高中化学竞赛辅导 无机化学 15.1硼及其化合物知识点素
高中化学竞赛-硼族元素
高中化学奥林匹克竞赛辅导硼族元素一、硼族元素简介硼族元素包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)、铊(Tl)，在周期表中处于第Ⅲ A族。
硼族元素的价电子构型为n s2n p1，除硼外其余元素均为金属元素，金属性随原子序数的增加而增强。
B的半径较小，失去三个电子非常困难，因此硼不能形成简单阳离子B3+，只能通过共用电子对形成共价化合物。
Al、Ga、In、Tl在水溶液中可以形成M3+。
因为惰性电子对效应，Tl3+具有强氧化性。
在硼族元素形成的共价分子中，中心原子最外层只有6个电子，未达到8电子的外层结构，属于缺电子化合物，它们具有一个空p轨道，可以接受孤对电子形成配位键，是强的路易斯酸。
硼族元素的性质二、硼及其化合物1.硼的单质硼的非金属单质以原子晶体形式存在。
单质硼有无定形硼和晶体硼两种，无定形硼为棕色粉末，晶体硼为黑灰色原子晶体。
晶体硼结构较为复杂，其晶体结构单元为12个硼原子组成的正二十面体。
它有20个等边三角形面，12个顶点，硼二十面体通过不同的连接方式形成各种硼的同素异形体。
晶体硼的化学活性较低，无定形硼较活泼。
常温下，硼能与F 2反应，高温下能与N 2、O 2、S 等非金属单质反应。
无定形硼可被热的浓硝酸、浓硫酸氧化成硼酸，也能与强碱作用放出氢气。
2B+N 22BN(与金刚石C 2互为等电子体，是原子晶体) B+3HNO 3(浓)B(OH)3+3NO 2↑2B+2NaOH+2H 2O2NaBO 2+3H 2↑(与Al 的性质相似)2.硼的氧化物及含氧酸硼最重要的氧化物是B 2O 3，熔融B 2O 3能溶解许多金属氧化物，形成具有特征颜色的偏硼酸盐，这个反应用于定性分析，称为硼珠实验：CuO+B 2O 3Cu(BO 2)2(蓝色) NiO+B 2O 3Ni(BO 2)2(绿色) B 2O 3的水化物为硼酸H 3BO 3或B(OH)3。
H 3BO 3是白色的片状晶体，具有片层结构，层和层 之间存在范德华力，容易发生滑动，其中氢键对其结构的形成具有支配的作用。
硼元素的高考知识点归纳
硼元素的高考知识点归纳硼（B）是一种化学元素，其在化学元素周期表中的原子序数为5。
作为一种主组元素，硼具有许多重要的化学和物理特性，是高中化学学科中重要的一部分内容。
在高考中，对于硼元素的相关知识点的了解和掌握是非常必要的。
本文将对硼元素的高考知识点进行归纳和总结，希望能够帮助读者更好地掌握相关知识。
硼元素的基本性质硼元素是一种典型的准金属元素，具有特殊的物理和化学性质。
硼的原子结构为1s²2s²2p¹。
硼元素的原子半径较小，电负性较高，具有较强的电子亲和能力。
另外，硼元素具有良好的导电性和热导性能，并且对于中子有很好的吸收能力，因此在核能工业中也有一定的应用。
硼元素的同位素硼元素存在两种稳定同位素，分别为硼-10和硼-11。
硼-10的质量数为10，占自然界中硼元素的约20%；硼-11的质量数为11，占自然界中硼元素的约80%。
此外，硼元素还存在一种放射性同位素，即硼-8，其半衰期极短，仅为157 ns。
硼元素的化合物和反应硼元素与氧、氢等多种元素之间能够形成多种化合物。
其中，最重要的化合物之一是硼酸（H3BO3），硼酸是一种弱酸，可溶于水，并具有良好的缓冲和阻燃性能。
此外，硼元素还与碱金属和碱土金属等元素形成金属硼化物，如NaBH4和CaB6等。
这些金属硼化物在化工和材料领域有着广泛的应用。
硼元素的应用硼元素具有广泛的应用价值，在许多领域都有重要的应用。
首先，硼元素在玻璃和陶瓷工业中被用作增强剂和阻燃剂；其次，硼元素也被用于制备特种材料，如硼化硅陶瓷、金属硼化物等；此外，硼元素还在医学、农业和能源等领域有着广泛的应用。
例如，硼中子俘获治疗（BNCT）是一种新型的抗癌治疗方法，利用硼元素对中子的吸收作用，对癌细胞进行热杀伤。
硼元素的历史和发现硼元素的发现和研究历史可以追溯到公元前9世纪的古代文明。
在古代，人们就已经开始使用含硼矿石来制备颜料，如硼砂（硼酸钠）。
然而，直到1808年，英国化学家梅杰（Humphry Davy）才成功地从硼酸中分离出纯净的硼元素。
高中化学竞赛知识点归纳
高中化学竞赛知识点归纳高中化学竞赛知识点归纳一、硅元素：无机非金属材料中的主角，在地壳中含量26.3%，次于氧。
是一种亲氧元素，以熔点很高的氧化物及硅酸盐形式存在于岩石、沙子和土壤中，占地壳质量90%以上。
位于第3周期，第ⅣA族碳的下方。
