。,教学内容：,一、,原子的电子层结构,二、,形成化合物时的氧化态,三、,单质的物理性质,四、,单质的化学性质,五、,重要化合物的一般性质,六、,化合物的颜色和键的共价性,七、,不同氧化态间的氧化还原性,八、,本区域单质金属的冶炼,九、,本区域元素的环境化学,第,15,章,-1,过渡后金属元素通性,一、,原子的电子层结构,元素,价电子层结构,元素,价电子层结构,元素,价电子层结构,元素,价电子层结构,Zn,3d,10,4s,2,Ga,3d,10,4s,2,4p,1,Ge,3d,10,4s,2,4p,2,As,3d,10,4s,2,4p,3,Cd,4d,10,5s,2,In,4d,10,5s,2,5p,1,Sn,4d,10,5s,2,5p,2,Sb,4d,10,5s,2,5p,3,Hg,5d,10,6s,2,Tl,5d,10,6s,2,6p,1,Pb,5d,10,6s,2,6p,2,Bi,5d,10,6s,2,6p,3,过渡后元素原子的价电子层结构,价电子层结构为,18+,x,填充，,x,是价电子数也是族数；次外电子壳层都是,18,电子结构，最高氧化态离子是,18,电子外壳,离子，形成低氧化态,(,x,-2,),化合物时，相应离子都是,18+2,电子外壳,，这两类离子都有,较强的极化性和变形性,，表现若干性质相似，如都是,亲硫元素,，在矿物中共生。,二、,形成化合物时的氧化态,既可表现与族数相同的最高氧化态，也可保留,n,s,2,电子对，表现低氧化态。,可变氧化态,+,Hg,:,Hg,+,饱和封闭结构,n,=4 32,个电子,n,=5 18,个电子,n,=6 2,个电子,5d,10,6s,2,5d,10,6s,1,，,应顺磁性，实反磁性,键,二、,形成化合物时的氧化态,6s,2,电子的穿透性，,6s,电子云的径向分布，使,6s,能级显著降低，表现从,Hg,起向右,Tl,、,Pb,和,Bi,的,6s,电子都不容易成键；故,锌、镓、锗和砷族自上而下低氧化态趋于稳定,，与过渡元素不同,(,在族中自上而下高氧化态趋于稳定,),；,Hg,为惰性金属，,Tl,、,Pb,和,Bi,因易显低氧化态表现为活泼金属,。,6s,2,惰性电子对,二、,形成化合物时的氧化态,6s,2,惰性电子对,三、,单质的物理性质,除,As,是黑灰色半金属外，其他都是有银白色光泽的金属，汞为液态，镓在室温下易处于过冷状态,(,熔点,29.78),而为液态。,三、,单质的物理性质,过渡后金属单质的熔、沸点,/,金属,Zn,Ga,Ge,As,熔点,419,29.78,947,*,814,沸点,金属,Cd,In,Sn,Sb,熔点,321,156,232,630,*,沸点,金属,Hg,Tl,Pb,Bi,熔点,38.87,302,327,271,沸点,除了,Ge,因有金刚石结构、,Sb,有较复杂的金属结构而熔点稍高外，其他金属都有较低的熔点，彼此可以形成熔点很低的合金。,三、,单质的物理性质,过渡后金属单质的熔、沸点,/,金属,Zn,Ga,Ge,As,熔点,419,29.78,947,*,814,沸点,907,2204,2833,615,金属,Cd,In,Sn,Sb,熔点,321,156,232,630,*,沸点,767,2072,2602,1587,金属,Hg,Tl,Pb,Bi,熔点,38.87,302,327,271,沸点,357,1473,1749,1564,除了,Ge,因有金刚石结构、,Sb,有较复杂的金属结构而熔点稍高外，其他金属都有较低的熔点，彼此可以形成熔点很低的合金。,三、,单质的物理性质,除了,Ge,因有金刚石结构、,Sb,有较复杂的金属结构而熔点稍高外，其他金属都有较低的熔点，彼此可以形成熔点很低的合金。,低熔合金,的组成和熔点,四、,单质的化学性质,过渡后金属在高温下都能与典型的非金属作用生成化合物，其中以,Zn,、,Cd,和,Ga,为最活泼的金属,(Tl,被氧化为低价也活泼,),。在酸性水溶液中这些金属的活泼性（置换氢）自左向右减弱。