2022年工科化学13和14章28-30精选完整版

1、2022/7/291四、轻金属四、轻金属 包括IIA族的铍（Be，Beryllium）和镁(Mg,Magnesium)、IIIA族的铝(Al,Aluminum)（一）结构与性能（一）结构与性能概况概况都是活泼金属。都能与非金属单质O2、S、N2、X2（卤素）反应，生成相应的氧化物、硫化物、氮化物和卤化物，与水、酸都能剧烈反应放出氢气，Be和Al还能与碱缓慢反应放出氢气，生成相应的氢氧化物铍4Be镁12Mg铝13Al作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第1页页四、轻金属四、轻金属包括包括IIA族的铍（族的铍（Be，Beryllium）和镁）和镁(Mg,Magnesium)、IIIA族的铝族的铝(Al,Aluminum)（一）结构与性能（一）结构与性能概况都是活泼金属。都能与非金属单质概况都是活泼金属。都能与非金属单质O2、S、N2、X2（卤素）反应，生成相应的氧化物、硫化物、氮化物和卤化物，与水、酸都能剧烈反应放出氢气，（卤素）反应，生成相应的氧化物、硫化物、氮化物和卤化物，与水、酸都能剧烈反应放出氢气，Be和和

2、Al还能与碱缓慢反应放出氢气，生成相应的氢氧化物还能与碱缓慢反应放出氢气，生成相应的氢氧化物2022/7/292元素原子序数价电子构型氧化 数原子半径(pm)离子半径(pm)电离能/(kJ/mol)I1 I2电负性气态离子水合能/(kJ/mol)E（Mn+/M）/VBe42S2+211378899.4 1757.11.572491-1.97Mg123s2+2160106737.7 1450.71.311921-2.356Al133s23p1+312551577.4 1816.11.61-1.676作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第2页页2022/7/293氧化物氧化物Be和Mg在空气中可以燃烧，生成相应的氧化物Be+O2=BeOMg+O2=MgOBeO是两性氧化物，MgO是碱性氧化物，都是离子晶体，具有高熔点、高沸点，是重要的耐火材料和陶瓷材料铝 氧化概况空气中极易氧化，形成致密的氧化铝保护膜，不易被无机酸、碱腐蚀。铝能与氧气剧烈反应，放出大量的热，“铝热法(aluminothermy)”2Al（s）+Fe

3、2O3（s）=2Fe（s）+Al2O3（s）rHm=-648.0kJmol-1作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第3页页氧化物氧化物Be和和Mg在空气中可以燃烧，生成相应的氧化物在空气中可以燃烧，生成相应的氧化物Be+O2=BeOMg+O2=MgOBeO是两性氧化物，是两性氧化物，MgO是碱性氧化物，都是离子晶体，具有高熔点、高沸点，是重要的耐火材料和陶瓷材料是碱性氧化物，都是离子晶体，具有高熔点、高沸点，是重要的耐火材料和陶瓷材料铝铝 氧化概况空气中极易氧化，形成致密的氧化铝保护膜，不易被无机酸、碱腐蚀。铝能与氧气剧烈反应，放出大量的热，氧化概况空气中极易氧化，形成致密的氧化铝保护膜，不易被无机酸、碱腐蚀。铝能与氧气剧烈反应，放出大量的热，“铝热法铝热法(aluminothermy)”2Al（s）+Fe2O3（s）=2Fe（s）+Al2O3（s）rHm=-648.0kJmol-12022/7/294 关于氧化铝有、三种变体-Al2O3俗称“刚玉”，由燃烧反应或氢氧化铝1173K以上煅烧制备。由于紧密堆积结构

