第六章 元素化学与无机材料

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1、第六章元素化学与无机材料6.1     金属单质的物理性质1、1、   熔点规律（1）（1） d区金属单质大都熔点较高，尤其IVB—VIIB(除Mn外)是高熔点金属，熔点最高的是w。（2）（2） IIB和S区、P区金属单质为低熔点金属，最高熔点是汞（-38.842℃），Cs(28.40℃),Ga(29.78℃)2、2、   强度规律d区金属单质大都硬度较大，尤其VIB,其两侧硬度趋于减弱，铬是硬度最大的。3、3、   熔点、硬度变化规律的解释---与金属键强弱有关影响金属键强弱的因素：（1）金属原子半径减小，核对外层电子作用增强，金属键增强。（2）参加成键价电子越多，金属键越强。

2、4、4、   导电性及解释金属都能导电，是电的良导体，处于p区对角线附近的金属，如锗，导电能力介于导体与绝缘体之间，是半导体规律：1）导电性最佳的金属为：Ag，最常用的导电金属为：Cu,Al2)杂质增加，温度升高，金属导电率减小。金属晶体中自由电子运动。6.2金属单质的化学性质1、1、还原性元素周期变化规律表:原因：对副族元素，同族元素从上到下原子半径增加不大，而核电荷增加较多，对外层电子吸引力增加。1）1） 金属与氧作用规律：Is区金属十分活泼IIp区，d区（IIIB除外），ds区金属活泼性较弱。碱金属4Na+O2（不充足）2Na2O碱土金属2Mg+O2MgO(Na2O,MgO

3、为正常氧化物)2Na2O+O22Na2O2（条件：573—673k）2BaO+O22Ba2O2（条件：773—793K）(Na2O2Ba2O2为过氧化物)K+O2(过量)KO2-1Ba+O2(过量)BaO4(KO2-1BaO4为过超化物)2）2）     金属的溶解----氧化剂将金属氧化成离子①H2O作为氧化剂规律：常温纯水中C(H+)=10-7mol/dm3,则Ф(H+/H2)=-0.41V所以Фθ（-0.41V的金属可与水反应，如S区金属。注：形成氧化物保护膜的除外，如Be,Mg）2Na+2H2O=2NaOH+H2↑②以氧化性酸（如盐酸，稀硫酸）作为氧化剂6规律：一般Фθ为

4、负值的金属都可以与非氧化性酸反应放出氢气，如p区，4周期d区金属。（注：形成氧化保护膜的除外）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑③用氧化性酸（浓HNO3）溶解规律：Фθ为正值的金属一般不易被酸中的H+氧化，只能被氧化性酸氧化，如5、6周期d区金属（注：形成氧化保护膜的除外，Al,Fe）Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OФθ(Cu2+/Cu)=0.3419伏Фθ(NO32+/NO)=0.957伏④用王水溶解王水组成：硝酸和盐酸混合物（摩尔比1：3）Au+HNO3+4HCL=H[AuCL4]+NO+2H2OФθ(Au3+/Au)=1.50伏Фθ(Au3+

5、/Au)=Фθ+(0.05917/3)lgc(Au3+)⑤用碱溶液---适用于两性金属2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H23)温度对金属还原活泼性的影响（以金属和氧化反应为例）从动力学看：T↑,V↓从化学热力学看：依据△Gθ(T)=△Hθ(298.15K)-T△Sθ表6.1一些单质与氧气反应的△Gθ(T)值与温度的近似关系(298.15K)由表6.1金属单质和氧气反应△Sθ为负值，通常高温条件下，反应△Gθ为负值，由于不同的金属得到的△Gθ值不同，因此高温对金属的活泼顺序与常温不同。4）金属钝化金属钝化：金属在空气中氧化生成的氧化膜具有显著的保护作用，称为金属的钝

6、化。6金属钝化的条件：（1）氧化膜在金属表面必须是连续的（2）氧化膜结构致密，且稳定性高6.3金属和金属材料1.合金的基本结构类型合金的结构比纯金属的要复杂得多。根据合金中组成元素之间相互作用的情况不同，一般可将合金分为三种结构类型：相互溶解的形成金属固溶体；相互起化学作用的形成金属化合物；并不起化学作用的形成机械混合物。前两类都是均匀合金；而后一类合金不完全均匀，其机械性能如硬度等性质一般是各组分的平均性质，但其熔点降低。焊锡是机械混合物的一个例子，它是由锡和铅形成的合金。下面简单介绍前三类合金。(1)金属固溶体金属固溶体:一种溶质元素(金属或非金属)原子溶解到另一种溶剂金属元

7、素(较大量的)的晶体中形成一种均匀的固态溶液，这类合金称为金属固溶体。金属固溶体在液态时为均匀的液相，转变为固态后，仍保持组织结构的均匀性，且能保持溶剂元素的原来晶格类型。在置换固溶体中，溶质原子部分占据了溶剂原子格点的位置，如图6.6(b)所示。当溶质元素与溶剂元素在原子半径、电负性以及晶格类型等因素都相近时，形成置换固溶体。例如钒、铬、锰、镍和钴等元素与铁都能形成置换固溶体。在间隙固溶体中，溶质原子占据了溶剂原子格点的间隙之中，如图6.6(c)所示。氢、硼、碳和氮等一些原子半