无机化学16硼族元素
化学竞赛无机化学绝密课件-硼族元素
H B8
B10 H
H H B1
H
H B9 H
B2
B3
H
B6 H
H
两
B4 H
图
H
中
H B5
B7 H
序
号
是
对
应
的
硼骨架相当 于缺少 2个顶点 的正 20 面体。
H
H
H BH
H
B
B
H
H BH
H
H
如图是丁硼烷－10（B4H10） 的键联关系
H
H
H BH
H
B
B
H
H BH
H
H
B－H 键 6 个 B－B 键 1 个 氢桥键 4个
12. 1 硼单质
无定形硼为黄棕色粉末。 晶体硼黑灰色，高硬度， 高熔点。
12. 1. 1 晶体硼的结构 晶体硼单质的基本结构单元为 正二十面体，十二个硼原子占据多 面体的顶点。
正二十面体共 20 个面，每个面 都是正三角形； 每个面角都是五面角；共 12 个顶点。
我们称这种基本结构单元为 B12
B2H6 和 LiH 两者在乙醚介质 中发生如下反应生成 LiBH4
乙醚
B2H6 + 2 LiH ———— 2 LiBH4
乙醚
B2H6 + 2 LiH ———— 2 LiBH4 该反应的关键环节是
H H B + HLi ———
H HBH
－
Li +
H
H
LiBH4 是白色固体，火箭推进剂。
B2H6 和 NH3 以 1：2 混合，高 温下可制得硼氮六环 B3N3H6 ：
四个端基 H 和两个 B 形成 分子平面。
无机化学-第六章-硼族元素
1
3
4
2
5
6
9
8
10
7
11
12
23-мар-22
无机化学
硼的化学性质
晶体硼较惰性
（1）无定形硼较活泼，高温下能与N2、O2、 S、X2发 生反应，显还原性。
R.T. 973K
2B(s) + 3F2(g) ══ 2BF3 4B(s) + 3O2(g) ══ 2B2O3
B-O Si-O C-O 键能/kJ·mol-1 560-690 > 452 > 358
CuBO2
红
Cu(BO2)2
蓝
Fe(BO2)2
绿
Fe(BO2)3
棕
23-мар-22
无机化学
(1) BX3结构：
硼的卤化物
B：sp2杂化
(2) BX3性质：
BF3
室温下 聚集态
g
熔点/( /℃) -127.1
沸点/( /℃) -100.4
23-мар-22
BCl3 g
-107 12.7
BBr3
BI3
23-мар-22
无机化学
硼的制备 ➢ -菱形硼 12 BI3 = B12(s) + 18 I2(g) ➢无定形硼 Na2B4O7·10H2O+ 2HCl=4H3BO3+ 2NaCl+ 5H2O 2H3BO3 = B2O3 + 3H2O (800K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800K)
结构： B：sp2杂化
硼酸 H3BO3
引 导 语 ： 心得 体会是 指一种 读书、 实践后 所写的 感受性 文字。 语言类 读书心 得 同 数 学 札 记相近 ；体会 是指将 学习的 东西运 用到实 践中去 。下面 是小编 为你带 来 的 医 生 的 岗前培 训心得 体会， 希望对 你有所 帮助。 从 那 天 起 ，我们 开始了 胸 科 医 院 的 培训， 前三天 的课程 让我懂 得了很 多以前 在书上 学不到 的东西 ，有院 领 导 的 亲 身 经历和 他们的 所见所 闻，对 医院的 故障制 度有了 一定认 识。这 次培训 中 我 学 到 了 很多知 识，但 感触最 深的是 每一位 领导基 本上都 提到一 个要求 ，那就 是 学 习 、 学 习、再 学习。 一刻也 不能放 松，不 仅要钻 研本专 业的知 识，还 要了解 其 他 专 业 的 知识， 比如说 我自己 ，就应 该多了 解医学 影像诊 断及技 术等方 面的知 识 ，这样 有利于 我提高 工作效 率与质 量。此 外，就 是希望 能尽快 地进入 工作状 态， 做 好 思 想 意 识的转 变，从 受者转 变成施 者。我 认为我 在这方 面做得 也比较 到位， 经 过 学 习 和 互动， 感觉现 在也慢 慢走上 正轨了 ，希望 我们能 脚踏实 地的工 作，养 成 良 好 的 工 作与生 活习惯 ，为自 己积累 资本、 为医院 创造价 值。 通 过 第 四和 第 五 天 的 培 训我明 白了什 么是沟 通，沟 通就是 人们在 互动过 程中通 过某种 途径将 一 定 的 信 息 从发送 者传递 给接收 者，并 获得理 解的过 程，双 方互动 的过程 。我们
