第11章金属元素《无机化学（理论篇）（第四版）》同步教学（大连理工版·2018）

第11章 金属元素 202X 学习目标 1金属元素通论 知识目标： 1．理解金属元素的通性。 2．了解铜、银、锌、汞、铬、锰、铁金属单质的性质，并掌握其氧化物、氢氧化物及重要盐的稳定性、酸碱性、不同氧化态之间的转化、氧化还原性及介质酸碱性对其性质的影响，了解含银废水、含汞废水、含铬废水的处理方法及原理。 第11章 金属元素 学习目标 帮助 返回 下页 上页 能力目标： 1．能比较碱金属和碱土金属、P区金属、过渡元素的金属性强弱。 2．会描述它们在空气中的状态、稳定性，能根据它们的酸碱性及化学特性推断有关反应现象，能判断有关氧化还原反应能否发生，会描述反应现象及书写有关化学反应方程式。 第11章 金属元素 学习目标 帮助 返回 下页 上页 11.1.1金属元素通性 在已知的116种元素中，金属占80%以上。通常可将金属 分为黑色金属与有色金属两大类。黑色金属包括铁、锰和铬及 其合金，主要是铁碳合金。有色金属是指铁、锰、铬之外的所 有金属。 1．金属元素原子的价电子构型 根据金属元素在周期表中的位置，分为P区金属（ⅢA~ⅥA金属元素）、碱金属和碱土金属、过渡金属（ⅠB~ⅧB元素）。 金属的价电子构型有以下几种：ⅠA和ⅡA金属为ns1~2；ⅢA～ⅥA金属为ns2np1~4；过渡金属为(n-1)d1~10ns1~2（Pd除外，为4d10） ，其中ⅠB和ⅡB为(n-1)d10ns1~2。 2．金属元素的化学活泼性及氧化态 第11章 金属元素 帮助 返回 下页 上页 11.1金属元素通论 多数金属元素的原子最外层电子数少于4个，少数金属原子如Sn、Pb、Sb、Bi的最外层有4个或5个电子，但因它们的电子层数较多，原子半径较大，有较强的失电子倾向，易形成金属离子或显正价的共价化合物。所以，金属有较强的还原性。金属原子失去电子的难易决定了金属还原性的强弱，可由标准电极电势数值判断。 各种金属的化学活泼性相差很大，所以它们在自然界中的存在形式也各不相同。少数不活泼的金属如铂、金只有游离状态的，而活泼金属如碱金属和碱土金属总是以化合态存在。 （1）碱金属和碱土金属 碱金属包括锂(Li)、钠(Na)、钾(K)、铷(Rb)、铯(Cs)、钫(Fr)。碱土金属包括铍(Be)、镁(Mg)、钙(Ca)、锶(Sr)、钡(Ba)和镭(Ra)。镭、钫是放射性元素。它 第11章 金属元素 帮助 返回 下页 上页 11.1金属元素通论 们在同周期元素中原子半径大，最外层电子电离能低，极易失去，表现出较强的化学活泼性，在金属活动顺序表中居于前列。碱土金属的化学活泼性略低于碱金属。同一族从上到下，随原子半径增大，活泼性依次递增。这种变化规律可从电负性的变化表现出来。因此，碱金属和碱土金属元素的化合物多为离子型。它们在形成化合物时，均表现一种氧化态，即碱金属为+1，碱土金属为+2。 Li、Be的性质与同族元素相比具有特殊性。Li与Mg、Be与Al有许多相似之处，如Li和Mg在过量的氧气中燃烧都生成正常氧化物Li2O和MgO而不是过氧化物；LiOH和Mg(OH)2都是难溶的中强碱，受热分解。 铍和铝都是活泼亲氧金属，表面易生成氧化物保护膜， 第11章 金属元素 帮助 返回 下页 上页 11.1金属元素通论 在空气中不易被腐蚀；遇浓硝酸都会被钝化；Be和Al的单质、氧化物、氢氧化物都有两性；Be和Al的氧化物都是熔点高、硬度大的物质；BeCl2和AlCl3都是共价型卤化物。这种在周期表中某一元素的性质与其右下方的元素相似的现象，称为对角线规则。这种现象在Li和Mg、Be和Al、B和Si之间表现明显。 （2）P区金属 在ⅢA中，Al、Ga、In、Tl的最高氧化数为+3，最低氧化数为+1，从Al 到Tl低氧化态趋向稳定。锗分族元素的氧化数有+4、+2，从Ge到Pb低氧化态趋向稳定。ⅤA的Sb、Bi氧化数为+3、+5，Bi的+3氧化态稳定。 P区金属的金属性比较弱。P区的一些金属及化合物具有半导体性质，如锗、砷化镓、锑化镓等。本区金属的氧化物多显不同程度的两性，如Al2O3、 PbO2 、Sb2O3等。P区金属 第11章 金属元素 帮助 返回 下页 上页 11.1金属元素通论 除铝外在自然界多以各种组成的硫化物矿存在。 （3）过渡金属 过渡元素原子的共同特点是最外层只有1～2个s电子，次外层有1~10个电子。除s电子外，d电子可以部分或全部参加成键，使过渡元素表现出多种氧化态