,过渡后金属的标准电极电势值,/V,Zn,2+,/,Zn,-0.763,Ga,3+,/,Ga,-0.53,GeO,2,/,Ge,-0.15,AsO,2,/,As,+0.247,Cd,2+,/,Cd,-0.403,In,3+,/,In,-0.342,Sn,2+,/,Sn,-0.136,SbO,+,/,Sb,+0.212,Hg,2+,/,Hg,+0.854,Tl,3+,/,Tl,+0.741,Tl,+,/,Tl,-0.336,Pb,2+,/,Pb,-0.126,BiO,+,/,Bi,+0.32,E,值逐渐升高，金属活泼性逐渐减弱,四、,单质的化学性质,本区域金属在空气中一般都比较稳定，,Zn,在空气中易生成一层致密的,碱式碳酸锌,盐而使,Zn,有抗腐蚀的性质，所以用,Zn,来镀薄铁板，俗称,白铁皮,。,Pb,能抗御放射性物质穿透而用作防护材料。,4Zn+2O,2,+3H,2,O+CO,2,ZnCO,3,3Zn(OH),2,Sn,本身有较好的抗腐蚀性能，并且没有毒性，将,Sn,镀在薄铁板上称为,马口铁,，用于作食品罐头。,但马口铁不如白铁皮耐用，说,Zn,是,Fe,的“忠诚卫士”，为什么？,金属活泼性：,Zn,Fe,Sn,五、,重要化合物的一般性质,原子半径和离子半径的变迁顺序是周期系中,主族元素的正规变化规律,，反映在性质上是本区域元素能形成许多具有共同特征的化合物。,五、,重要化合物的一般性质,氧化物和氧化物水合物的酸碱性,一般都难溶,高氧化态偏酸性，低氧化态偏碱性,五、,重要化合物的一般性质,卤化物,过渡后金属元素都能形成高氧化态的氟化物，由于,F,离子难于变形，,Zn,族和,Ga,族的氟化物是离子型的，,Ge,族和,As,族的氟化物就过渡成有挥发性的共价化合物了。,Tl,，,Pb,，,Bi,三种元素倾向于显低氧化态，形成离子型的氟化物,TIF,，,PbF,2,和,BiF,3,。,Cl,、,Br,、,I,离子有逐次增强的变形性和还原性，因此阳离子为,18,或,18+2,电子外壳的这些高氧化态的卤化物是共价型的，低氧化态卤化物常是难溶的。,五、,重要化合物的一般性质,卤化物,大部分是低价难溶卤化物,+2,五、,重要化合物的一般性质,卤化物,本区域的卤化物一般容易水解，,Sb,和,Bi,的卤化物有最强的水解性。,难溶卤化物能溶解在过量的卤离子中生成多卤配合物,HgI,2,+2KI K,2,HgI,4,无色,红色,K,2,HgI,4,和,KOH,的混合溶液称为,奈斯勒试剂,，与溶液中微量,NH,4,作用，生成有特殊,红棕色,的碘化氨基氧合二汞,(,),的沉淀，这个反应常用来鉴 定微量的,NH,4,离子。,+,+,NH,4,Cl+2K,2,HgI,4,+4KOH +KCl,+7KI+3H,2,O,O NH,2,I,Hg,Hg,BiI,3,+KI K BiI,4,五、,重要化合物的一般性质,硫化物,在每个族中自上而下，,S,2-,与金属阳离子相互极化作用越来越强。,S,2-,易变形，与本区域元素生成难溶、有特征颜色的硫化物。,五、,重要化合物的一般性质,硫化物,+3 +3,+3,有些硫化物能溶解在硫化钠或硫化铵里生成,硫代亚酸盐,，溶解在多硫化钠中生成,硫代酸盐,。,As,2,S,3,+3,Na,2,S,2Na,3,As,S,3,（,硫代亚砷酸钠,）,Na,3,As,O,3,As,2,S,3,+3,Na,2,S,2,S+2Na,3,As,S,4,（,硫代砷酸钠,）,Na,3,As,O,4,SnS,+,Na,2,S,2,Na,2,Sn,S,3,（,硫代锡酸钠,）,Na,2,Sn,O,3,+3 +5,+5,+2 +4,+4,五、,重要化合物的一般性质,硫化物,ZnS,和,CdS,是重要的荧光材料，红色的,HgS,是颜料。,HgS,是金属硫化物中溶解度最小的一个，不溶于浓,HNO,3,，能溶于王水生成四氯合汞酸根配离子，或溶于浓的,Na,2,S,溶液生成二硫合汞酸根配离子。,HgS+Na,2,S Na,2,HgS,2,3HgS+12HCl+2HNO,3,3H,2,HgCl,4,+3S+2NO+4H,2,O,HgS,的,K,sp,=4.0,10,53,五、,重要化合物的一般性质,其他化合物,七水合硫酸锌,ZnSO,4,7H,2,O,俗称皓矾，是一种眼药。,硫酸铅,PbSO,4,是一种难溶的白色粉末，常用它的生成来检查,Pb,2+,离子的存在。,六、,化合物的颜色和键的共价性,离子型化合物一般不吸收光谱中可见光区的光，在白光照射下表现为无色或白色的物质。但能吸收短波长的光，即高能量，高频率的紫外光区的光。吸收的光用于使电子由阴离子向阳离子跃迁，产生：,六、,化合物的颜色和键的共价性,当金属和非金属原子间的化学键具有一定的,共价性,时，由于相化合的原子间相互极化作用的加强，电子密度由阴离子向阳离子转移，即电荷跃迁变得比较容易，所需要的能量相对较小，结果,吸收峰便逐渐移向光谱的可见光区,，这时由于白光中有一部分有色光被吸收掉，给出的透射光便会显出一定的颜色而使化合物具有一定颜色。