第十六章-硼族元素PPT课件
-0.34
Tl3+ 1.25 Tl+ -0.336 Tl 1.36 TlCl -0.557
Tl(OH)3 -0.05 TlOH -0.344 Tl
Tl3+的化合物具有强氧化性
Tl+.的化合物特别稳定
8
§16-2 硼及其化合物
2-1 硼在自然界的存在
——以硼酸盐的形式存在
主要矿有：
硼砂—— Na2B4O7·10H2O
27
B2H6的结构由美国化学家—— 利普斯科姆（Lipscomb,W.N.）提出：
1949年后，利普斯科姆开始对硼烷、碳硼烷及其一系列 衍生物进行系统研究。关于硼烷的结构，早在半个世纪前
曾有人做过研究，但都未能真正解释明白硼烷及其衍生物 组分的多样化结构的复杂性。
利普斯科姆利用低温X 射线衍射方法等测定了多种硼烷 结构。根据他测定的结果，硼烷分子具有代表性的结构是
BF3 + F- BF4-
B(OH)3 + OH- [B(OH)4]单质硼和B化合物中还能形成多中心键
3c-2e 键 、 sp2杂化的硼化合物中的大键。
.
11
③ 多面体习性
——晶态B和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片， 形似笼状或巢状等结构。 这种多面体的习性同它能形成多种类型的键有关。
巢图状16硼-3 烷-结菱形构硼的结构
中除外向B—H键以外的其它类型的化学键。
键型
所用轨道数 所用电子数 键数
B—B
2
2
y
B—H—B
3
2
s
开口B—B—B
3
2
闭合B—B—B
3
t 2
B—H
2
2
硼族
Na 2B4O7 NiO Ni(BO2 )2 2NaBO2 (棕色)
3.硼的卤化物
• 结构： B：sp2杂化 • BX3性质： BF3
X
B
X
BCl3 BBr3 l -46 91.3 BI3 s 49.9 210
X
室温下 g g 聚集态 熔点/℃ -127.1 -107 沸点/℃ -100.4 12.7
④ 被氯氯化
B2 H6 (g) 6Cl2 (g) 2BCl3 (l) 6HCl
r H -1376kJ mol
m
-1
2.硼的含氧化合物
① 三氧化二硼 B2O3
结构：原子晶体：熔点460C
无定形体：软化 B(无定形)
O2
Mg或Al +H2O -H2O
B2O3
H3BO3
水解：
BX3 3H2O H3BO3 3HX (X Cl,Br,I)
4BF3 3H2 O H3 BO3 3H[BF 4]
BF3 HF HF BF3
卤素的电负性为F>Cl>Br>I,但为什么卤化硼接受电 子对能力的次序为BF3<BCl3<BBr3<BI3? 除配位原子的电负性影响卤化硼分子接受电子对的 能力外，还有其他因素： 1 离域p键的形成降低了B原子进一步接受外来电子 的能力，BX3中B原子利用空的2p轨道和卤素原子形 成Π46大p键，降低了该空轨道接受电子对的能力。 而F半径最小，I半径最大，因此大键强度为 BF3>BCl3>BBr3>BI3，所以BI3最易接受外来电子。 2 卤化硼接受外来电子对后分子构型将由平面三角形 变为四面体，构型的转化需要一定的能量。卤化硼 构型改变能大小顺序为BF3>BCl3>BBr3>BI3。
第十六部分硼族元素教学-精选
TI(Ⅲ)化合物有较强氧化性。TI(Ⅰ)化合 物稳定，具有较强的离子键特征。
3.电离能反常： I1(Ga)>I1(AI),Ga有3d10；
硼酸盐比硼酸稳定，除碱金属盐外， 多数金属的硼酸盐难溶于水。
硼砂（Na2B4O7·10H2O） 结构
2OH
O BO
HO B
O
B OH
OB O
OH
2个BO3原子团和2个BO4原子团通过公用 角顶氧原子而联结成 Na2B4O5(OH)4·8H2O
硼砂水溶液显碱性，具有缓冲作用。
B4O5(OH)42+5H2O=2H3BO3+2B(OH)4-
一、自然界分布 二、硼族元素的单质 三、硼的氢化物 四、卤化物 五、含氧化合物
硼：硼酸盐，如硼砂Na2B4O7·10H2O， 硼镁矿Mg2B2O5·H2O.