Si对比C最外层有4个电子，主要形成四价的化合物。
二、二氧化硅(SiO2)天然存在的二氧化硅称为硅石，包括结晶形和无定形。
石英是常见的结晶形二氧化硅，其中无色透明的就是水晶，具有彩色环带状或层状的是玛瑙。
二氧化硅晶体为立体网状结构，基本单元是[SiO4]，因此有良好的物理和化学性质被广泛应用。
(玛瑙饰物，石英坩埚，光导纤维)物理：熔点高、硬度大、不溶于水、洁净的SiO2无色透光性好。
化学：化学稳定性好、除HF外一般不与其他酸反应，可以与强碱(NaOH)反应，是酸性氧化物，在一定的条件下能与碱性氧化物反应。
SiO2+4HF==SiF4↑+2H2OSiO2+CaO===(高温)CaSiO3SiO2+2NaOH==Na2SiO3+H2O不能用玻璃瓶装HF，装碱性溶液的试剂瓶应用木塞或胶塞。
三、硅酸(H2SiO3)酸性很弱(弱于碳酸)溶解度很小，由于SiO2不溶于水，硅酸应用可溶性硅酸盐和其他酸性比硅酸强的酸反应制得。
Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl硅胶多孔疏松，可作干燥剂，催化剂的载体。
高中化学竞赛必备化学方程式大全1. 氧化性：F2 + H2 === 2HF2F2 +2H2O===4HF+O2Cl2 +2FeCl2 ===2FeCl32Cl2+2NaBr===2NaCl+Br2Cl2 +2NaI ===2NaCl+I2Cl2+SO2 +2H2O===H2SO4 +2HCl2. 还原性S+6HNO3(浓)===H2SO4+6NO2↑+2H2O3S+4 HNO3(稀)===3SO2+4NO↑+2H2O(X2表示F2，Cl2，Br2)PX3+X2===PX5C+CO2===2CO (生成水煤气)(制得粗硅)Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑3.(碱中)歧化Cl2+H2O===HCl+HClO(加酸抑制歧化，加碱或光照促进歧化)Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O2Cl2+2Ca(OH)2===CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O金属单质(Na，Mg，Al，Fe)的还原性4Na+O2===2Na2O2Na+S===Na2S(爆炸)2Na+2H2O===2NaOH+H2↑Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑2Al+6HCl===2AlCl3+3H2↑2Al+3H2SO4===Al2(SO4)3+3H2↑2Al+6H2SO4(浓、热)===Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O(Al,Fe在冷,浓的H2SO4,HNO3中钝化)Al+4HNO3(稀)===Al(NO3)3+NO↑+2H2O2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑Fe+2HCl===FeCl2+H2↑Fe+CuCl2===FeCl2+Cu非金属氢化物(HF,HCl,H2O,H2S,NH3)1.还原性:16HCl+2KMnO4==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O(实验室常用)2H2S+SO2===3S↓+2H2O2NH3+3Cl2===N2+6HCl如何准备化学竞赛1.一定要认真对待前五年的真正问题，像正式考试一样，要完成并彻底研究每一个问题。
2020高中化学硼单质及其化合物
② 水解
火 焰 呈 现 绿 色
含 硼 化 合 物 燃 烧
B2H6 (g) 3H 2O(l) 2H 3BO 3 (s) 6H2 (g)
△ rHm -509.3kJ mol -1 水下火箭燃料
③ 加合反应
B2H6 CO 2[H 3B CO]
B2H6 2NH 3 [BH 2 (NH 3 )2 ] [BH 4 ] 2LiH B2H6 2LiBH 4 2NaH B2H6 2NaBH 4
2 个 B 与 4 个 H 共平面
B2H6分子存在“多中心缺电子键”，即3c-2e bond
Lipscomb（李普斯昆）硼烷成键五要素 1960年代初，Harvard University的William N. Lipscomb提出，1976年获
Nobel Prize in Chemistry.