4、，加之Al3+与O2-间极强的吸引力，晶格能很大；-Al2O3熔点高（2288K15K），硬度大，既不溶于水，也不溶于酸和碱。它耐腐蚀，电绝缘性好，高导热，是优良的高硬度耐磨材料、耐火材料和陶瓷材料。天然或人造的-Al2O3含有不同金属离子而呈现美丽的颜色：含微量Fe（+2，+3）或Ti（+3）的，称蓝宝石，含微量Cr2O3的红宝石单晶是重要的激光材料-Al2O3有离子传导能力，是重要的固体电解质作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第4页页 关于氧化铝有关于氧化铝有、三种变体三种变体-Al2O3俗称俗称“刚玉刚玉”，由燃烧反应或氢氧化铝，由燃烧反应或氢氧化铝1173K以上煅烧制备。由于紧密堆积结构，加之以上煅烧制备。由于紧密堆积结构，加之Al3+与与O2-间极强的吸引力，晶格能很大；间极强的吸引力，晶格能很大；-Al2O3熔点高（熔点高（2288K15K），硬度大，既不溶于水，也不溶于酸和碱。它耐腐蚀，电绝缘性好，高导热，是优良的高硬度耐磨材料、耐火材料和陶瓷材料。天然或人造的），硬度大，既不溶于水，也不溶于酸

5、和碱。它耐腐蚀，电绝缘性好，高导热，是优良的高硬度耐磨材料、耐火材料和陶瓷材料。天然或人造的-Al2O3含有不同金属离子而呈现美丽的颜色：含微量含有不同金属离子而呈现美丽的颜色：含微量Fe（+2，+3）或）或Ti（+3）的，称蓝宝石，含微量）的，称蓝宝石，含微量Cr2O3的红宝石单晶是重要的激光材料的红宝石单晶是重要的激光材料-Al2O3有离子传导能力，是重要的固体电解质有离子传导能力，是重要的固体电解质2022/7/295-Al2O3铝原子不规则地排列于有氧原子围成的八面体和四面体孔穴中。它不溶于水，但溶于酸和碱，具有很大的比表面积，约200m2/g600m2/g，具有强大的吸附能力和催化活性，又称活性氧化铝，是重要的吸附剂和催化剂作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第5页页-Al2O3铝原子不规则地排列于有氧原子围成的八面体和四面体孔穴中。它不溶于水，但溶于酸和碱，具有很大的比表面积，约铝原子不规则地排列于有氧原子围成的八面体和四面体孔穴中。它不溶于水，但溶于酸和碱，具有很大的比表面积，约200m2/g60

6、0m2/g，具有强大的吸附能力和催化活性，又称活性氧化铝，是重要的吸附剂和催化剂，具有强大的吸附能力和催化活性，又称活性氧化铝，是重要的吸附剂和催化剂2022/7/296（二）（二）Be和和Al的相似性的相似性对角线规则对角线规则引入引入对比铍和铝的性质发现，它们之间有许多相似的性质（1）金属的电极电势相近，Be2+/Be：-1.85V；Al3+/Al：-1.66V（2）经浓硝酸处理都被“钝化”（3）都是两性元素（4）BeO和-Al2O3都有高熔点和高硬度（5）氯化物都是共价键分子，都能溶于有机溶剂等对对角角线线规规则则位于二、三周期的对角线上的锂和镁，硼和硅也表现出相似性，称之为对角线规则(diagonalelementrule)LiBeBNaMgAlSi作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第6页页（二）（二）Be和和Al的相似性的相似性对角线规则对角线规则引入对比铍和铝的性质发现，它们之间有许多相似的性质（引入对比铍和铝的性质发现，它们之间有许多相似的性质（1）金属的电极电势相近，）金属的电极电势相近，Be

7、2+/Be：-1.85V；Al3+/Al：-1.66V（2）经浓硝酸处理都被）经浓硝酸处理都被“钝化钝化”（3）都是两性元素（）都是两性元素（4）BeO和和-Al2O3都有高熔点和高硬度（都有高熔点和高硬度（5）氯化物都是共价键分子，都能溶于有机溶剂等）氯化物都是共价键分子，都能溶于有机溶剂等对角线规则位于二、三周期的对角线上的锂和镁，硼和硅也表现出相似性，称之为对角线规则对角线规则位于二、三周期的对角线上的锂和镁，硼和硅也表现出相似性，称之为对角线规则(diagonalelementrule)LiBeBNaMgAlSi2022/7/297（三）轻金属的用途（三）轻金属的用途是工业中重要的还原剂，合金密度小而强度高，在航空、航天和汽车制造等方面是重要的结构材料镁制备轻质合金。同等强度下，最好的镁合金质量约为钢的四分之一。熔进稀土金属（镨、钕）可大大提高合金使用温度，用于制造发电机外壳及飞机机身等。在洲际弹道导弹上也大量使用镁合金。还用于制备铝镁合金，硬铝合金等轻质结构合金也有不足铍密度小、热容大、导电性好、强度高，在导弹、卫星和宇宙飞船方面得到广泛应用；铍是核反应堆中最好的中子反射剂和