铝：铝矾土矿，主AI2O3·XH2O
镓、铟、铊：均无单独矿物，以杂质形 式共生于其它矿中。
1.硼
无定形硼：棕色粉末，性质活泼 晶态硼：原子晶体,黑灰色,熔沸点高,硬度大, 不活泼.导电率随温度升高而增高.以B12正二十 面体为基本结构单元形成许多变体.
③与多羟基化合物的反应-生成强酸
CH2-OH
CH2-O
O-CH2
B(OH)3+2CH-OH
HO-CH
B CH-OH+H++3H2O
CH2-OH
CH2-O
0-CH2
H3BO3的鉴 定
无机化学第十六章 硼族元素
第十六章硼族元素1.硼 单质 硼烷 硼的含氧化合物 硼与硅的相似性2.铝 Al2O3的两种变体 铝盐 §本章摘要§3.镓铟铊Tl(III)的氧化性§1.硼 一.单质 黄棕色固体，高硬度，高沸点1. 制备和Si制备相比较 用Mg或Al 还原B2O3，相当于用C还原SiO2 B2O3 + 3Mg --- 3MgO + 2B (高温) 用H2还原三溴化硼，相当于用H2还原SiCl4 2BBr3 + 3H2 --- 2B + 6HBr (W丝, 高温) 2. 硼的反应 常温下不活泼，高温下活泼 4B + 3O2 --- 2B2O3 2B + 3Cl2 --- 2BCl3与硅相似 2B + N2 --- 2BN (均在高温下进行) 和氧化性酸起反应，比硅活泼些 B + 3HNO3(浓) --- H3BO3 + 3NO2 和强碱起反应 2B + 2NaOH(浓) + H2O ---2NaBO2 + 3H2(气体) (偏硼酸钠) 二硼烷 硼氢化合物虽没有碳氢化合物种类多, 但远比硅烷多. 其结构比烷烃、硅烷复杂.1. 结构 最简单的硼烷，理应是BH3, 但结构研究表明它的分子式是B2H6, 分子间键联关系: 2. 乙硼烷制备质子置换法: 相当于Mg2Si和盐酸反应制备SiH4。
还原法: 4BCl3 + LiAlH4 --- 2B2H6 + 3LiCl + 3AlCl3相当于SiCl4和LiAlH4反应制SiH4。
端基上的H和B之间形成σ键(sp3-s). 四个端H和两个B形成分子平面，中间两个H不在分子平面内，其连线垂直于分子平面，上下各一个, 上面的H所成的键共用价电子44个3. 乙硼烷的性质1°稳定性 B2H6 ----B + H2 B2H6要在100℃以下保存，稳定性不如硅烷。
2 °还原性 B2H6 + 3O2 --- B2O3 + H2O 自燃 属高能燃料，但毒性极大，不易储存。
16第十六章 硼族元素
R-
CH
C H H3H 2O
R'
R'
R
R' R
H C O H HO
OH H O C H
B
H C O H HO
HOCH
R'
R'
第十六章 硼族元素
如：与甘油反应——生成强酸
C H 2-O H
C H 2-O
O -C H 2
B (O H )3+2C H -O H H O -C H BC H -O H+H ++3H 2O
沸点/K 173 286 364 483
均共价化合物，蒸气分子为单分子。
第十六章 硼族元素
1. 分子结构：平面三角形
B采取sp2杂化：
分子内含有
6 4
：未参与杂化的p空轨道与
3个X原子的充满电子的p轨道肩并肩重叠
形成
缺电子分子；BX3均为共价化合物，分子 晶体。
第十六章 硼族元素
2. 主要性质(缺电子分子的性质) (1) 均路易斯酸
1. 共价性：硼所有化合物均为共价化合物。 2. 缺电子性：易与电子对给体形成σ配键 （B F 4），易形成多中心键（例：3c-2e）。 3. 多面体特性：晶体硼和硼的许多化合物 为多面体。