1．末端 B-H： 2．正常 B-B 键
=
4e 。
4
3
顶部（编号：3、8、9）和底部（编号5、6、11）各3个5B
原子与上一层3个B原子或下一层3个B原子共形成6个正常B-
B 2C-2e键，共用去6×（2/2）e = 6e 。
9
与外部B12 成键共用去4e + 6e = 10 e
10
11
2 6 8
7
12
3、单质硼的化学性质
2 B ＋ 3 F2 = 2 BF3 4 B ＋ 3 O2 = 2 B2O3 2 B ＋ 6 H2O(g) = 2 B(OH)3 ＋ 3 H2↑ 2 B ＋ N2 = 2 BN 2 B ＋ 3 Cl2 = 2 BCl3 2 B ＋ 3 S = B2S3 B ＋ 3 HNO3(浓) = B(OH)3 ＋ 3 NO2↑ 2 B ＋ 3 H2SO4 (浓) = 2 B(OH)3 ＋ 3 SO2↑
无机化学 第15章 硼族元素
硼氢配合物可通过以下反应进行制备：
B2H6 + 2LiH = 2LiBH4 BF3 + 4NaH = NaBH4 + 3NaF B(OCH3)3 + 4NaH = NaBH4 + 3NaOCH3
15．2．4 卤化物和氟硼酸
在卤化物中最重要的是BF3和BCl3。纯的 卤化物为无色，其熔沸点均较低，且随着F, Cl, Br, I原子序数的增加而增高。室温下，BF3和 BCl3为气体，BBr3是液体，BI3为固体，但 BBr3和BI3见光会部分分解而呈浅黄色。 将BF3通入水中，可得到氟硼酸和硼酸，氟硼 酸为强酸。
三卤化硼为平面三角形构型，中心硼原 子采用sp2杂化轨道与三个卤素离子的p轨道 形成三个键，键角120°。
中心硼中未参加杂化的空的p轨道与三 个卤素原子充满电子的p轨道重叠，形成了 46的离域键。
BX3属于缺电子结构，因此是典型的路 易斯酸，易与NH3，H2O等发生配位。
15．2．5 硼酸和硼酸盐
B2H6的分子结构
在B2H6分子结构中，6个氢所处的环境可以分 成两类：
一类是四个端H原子分别用它们的1s轨 道上的一个电子与以sp3杂化的B原子sp3杂化 轨道上的一个电子成键，因此构成四根正常 的B-H共价键（2c-2e共价键）；
另一类是桥H的1s轨道与两个B原子的各 一个sp3杂化轨道成键，构成了二个B-H-B氢 桥键，这是一种三中心二电子键（3c-2e共价 键），即缺电子键。
的数字标出硼原子数，氢原子的数目则以阿拉 伯数字标出。
例如B5H9称为戊硼烷-9，B14H20称为十四 硼烷-20。硼与氢气不能直接化合形成硼烷，但 通过一些间接的方法则可以制备硼烷。
例如乙醚中，BCl3与LiAlH4反应可以到纯度 较高的乙硼烷。
高中化学竞赛辅导无机化学15.1硼及其化合物知识点素材
第十五章 硼族元素Chapter 15 The Boron Family ElementsBoron (B) Aluminum (Al) Gallium (Ga) Indium (In)Thallium (Tl)Electron configuration ：n s 2n p 1§15-1 硼及其化合物 Boron and its Compounds一、General Properties1．硼的化学性质与Si 有某些相似之处（对角线相似原则）,通常硼呈现+3氧化态,负氧化态的情况很少。
硼与金属形成非化学计量的化合物（nonstoichiometric compounds ）,M 4B 、M 2B 、MB 、M 3B 4、MB 2、MB 6等。
(1) B 2O 3与SiO 2都是固态酸性氧化物,Al 2O 3是两性,CO 2是气态酸性; (2) H 3BO 3与H 4SiO 4都是很好的酸； (3) 多硼酸盐与多硅酸盐结构相似；(4) 硼烷、硅烷可形成多种可燃性气态物质,而AlH 3是固态。
2．在自然界中,硼以硼砂（borax ）：Na 2B 4O 7·10H 2O,四水硼砂（kernite ）：Na 2B 4O 7·4H 2O,天然硼酸 ( sassolite ）：H 3BO 3存在。
3．硼在自然界中丰度之所以低,是因为Li He B 734210105+→+n ,所以硼材料可作为核反应堆的减速剂和生物防护。
二、The Simple Substance1．Boron has several allotropic forms. 无定形硼为棕色粉末, The crystals ofboron are black. 高熔沸点（m.p. 2300℃,b.p. 2550℃）单质硼有多种复杂的晶体结构,其中最普通的一种是α - 菱形硼,其基本结构单元为正二十面体的对称几何构型,然后由B 12的这种二十面体的布起来组成六方晶系的α - 菱形硼。