8、减速剂之一；X-射线能穿过，是X射线管小窗不可取代的材料铝按同等质量，铝的导电率比铜高一倍，价格低；硬质铝合金制造汽车和飞机发电机；铝合金深入到日常生活：铝合金炊具、餐具、门窗作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第7页页（三）轻金属的用途是工业中重要的还原剂，合金密度小而强度高，在航空、航天和汽车制造等方面是重要的结构材料（三）轻金属的用途是工业中重要的还原剂，合金密度小而强度高，在航空、航天和汽车制造等方面是重要的结构材料镁制备轻质合金。同等强度下，最好的镁合金质量约为钢的四分之一。熔进稀土金属（镨、钕）可大大提高合金使用温度，用于制造发电机外壳及飞机机身等。在洲际弹道导弹上也大量使用镁合金。还用于制备铝镁合金，硬铝合金等轻质结构合金也有不足镁制备轻质合金。同等强度下，最好的镁合金质量约为钢的四分之一。熔进稀土金属（镨、钕）可大大提高合金使用温度，用于制造发电机外壳及飞机机身等。在洲际弹道导弹上也大量使用镁合金。还用于制备铝镁合金，硬铝合金等轻质结构合金也有不足铍密度小、热容大、导电性好、强度高，在导弹、卫星

9、和宇宙飞船方面得到广泛应用；铍是核反应堆中最好的中子反射剂和减速剂之一；铍密度小、热容大、导电性好、强度高，在导弹、卫星和宇宙飞船方面得到广泛应用；铍是核反应堆中最好的中子反射剂和减速剂之一；X-射线能穿过，是射线能穿过，是X射线管小窗不可取代的材料射线管小窗不可取代的材料铝按同等质量，铝的导电率比铜高一倍，价格低；硬质铝合金制造汽车和飞机发电机；铝合金深入到日常生活：铝合金炊具、餐具、门窗铝按同等质量，铝的导电率比铜高一倍，价格低；硬质铝合金制造汽车和飞机发电机；铝合金深入到日常生活：铝合金炊具、餐具、门窗2022/7/298五、过渡元素的通性五、过渡元素的通性范范围围广义：ds区，d区和f区；此处：d区IIIBVIIIB族8个直列，24种元素（不包括镧系和锕系）（一）过渡元素的结构特点（一）过渡元素的结构特点电电子子结结构构特特点点有未充满的d轨道（Pd除外4d10），最外、次外两个电子层都未充满，特征电子构型为：（n-1）d19ns12性性质质特特点点各元素间从左到右的水平相似性：不同于主族，周期性变化规律不明显，原子半径、电离能随原子序数增加，虽变但不显著分分类类四周期的Sc到

10、Ni为第一(轻)过渡系列（见下页表）；五周期的Y到Pd为第二过渡系列；六周期的La到Pt为第三过渡系列作者作者:眼猿眼猿(笔名笔名)文档编码文档编码:CPJYFHYSLHBPRIQJQSZ76292121这是第这是第8页页五、过渡元素的通性五、过渡元素的通性范围广义：范围广义：ds区，区，d区和区和f区；此处：区；此处：d区区IIIBVIIIB族族8个直列，个直列，24种元素（不包括镧系和锕系）（一）过渡元素的结构特点种元素（不包括镧系和锕系）（一）过渡元素的结构特点电子结构特点有未充满的电子结构特点有未充满的d轨道（轨道（Pd除外除外4d10），最外、次外两个电子层都未充满，特征电子构型为：（），最外、次外两个电子层都未充满，特征电子构型为：（n-1）d19ns12性质特点各元素间从左到右的水平相似性：不同于主族，周期性变化规律不明显，原子半径、电离能随原子序数增加，虽变但不显著性质特点各元素间从左到右的水平相似性：不同于主族，周期性变化规律不明显，原子半径、电离能随原子序数增加，虽变但不显著分类四周期的分类四周期的Sc到到Ni为第一为第一(轻轻)过渡系列（见下页表）；五周期的过渡系

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