二、单质硼 1. 同素异形体：
第十六章 硼族元素
无定形硼：棕色粉末，反应活性较高
晶形硼：原子晶体，黑灰色，硬度高、电阻
C H 2-O H
C H 2-O O -C H 2
iv. 与醇发生酯化反应：H3BO3的鉴定
H 3 B O 3 + 3 C 2 H 5 O H 浓 H 2 S O 4 B ( O C 2 H 5 ) 3 + 3 H 2 O
2024年化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素-(含多场合)
化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素-(含多场合)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。
16 硼族元素
1. 乙硼烷的分子结构
有传统的价键理论无法解释乙硼烷的分子结构， 它的结构问题直到60年代初,利普斯科姆(Lipscomb， W· N· )提出多中心键的理论以后才解决。人们不仅对 B2H6的分子结构有了认识，而且补充了价键理论的不 足，使硼化学研究成为近三十年内取得进展最大的领 域之一。利普斯科姆因为这一成就荣获了1976年的诺 贝尔化学奖。
用分了轨道来说明。
成 键 MO H 在硼烷分子中常见的键型共有五种。 B B(3c-2e ) 键 中 分 子 轨 道 能 级 图
还有一些特殊的硼烷。 -
硼烷中的部分B 被碳 原子取代——碳硼烷
2017年3月14日 8时7分
B2H6与LiH反应，将得到一种比B2H6的还原性更 强的还原剂硼氢化理LiBH4。让过量的NaH与BF3反 应，可得到硼氢化钠NaBH4。 2LiH+B2H6＝2LiBH4 4NaH+BF3==NaBH4+3NaF NaBH4、LiBH4都是白色盐型化合物晶体，能溶 于水或乙醇，无毒，化学性质稳定。由于其分子中有 BH4-离子（即H-离子），它们是极强的还原剂。 在还原反应中，它们各有选择性（例如NaBH4只 还原醛、酮和酰氯类）且用量少，操作简单，并且产 品质量好。它在制药、染料和精细化工制品（作为制 氢化物的起始原料）的生产中已得到越来越广泛的应 用。LiBH4的燃烧热很高，可作火箭燃料。
2017年3月14日 8时7分
2-3 硼族的含氧化合物
2017年3月14日 8时7分
H 构成B2O3、硼酸和多硼酸的基本结构单元是平面 H O O H H B H 三角形的BO 和四面体的 BO 。 H O O O 3 4 3BO 3的晶体中，硼原 O O 子以sp2杂化，每个氧原子除以共价键与硼原子、氢原 。 B H H B H H 114 O O B B 子相结合，还能通过氢键连成片状结构，层与层之间 O O O O O O H H 则以范德华力相吸引。硼酸晶体是片状的，有滑腻感， H H 可作润滑剂。 O H O O O H H B H B O BO3 O H3BO 硼酸为白色片状晶体，在冷水中的溶解度很小 ( 硼 3 O H H O B O H 酸的缔合结构)，加热时由于晶体中的部分氢键被破坏， 其溶解度增大 H H3BO3 片层结构
无机化学教学13章硼族元素PPT课件
镓的氧化物包括Ga₂O₃和GaO，它们具有高熔点和稳定性，可用于制备其他镓的化合物。镓的氧化物可以 由金属镓与氧气反应得到。
镓的硫化物和硒化物
镓的硫化物
镓的硫化物包括Ga₂S₃和GaS，它们具有较高的硬度、熔点和导电性。镓的硫化物可以 由金属镓与硫反应得到。
镓的硒化物