高中化学竞赛知识点总结
高中化学竞赛知识点总结引言高中化学竞赛是对学生在化学知识和实验技能方面的综合考核。
为了能在竞赛中取得好成绩，掌握一些重要的知识点是非常重要的。
本文将对高中化学竞赛的知识点进行总结，帮助学生更好地备战竞赛。
1. 元素与化合物1.1 元素是构成物质的基本单位，可以根据元素周期表进行分类。
1.2 化合物是由两种或两种以上元素通过化学反应结合而成的物质。
1.3 元素和化合物的命名规则需要熟悉，包括离子化合物和共价化合物。
2. 化学方程式2.1 化学方程式描述了化学反应的物质变化过程。
2.2 化学方程式需要平衡，即反应物和生成物的原子数目要相等。
2.3 反应物的摩尔比可以通过化学方程式推导得到。
3. 化学键与化学键能3.1 化学键是原子之间的相互作用力，常见的化学键有离子键、共价键和金属键。
3.2 化学键能是形成或断裂化学键时释放或吸收的能量。
3.3 化学键的强弱与元素的电负性有关，电负性差异越大，化学键越偏离离子键，电负性差异越小，化学键越接近共价键。
4. 酸碱中和反应4.1 酸是指能够产生H+离子的物质，碱是指能够产生OH-离子的物质。
4.2 酸碱中和反应是指酸和碱反应生成盐和水的化学反应。
4.3 酸碱中和反应的平衡可以通过酸碱指示剂或pH值来判断。
5. 氧化还原反应5.1 氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化，物质获得电子的过程称为还原。
5.2 氧化还原反应中的电子转移可以通过半反应方程式来描述。
5.3 氧化剂是指能够接受电子的物质，还原剂是指能够提供电子的物质。
6. 化学平衡6.1 化学平衡是指在封闭系统中，反应物和生成物之间浓度或压力达到一定比例时，反应速率相等的状态。
6.2 平衡常数是描述化学平衡的指标，可以通过反应物和生成物浓度的比值来计算。
6.3 影响化学平衡的因素包括温度、压力和浓度，可以通过Le Chatelier原理来解释。
7. 动力学7.1 化学动力学研究反应速率与反应条件之间的关系。
全国高二化学竞赛必背知识点
全国高二化学竞赛必背知识点（实用版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢!并且，本店铺为大家提供各种类型的教育资料，如幼儿教案、音乐教案、语文教案、知识梳理、英语教案、物理教案、化学教案、政治教案、历史教案、其他范文等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注!Download tips: This document is carefully compiled by this editor.I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you!Moreover, this store provides various types of educational materials for everyone, such as preschool lesson plans, music lesson plans, Chinese lesson plans, knowledge review, English lesson plans, physics lesson plans, chemistry lesson plans, political lesson plans, history lesson plans, and other sample texts. If you want to learn about different data formats and writing methods, please stay tuned!全国高二化学竞赛必背知识点本店铺为大家整理的全国高二化学竞赛必背知识点，希望对大家有所帮助。
高中化学竞赛基础知识点归纳
高中化学竞赛基础知识点归纳高中化学竞赛基础知识点归纳在我们的高中阶段，化学竞赛是很受学生欢迎的，很多喜欢化学的学生都很积极参加比赛，可是想要赢得胜利，我们需要掌握哪些化学知识呢?下面是店铺为大家整理的高中化学知识点，希望对大家有用!高中化学竞赛知识一、物理性质1、有色气体：F2(淡黄绿色)、Cl2(黄绿色)、Br2(g)(红棕色)、I2(g)(紫红色)、NO2(红棕色)、O3(淡蓝色)，其余均为无色气体。