,六、,化合物的颜色和键的共价性,化合物颜色的深浅，常可以用来衡量金属和非金属原子间化学键的,共价性,，特别是对非过渡元素的化合物。,例如在卤化银,AgF,-,AgCl,-,AgBr,-,AgI,系列中，随着阴离子半径的增大，卤化银的颜色逐渐由浅变深,(,白色,-,白色,-,淡黄,-,黄,),，表明,Ag,-,X,键的共价性随阴离子半径的增大而逐渐增强。,白色 白色 淡黄 黄,随卤原子半径增大,卤化银颜色逐渐加深,共价性逐渐加强。,六、,化合物的颜色和键的共价性,离子型化合物比共价型化合物有较高的熔点,化合物,颜色,化学键,熔点,/,Na,2,O,无色,离子性,Na,2,S,无色,离子性,Al,2,O,3,白色,离子性,2045,Al,2,S,3,黄色,共价性,1100,氧化物和硫化物颜色与性质的比较,六、,化合物的颜色和键的共价性,离子型化合物比共价型化合物有较高的熔点,六、,化合物的颜色和键的共价性,暗棕,七、,不同氧化态间的氧化还原性,可变的氧化态；,Ga,、,In,、,Tl,、,Ge,是稀少元素，不常见；,还原剂,Zn,、,SnCl,2,和,NaAsO,2,，,Zn,是本区域中最强的还原剂；,氧化剂,NaBiO,3,和,PbO,2,。,八、,本区域单质金属的冶炼,闪锌矿,ZnS,辰砂或朱砂,HgS,本区域元素都是亲硫元素，在自然界以硫化物矿存在：,八、,本区域单质金属的冶炼,方铅矿,PbS,本区域元素都是亲硫元素，在自然界以硫化物矿存在：,八、,本区域单质金属的冶炼,本区域元素都是亲硫元素，在自然界以硫化物矿存在：,As,4,S,4,雄黄,As,2,S,3,雌黄,鸡冠石,As,S,或,八、,本区域单质金属的冶炼,辉铋矿,Bi,2,S,3,辉锑矿,Sb,2,S,3,本区域元素都是亲硫元素，在自然界以硫化物矿存在：,八、,本区域单质金属的冶炼,本区域金属的一般冶炼方法是先把矿物焙烧成氧化物，或通过其他化学过程先生成氧化物，然后通过还原反应，把化合态的元素还原成单质金属。,(,自学教材第,754,758,页,),九、,本区域元素的环境化学,本区域中一些元素在环境污染中起着重要的作用：,Cd,骨痛病,Hg,累积中毒,Pb,累积中毒,As,剧毒,Sb,毒性与,As,类似,Bi,毒性与,Hg,类似,自学教材下册第,898,902,页，环境中元素的迁移研究,卖油翁,下课了，回顾学习一个小故事吧！,学习目标,1,、复述故事，深入理解文章内容，初步把握人物形象。,2,、学会利用文中关键词句分析人物形象。,3,、体会文章所揭示的深刻道理。,故事发生的时间、地点、人物、事件的起因、经过和结果要复述清楚。,看图复述课文内容,自学指导,(,一,),1,、作者运用哪几种方法去刻画人物的形象？从文中找出具体句子进行分析。并说说你是如何看待这两个人物的。,2,、从这个故事中你懂得了什么道理？,自学指导,(,二,),陈尧咨（善射）,卖油翁（善酌）,动作,神态,语言,睨之,无他，但手熟尔,以我酌油知之,我亦无他，惟手熟尔,汝亦知射乎,吾射不亦精乎,尔安敢轻吾射,释担而立 但微颔之,取 置 覆 酌 沥,性格,:,自矜（骄傲）,谦虚,对比,道理,:,熟能生巧,即使有什么长处也不必骄傲自满。,忿然 笑而遣之,笑而遣之,1,、联系生活、学习，说说熟能生巧的事例。,2,、你认为一个人应该如何看待自己的长处？又如何看待他人的长处？,课外延伸,人外有人，天外有天。,取人之长，补己之短。,自满人十事九空，虚心人万事可成。,谦受益，满招损。,三人行，必有我师焉。,择其善者而从之，其不善者而改之。,骄傲自满是我们的一座可怕的陷阱；而且，这个陷阱是我们自己亲手挖掘的。,老舍,尺有所短；寸有所长。物有所不足；智有所不明。,屈原,1,、正视自己的长处，扬长避短，,2,、正视自己的缺点，知错能改，,3,谦虚使人进步，,4,、人应有一技之长，,5,、自信是走向成功的第一步，,6,强中更有强中手，一山还比一山高，,7,艺无止境,8,、宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，刻苦训练才能有所收获，取得成效。,9,、骄傲自大、不可一世者往往遭人轻视；,10,、智者超然物外,