镓的硒化物包括Ga₂Se₃和GaSe，它们具有与硫化物类似的性质，如高熔点和导电性。 镓的硒化物可以由金属镓与硒反应得到。
有机镓化合物
有机镓酸酯
有机镓酸酯是一类重要的有机化合物， 它们可以通过酯交换反应制备。有机镓 酸酯在聚合反应中用作催化剂和添加剂 。
VS
其他有机镓化合物
除了有机镓酸酯外，还有许多其他有机镓 化合物，如有机镓醇、有机镓酸盐等。这 些化合物在医药、材料科学和催化等领域 有广泛的应用。
06 铟的化合物
铟的卤化物和氧化物
铟的卤化物
铟与卤素（如氟、氯、溴、碘）反应，生成 相应的卤化物。这些卤化物具有较高的熔点 和沸点，在常温下多为固态。
铟的氧化物
铟与氧气反应，可以生成多种氧化物，如 In2O3和In2O。这些氧化物具有不同的性 质和应用，例如In2O3是一种半导体材料， 可用于制备透明导电膜。
铟的硫化物和硒化物
无机化学的重要性
无机化学在化学学科中占据重要地位 ，是学习其他化学课程的基础。
无机化学在工业生产和科学研究中具 有广泛的应用，如制药、农业、能源 等领域。
02 硼族元素概述
硼族元素的定义
硼族元素
指周期表中第13族（ⅢA族）的元 素，包括硼（B）、铝（Al）、镓 （Ga）、铟（In）、铊（Tl）等元 素。
硼氢化合物和有机硼化合物
硼氢化合物
第16章 硼族元素..
第十六章硼族元素§16-1 硼族元素的通性硼族元素：B、Al、Ga、In、Tl价电子层结构：ns2np1主要氧化数： B Al Ga In Tl+3 +3 +3,(+1) +1,+3 +1,(+3)从Al开始为金属，但成键时表现为极性共价键+3氧化态化合物特点：缺电子，易聚合，易与路易斯碱形成稳定化合物元素电势图（P769）：所有单质都具有还原性，无氧化性，碱性条件下还原性更强。
酸性条件下Tl3+具有较强氧化性，Ga2+、In2+、In+易歧化。
§16-2 硼族元素的单质及其化合物一、硼族元素在自然界中的分布二、硼族元素的单质2Al3.镓、铟、铊Ga: 银白色光泽的软金属。
熔、沸点相差最大，m.p.=302.78K,b.p.=2343K。
凝固时体积膨胀。
在干燥的空气中不起变化。
两性金属。
In: 银白略带淡蓝色金属，比铅还软。
在干燥的空气中不起变化。
不与碱作用。
Tl：灰白色，重而软的金属，在空气中生成一层Tl2O膜。
不与碱作用。
化学性质：M+O2(或S) 灼热M2O3（或M2S3）（M=Ga,In,Tl）M+X2= MX3（M=Ga,In,Tl）（X=Br,Cl; Tl无三溴化物）M+IMI3(或MI)（M=Ga,In）2In(粉末)+6H2O=2In(OH)3+3H2↑M+HCl MCl3(或MCl)+H2↑M+HNO3（稀）M(NO 3)3(或MNO3)+NO↑+H2O2Ga+2NaOH+6H2O=2Na[Ga (OH)4]+3H2↑4.单质的提取和冶炼B的制备：碱法：Mg2B2O5.H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)24NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O7.10H2O+Na2CO3Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2SO42H3BO3O3+3H2OBB2O3+3Mg=2B+3MgO酸法:Mg2B2O5.H2O+2H2SO4=2H3BO3+2MgSO499.95%单质B的制备：2BI3 