其它物质的颜色见会考手册的颜色表。
2、有刺激性气味的气体：HF、HCl、HBr、HI、NH3、SO2、NO2、F2、Cl2、Br2(g);有臭鸡蛋气味的气体：H2S。
3、熔沸点、状态：① 同族金属从上到下熔沸点减小，同族非金属从上到下熔沸点增大。
② 同族非金属元素的氢化物熔沸点从上到下增大，含氢键的NH3、H2O、HF反常。
③ 常温下呈气态的有机物：碳原子数小于等于4的烃、一氯甲烷、甲醛。
④ 熔沸点比较规律：原子晶体>离子晶体>分子晶体，金属晶体不一定。
⑤ 原子晶体熔化只破坏共价键，离子晶体熔化只破坏离子键，分子晶体熔化只破坏分子间作用力。
⑥ 常温下呈液态的单质有Br2、Hg;呈气态的单质有H2、O2、O3、N2、F2、Cl2;常温呈液态的无机化合物主要有H2O、H2O2、硫酸、硝酸。
⑦ 同类有机物一般碳原子数越大，熔沸点越高，支链越多，熔沸点越低。
同分异构体之间：正>异>新，邻>间>对。
⑧ 比较熔沸点注意常温下状态，固态>液态>气态。
如：白磷>二硫化碳>干冰。
⑨ 易升华的物质：碘的单质、干冰，还有红磷也能升华(隔绝空气情况下)，但冷却后变成白磷，氯化铝也可;三氯化铁在100度左右即可升华。
⑩ 易液化的气体：NH3、Cl2 ，NH3可用作致冷剂。
4、溶解性① 常见气体溶解性由大到小：NH3、HCl、SO2、H2S、Cl2、CO2。
极易溶于水在空气中易形成白雾的气体，能做喷泉实验的气体：NH3、HF、HCl、HBr、HI;能溶于水的气体：CO2、SO2、Cl2、Br2(g)、H2S、NO2。
高中化学竞赛辅导—元素及其化合物
（一）主族元素及其化合物一、氢和稀有气体（一）氢氢位于周期表的第一周期IA族，具有最简单的原子结构。
氢在化学反应中有以下几种成键情况：1、氢原子失去1个电子成为H+。
但是除了气态的质子外，H+总是与其它的原子或分子相结合。
2、氢原子得到1个电子形成H－离子，主要存在于氢和IA、IIA中（除Be外）的金属所形成的离子型氢化物的晶体中。
3、氢原子和其它电负性不大的非金属原子通过共用电子对结合，形成共价型氢化物。
此外，与电负性极强的元素相结合的氢原子易与电负性极强的其它原子形成氢键。
（二）稀有气体1、稀有气体的存在、性质和制备（1）存在：稀有气体的价电子结构称为饱和电子层结构，因此稀有气体不易失去电子、不易得到电子，不易形成化学键，以单质形式存在。
（2）物性：稀有气体均为单原子分子，He是所有单质中沸点最低的气体。
（3）制备：①空气的液化②稀有气体的分离2、稀有气体化合物（1）氟化物①制备：氙和氟在密闭的镍反应器中加热就可得到氙氟化物F2 + Xe（过量）→ XeF2F2 + Xe（少量）→ XeF4F2 + Xe（少量）→ XeF6②性质：（a）强氧化性：氧化能力按XeF2——XeF4——XeF6顺序递增。
一般情况被还原为单质。
NaBrO二、s区元素（一）通性1、它们的价电子构型为ns1~2，内层为稀有气体稳定电子层结构。
价电子很易失去呈+1、+2氧化态。
都是活泼性很高的金属，只是碱土金属稍次于碱金属而己。
2、有较大的原子半径。
因为每一周期是从碱金属开始建立新的电子层。
原子半径变化的规律：同周期从IA到IIA减小，同族中从上到下增大。
3、电离势和电负性均较小，其变化规律为同周期从IA到IIA增大，同族中从上到下顺序减小。
（二）单质1、存在：由于它们的化学活泼性，决定它们只可能以化合物形式存在于自然界中。
如盐（X－、CO-23、SiO-23、SO-24等）；氧化物（Li2O、BeO等）2、性质：（1）物性：单质具有金属光泽，有良好的导电性和延展性，除Be和Mg外，其它均较软。
化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素
化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素摘要：本文主要介绍了化学竞赛中无机化学部分的重要知识点——硼族元素。
通过对硼族元素的概述、性质、化合物以及应用等方面的详细讲解，旨在帮助参赛者更好地掌握这一部分内容，提高化学竞赛成绩。
一、硼族元素概述硼族元素位于元素周期表的第二族，包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）和铍（Tl）等元素。
