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氧化物及其水合物
- 氧化物及其水合物的酸碱性
砷、锑、铋主要形成三氧化物 R2O3 和五氧化物 R2O5 两种类型的氧化物。在通常情况下,砷、锑的三氧化物与磷相似是双分子 As4O6、Sb4O6,它们在较高温度下解离为 As2O3、Sb2O3。直接燃烧砷、锑、铋单质能制得 R2O3。R2O5 则是用浓硝酸氧化砷所得相应水合物脱水而制得。
三氧化物中以 As4O6 最为重要,欲称砒霜,是剧毒白色粉状固体,致死
量为 0.1g。它在冷水中溶解度很小,在热水中溶解度稍大,可生成亚砷酸。As4O6 是以酸性为主的两性氧化物,Sb4O6 则是以碱性为主的两性氧化
物,而 Bi2O3 是碱性氧化物。这三种氧化物的水合物也呈现规律性的变化, 按照 H3AsO3—Sb(OH)3—Bi(OH)3 的顺序碱性依次增强。H3AsO3 是两性氢氧化物,298K 时 Ka≈6×10-10,Kb≈1O-4。Sb(OH)3 是以碱性为主的两性氢氧化物,而 Bi(OH)3 是碱性氢氧化物。由于 As、Sb 氢氧化物有两性,故它们可形成阴离子盐(RO33- )和阳离子盐(R3+)。而阳离子盐(R3+)的稳定性按 As-Sb—Bi 氢氧化物碱性增强顺序增强。其中,三价砷的氯化物需在浓HCl 中存在,它的硝酸盐、硫酸盐几乎没有得到过,三价锑盐也很少,而三价铋盐则是很普遍的。
五氧化物 R2O5 及其水合物的酸性强于相应的 R2O3 及其水合物。As2O5 的
酸性比 As2O3 酸性强,其水合物砷酸 H3AsO4 易溶于水,是中等强度的酸,K1=5.6
×10-3。Sb2O5 及其水合物锑酸 HSb(OH)6 呈弱酸性,难溶于水。 Bi2O5 极不稳定。由于 R2O5 酸性强于 R2O3,它较易形成含氧酸盐而难于形成 R5+盐。砷和锑一般不形成 R5+盐,但有 AsF5、AsCl5、SbCl5 等化合物。对 Bi 来说,没有 Bi5+盐(除 BiF5 外)。由砷酸 H3AsO4 和碱作用形成的酸式盐和正盐,如砷酸氢钠 Na2HAsO4 和砷酸铅 Pb3(AsO4)2 等。至于 Sb2O5 和碱作用生成的水合锑(V)酸盐,经结构研究证明它们都存在八面体结构的[Sb(OH)6]-离子,
其钠盐为 Na[Sb(OH)6](即过去书写的水合焦锑酸氢二钠 Na2H2Sb2O7·5H2O化学式),它的溶解度是碱金属盐中最小的,故可用于定性鉴定 Na+离子。虽 Bi2O5 极不稳定,自由铋(V)酸并不存在,但用氯气在碱性介质中氧化 Bi
(OH)3 能得到铋酸盐 NaBiO3(目前尚未制得纯物质)。Bi(OH)3+Cl2+3NaOH→NaBiO3+3NaCl+3H2O
也可用 Bi2O3 和 Na2O 共熔,空气氧化制得黄棕色固体 NaBiO3 。