1000-1300K，钽丝2B+3I2Al的制备：Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[ Al(OH)4]2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(O H)3↓+Na2CO3+H2O2Al(OH)Al2O3+3H2O2Al2O3Na3AlF6, 电解4Al+3O2 Ga的制备：Ga(OH)3OH-Ga(OH)4-电解GaGaCl3+HCl TBP萃取HGaCl4 OH-, 电解Ga三、硼的氢化物（硼烷）两类：B n H n+4:B2H6, B5H9, B6H10……B n H n+6：B3H9，B4H10，B5H11……B2-B4 为气体，B5-B8为液体B2H6制备：质子置换法2B2H6加压B4H10+H2B2H6+2LiH=2LiBH4硼烷中的五种成键情况：端侧的2中心-2电子硼氢键B-H；3中心-2电子氢桥键HB B2中心-2电子硼-硼键B-B开放的3中心-2电子硼桥键 BB B闭合的3中心-2电子硼键 BB B四、卤化物1.B、Al的三卤化物BX3制备：置换法B2O3+6HF=2BF3↑+3H2OB2O3+3CaF2+3H2SO4(浓)=2BF3↑+3H2O+3CaSO4BF3(g)+AlCl3=AlF3+B Cl3↑B2O3+3C+3Cl2=2BCl3+ 3CO2B+3X2=2BX3BX3性质：加合性及水解性4BF3+6H2O=3H3O++3BF4 -+B(OH)3BCl3+3H2O=B(OH)3+3H Cl无水AlCl制备：2Al+3Cl2(g)2AlCl32Al+6HCl(g) 2AlCl 3+3H2↑Al 2O3+3C+3Cl22AlCl3+3COAlX3中AlF3为离子型，其它为共价型。
第16章 硼族元素-1
后一种用途基于硼吸收中子的能力.
(2)酸法制备单质硼
Mg2B2O5•H2O + 2H2SO4 == 2H3BO3 + 2MgSO4 (3)热还原法 BBr3(g) + 3/2 H2(g)_1373~1573K B(s) + 3HBr(g)
16 － 1 － 2 硼的氢-2 硼的氢化物 物(硅烷)相似，所以硼的氢化物称为硼烷
有时称为土族元素，其中Al2O3为黏土的主 要成分，既难溶又难熔
0、+3 0、+3 0、+1 0、+1 0、+1 自然界没有游离硼， 在自然界没有独立的矿物，分散在 主要以铝矾土矿 (Al2O3· x H O) 存在 主要氧化数 熔点比人的体温还低 (30℃左右 2 +3 +3 (+3) ) 主要矿有 : 其它矿物中 , 都是软金属, 可用于生 原子半径 铝是银白色、有光泽的轻金属 液态镓的熔点、沸点相差大， 88 143 122 163 170 硼砂矿 (Na B O · 10H O) 、 /pm 产新型半导体材料 2 4 7 2 具有良好的导电性和延展性 可作高温温度计，与其它金属 离子半径 Tl 及其化合物均有毒 硼镁矿 (Mg B O · H O) 、 与其它金属可制低熔合金 27 50 80 88.6 3+ 2 2 5 2 r(M 广泛用来作导线、结构材料和器皿 )/pm 可制低熔合金62 方硼矿 (2Mg B O · MgCl ) 误食少量铊盐可使毛发脱落 -1 3 8 15 2 如含 25%In 的 合金 589 铝合金质轻又硬，用于飞机制造 I1/(kJ · mol ) 801 578 579 Ga 558 1.5 1.6 1.7 1.8 电负性( p ) 2.0 可用于自动灭火装置
16 无机化学 第十六章 硼族元素