硼族元素在自然界中分布广泛，其中硼和铝是地壳中含量较多的元素。
硼族元素在化学性质上具有一定的相似性，但在物理性质和应用方面存在较大差异。
二、硼族元素的性质1.电子结构：硼族元素的原子结构中，最外层电子数为3个，因此它们在化学反应中容易失去3个电子，形成+3价离子。
2.金属性和非金属性：从上到下，硼族元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
硼和铝具有较强的非金属性，而铟和铍的金属性较强。
3.离子半径：硼族元素的离子半径随着原子序数的增加而增大，这是因为原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
4.电负性：硼族元素的电负性随着原子序数的增加而减小，这是因为原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
三、硼族元素的化合物1.氧化物：硼族元素与氧元素形成的氧化物具有多种类型，如硼酸、氧化铝、氧化镓等。
这些氧化物在工业、医药等领域具有广泛的应用。
2.硼化物：硼族元素与金属元素形成的硼化物具有高熔点、高硬度和良好的导电性等特点，如碳化硼、氮化硼等。
3.氢化物：硼族元素与氢元素形成的氢化物在有机合成中具有重要应用，如硼氢化钠、硼氢化铝等。
4.硼酸盐：硼酸盐是一类重要的无机化合物，如硼砂、硼酸铝等。
它们在玻璃、陶瓷、洗涤剂等领域具有广泛应用。
四、硼族元素的应用1.金属铝：铝是硼族元素中应用最广泛的元素，广泛应用于建筑、交通、包装、电力等领域。
铝具有良好的导电性、导热性和轻质等特点，是国民经济的重要支柱产业。
2.硼化合物：硼化合物在农业、医药、化工等领域具有重要应用。
如硼酸用作植物生长调节剂，硼氢化钠在有机合成中作为还原剂等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第十五章 硼族元素Chapter 15 The Boron Family ElementsBoron (B) Aluminum (Al) Gallium (Ga) Indium (In)Thallium (Tl)Electron configuration ：n s 2n p 1§15-1 硼及其化合物 Boron and its Compounds一、General Properties1．硼的化学性质与Si 有某些相似之处（对角线相似原则），通常硼呈现+3氧化态，负氧化态的情况很少。
硼与金属形成非化学计量的化合物（nonstoichiometric compounds ），M 4B 、M 2B 、MB 、M 3B 4、MB 2、MB 6等。
(1) B 2O 3与SiO 2都是固态酸性氧化物，Al 2O 3是两性，CO 2是气态酸性; (2) H 3BO 3与H 4SiO 4都是很好的酸； (3) 多硼酸盐与多硅酸盐结构相似；(4) 硼烷、硅烷可形成多种可燃性气态物质，而AlH 3是固态。
2．在自然界中，硼以硼砂（borax ）：Na 2B 4O 7·10H 2O ，四水硼砂（kernite ）：Na 2B 4O 7·4H 2O ，天然硼酸 ( sassolite ）：H 3BO 3存在。
3．硼在自然界中丰度之所以低，是因为Li He B 734210105+→+n ，所以硼材料可作为核反应堆的减速剂和生物防护。
二、The Simple Substance1．Boron has several allotropic forms. 无定形硼为棕色粉末， The crystals ofboron are black. 高熔沸点（m.p. 2300℃，b.p. 2550℃）单质硼有多种复杂的晶体结构，其中最普通的一种是α - 菱形硼，其基本结构单元为正二十面体的对称几何构型，然后由B 12的这种二十面体的布起来组成六方晶系的α - 菱形硼。
2．Properties(1) 硼和硅一样在常温下较惰性，仅与F 2反应。
对于单质硼的同素异构形体而言，结晶状单质硼较惰性，无定形硼则比较活泼，在高温下：(2)单质硼作还原剂： 3SiO 2 + 4B强热3Si + 2B 2O 3 2B + 6H 2O(g)赤热2B(OH)3 + 3H 2↑ (3) 与氧化性的酸反应，生成H 3BO 3 (4) 在有氧化剂存在时，与碱反应：B 2S 3B BCl 3B 2O 3BN O 2S Cl 2N2Fig 15.1 Icosahedral arrangement of B 122B + 2NaOH + 3KNO 3共熔2NaBO 2 + 3KNO 2 + H 2O3．Preparation ： (1) 金属还原： B 2O 3 + 3Mg 2B + 3MgO KBF 4 + 3Na3NaF + KF + B(2) 工业上：从硼镁矿 → 单质硼 → 精制硼 a ．用浓碱溶液来分解硼镁矿： Mg 2B 2O 5·5H 2O + 2NaOH 2NaBO 2 + 2Mg(OH)2 + 4H 2O b ．通入CO 2调节碱度,分离出硼砂 4NaBO 2 + CO 2 + 10H 2O Na 2B 4O 7·10H 2O + Na 2CO 3 c ．用H 2SO 4调节酸度，可析出溶解度小的硼酸晶体：Na 2B 4O 7 + H 2SO 4 + 5H 2O 4H 3BO 3 + Na 2SO 4d ．加热，脱水： 2H 3BO 3B 2O 3 + 3H 2Oe ．用Mg 或Al 还原成粗硼：B 2O 3 + 3Mg 2B + 3MgO f ．精制：2B (粗) + 3I 22BI 32BI 31000－1300K钽丝2B(α - 菱形硼) + 3I 2三、Compounds 1．Boron hydrides:(1) 这类氢化物的物理性质相似于烷烃（paraffin ），故称硼烷（Borane ）。
多数硼烷组成是B n H n + 4、B n H n + 6，少数为B n H n + 8、B n H n + 10。
但最简单的硼烷是B 2H 6。
BH 3之所以不存在是由于B 的价轨道没有被充分利用，且配位数未达到饱和，又不能形成稳定的sp 2杂化态的离域π键，所以 BH 3(g) + BH 3(g)B 2H 6(g) ∆r G m,298 =-127kJ ·mol -1而BF 3之所以存在，是因为 64Π的存在。
(2) preparation ： a ．质子置换法： ++3H MnB ++362Mn H B 21b ．氢化法： 233H BCl +HCl 3H B 2162+ c ．氢负离子置换法： 34BF 43LiAlH +ether 362AlF 33LiF H 2B ++ 344BF 3NaBH +ether4623NaBF H 2B +(3) 硼烷的结构特点：它是缺电子化合物（electron deficient compound ），例如B 2H 6中价电子总共只有12个，不足以形成七个二中心二电子单键(2c-2e)，B 原子采取sp 3杂化，位于一个平面的BH 2原子团，以二中心二电子键连接，位于该平面上、下且对称的H 原子与硼原子分别形成三中心二电子键，称为氢桥键。
其分子轨道能级图为：在各种硼烷中呈现五种成键情况：a ． 2c —2e 端侧b ． 3c —2e 氢桥键c ． 2c —2e 硼硼键d ． 开放式 3c —2e 硼桥键e ． 闭合式 3c —2e 硼桥键1957－1959年，Lipscomb.W.N 提出了解决硼氢化合物的“三中心键理论”，获得了巨大的成功，荣获1976年Nobel 化学奖。
“硼氢化合物拓扑理论”对于B n H n + m ：s 表示硼烷分子中氢桥键数目 t 表示硼桥键数目y 表示硼硼（B －B ）键数 x 表示(BH)n （端基氢）以外的切向B －H 基团的数目根据守恒原理：氢原子守恒：s + x = m B 原子的价电子守恒：s + 2t + 2y + x = 2nB 原子的轨道守恒：2s + 3t + 2y + x = 3n s + x = m①即 s + 2t + 2y + x = 2n ②2s + 3t + 2y + x = 3n ③由②、③ 得：s + t = n由①、② 得：m n y t 21-=+x = m - s B 4H 10 (4012)∴ t = n - sy = s -21m例： B 2H 6 (2002) (styx ) (4) properties ：B 的两个 sp 3杂化轨道H 的 1s 原子轨道三中心二电子键σσnonσ*Fig 15.2 Structure of biborane, B 2H 6实际上 3B 2H 6(g) + 6NH 3(g)2B 3N 3H 6(l) + 12H 2(g) B 3N 3H 6(l) + 3HCl(g)B 3N 3H 9Cl 3(s)NaBH 4B 3N 3H 12(5) applications ：a ．火箭燃料：B 2H 6(g) + 3O 2(g) B 2O 3(g) + 3H 2O(l) ∆c H m =-2152.5kJ ·mol -1B 2H 6理应是理想的火箭燃料，但由于所有硼烷有很高的毒性（B 2H 6 0.1ppm 致死），且贮存条件苛刻（易燃且水解：B 2H 6 + 6H 2O 2H 3BO 3 + 6H 2），只好暂时放弃。
b ．万能还原剂（在有机化学上） 2NaH + B 2H 62NaBH 4c ．可以制备聚合物，高温稳定，低温保持粘度不变d ．硼烷化合物与蛋白质结合，用于肿瘤治疗 2．卤化物（Boron halides ）(1) preparation ：3CaF 2 + B 2O 3 + 3H 2SO 4(浓)2BF 3↑+ 3CaSO 4 + 3H 2O B 2O 3 + 3C + 3Cl 22BCl 3 + 3CO (2) properties ：a ．hydrolysis ：OH 64BF 23+343B(OH)BF 3O 3H ++-+ BF 3 + 3H 2O 3HF + H 3BO 3BF 3 + HF + H 2O -4BF + H 3O +BCl 3 + 3H 2O B(OH)3 + 3HClb ．与碱性物质反应：4BF 3 + 2Na 2CO 3 + 2H 2O 3NaBF 4 + NaB(OH)4 + 2CO 2↑可以看作首先形成HBF 4 + H 3BO 3，再与Na 2CO 3碱性物质反应。
3．含氧化物 (1) B 2O 3a ．易溶于水：B 2O 3 + 3H 2O 2H 3BO 3 所以它是吸水剂。
b ．硼珠试验：熔融的B 2O 3可熔解许多金属氧化物反应可得到特征颜色：CuO + B 2O 3Cu(BO 2)2 （蓝色） NiO + B 2O 3Ni(BO 2)2 （绿色）c ．与NH 3反应，在500℃生成(BN)n ，与石墨结构相似。
B 2O 3(s) + 2NH 3(g) 1000℃2BN(s) + 3H 2O(g)(2) H 3BO 3a ．硼酸为一元弱酸，呈片状晶体结构，OH 间以氢键连接OH B(OH)23++-+H B(OH)4在冷水中溶解度小，在热水中因部分氢键断裂而使溶解度增大。
b ．与碱反应：2NaOH + 4H 3BO 3Na 2B 4O 7 + 7H 2O 过量NaOH 使Na 2B 4O 7变成NaBO 2Na 2B 4O 7 + 2NaOH4NaBO 2 + H 2Oc ．H 3BO 3的酸性可因加入甘油或甘露醇等多元醇而大大增强HOBOOH HHOCH 2CHOHCH 2OH+H 3O + H 2O++OCH 2CHOH CH 2OB O [ ]d ．H 3BO 3也表现出微弱的碱性3HCl )B(PO POH B(OH)4433++(3) 一些硼酸盐阴离子结构a ．环状 -332)(BO ，在KBO 2，NaBO 2晶体中b ．zig —zag chains -n n )(BO 2，在Ca(BO 2)2，LiBO 2中4NaBO 2 + CO 2 + 10H 2O Na 2[B 4O 5(OH)4]·8H 2O + Na 2CO 3 c ．硼砂：Na 2B 4O 7·10H 2ONa 2[B 4O 5(OH)4]·8H 2ONa 2B 4O 7 + H 2SO 4(浓) + 5H 2O4H 3BO 3↓+ NaSO 4-2454](OH)O [B ：-452O B 焦硼酸盐：d ．硼酸盐阴离子结构式的特点： B 原子采取sp 2杂化33BO -：Mg 3(BO 3)2 ，LaBO 3 ； (B 2O 5)4-：Mg 2B 2O 5 ，Fe 2B 2O 5 ； (B 3O 6)3-：K 3B 3O 6 ，Ba 3(B 3O 6)2 (BBO 晶体) ； 2(BO )n n -：Ca(BO 2)2(s)B 原子采取sp 3杂化54BO -：TaBO 4 ； 4B(OH)-：Na 2[B(OH)4]Cl ；Mg[B 2O(OH)6][B 2(O 2)(OH)4]2-：Na 2[B 2(O 2)2(OH)4]·6H 2O B 原子既采取sp 2又采取sp 3杂化K[B 5O 6(OH)4]·2H 2O ，Ca[B 3O 3(OH)5]·H 2O ，Na 2[B 4O 5(OH)4]·8H 2O 从上面的各种硼酸盐阴离结构式来看：当B 原子的端基是OH 基团时，硼酸根离子的结构式中，sp 3杂化的硼原子数目等于硼酸根阴离子的电荷数。