④硼酸可溶合为链状或环状多硼酸xB2O3· 2O、酸 H 根(BO2)nn- 。在多硼酸结构中，有两种基本结构单 元：BO3 (平面三角形)、BO4 (四面体)。
二、硼酸盐
硼酸盐类似于硅酸盐，大多数难溶，可溶的硼酸盐讨 论的较多的是四硼酸钠，即硼砂。Na2B4O7· 2O也 10H 可写成： Na2B4O5(OH)4 · 2O ------见p787 8H
2Al＋2OH-＋6H2O＝2Al(OH)4-＋3H2↑
二、镓单质
Ga具有熔点与沸点相差甚远这一特点，302.8～2676K，即 液态温度范围很宽（拿到水中就可熔化，像水银），可用 来制高温温度计。 镓的另一特点是“热缩冷胀”，从液 体到固体，体积膨胀3%。 制铅字合金，使字更为清晰。
Ga、In多用于电子工业，作P型半导体的掺杂剂。 也可制 Ⅲ—Ⅴ族半导体化合物，如GaAs等，可用于 光电管中。
三、性质：
1、强还原性：
硼烷燃烧热很大，在空气中易燃，易水解，有剧毒， 制备时要注意保持反应处于无氧，无水气状态，做好 安全防护工作。
想一想：硼烷燃 烧的高能量，是 否可以用硼烷来 做火箭的燃料？ 为什么？
B2H6(g)＋3O2(g)＝B2O3(s)＋3H2O(g) △H = -2166KJ· -1 mol B2H6＋6H2O＝2H3BO3↓＋6H2↑
+3价的Al有两种存在形式Al3+(酸性)、(AlO2)-或 Al(OH)4-（碱性） Al3+在水溶液中以八面体水合离子[Al(H2O)6]3+的 形式存在，在水中发生水解，溶液显酸性：
[Al(H2O)6]3++H2O==[Al(H2O)5(OH)]2+ + H3O+ [Al(H2O)5(OH)]2+ +H2O==[Al(H2O)4(OH)2]+ + H3O+ [Al(H2O)4(OH)2]+ +H2O==[Al(H2O)3(OH)3] + H3O+
无机化学课件硼族元素
oxidation number
ⅢA —— ns2np1
0、+1、+3
其中铝是地壳中蕴藏最丰富的金属元素主要以铝矾 土矿(Al2O3·xH2O)存在铝是银白色、有光泽的轻金属 具有良好的导电性和延展性广泛用来作导线、结构材料 和器皿铝合金质轻又硬，用于飞机制造。
所以硼族元素有时称为土族元素，其中Al2O3为黏 土的主要成分，既难溶又难熔
第十三章 p区元素（一）
一. 硼族元素
二. 碳族元素
§13.1 硼族元素
(The Boron Family Elements)
本节要求：
1. 了解硼族元素的通性、硼单质的性质； 2. 掌握缺电子原子及其化合物的结构特点和性质； 3. 熟悉硼的典型化合物(硼酸、硼砂)的性质和硼砂 珠试验； 4. 熟悉铝的化合物的性质特点。
B2O3 + 3Mg
2B + 3MgO
KBF4 + 3Na
3NaF + KF + B
(2)工业上：从硼镁矿 → 单质硼 → 精制硼
Mg2B2O5·5H2O + 2NaOH
2NaBO2 + 2Mg(OH)2 + 4H2O
4NaBO2 + CO2 + 10H2O
Na2B4O7·10H2O + Na2CO3
硼的主要化合物有硼酸、硼砂、卤化硼
（一）、硼酸H3BO3 —— 分子结构如下：
B：sp2杂化；存在分子间氢键形成接近六角形的对称层 状结构；层与层之间的分子作用力结合——与石墨相似
能溶于水，为典型的Lewis一元弱酸，由sp2 →sp3：
B(OH)3 + H2O
[B(OH)4] - + H +
无机化学(4)硼族元素
三、硼的重要化合物 1. 乙硼烷 2H6) 乙硼烷(B 硼氢化合物称为硼烷(与碳氢化合物称为烷烃 与碳氢化合物称为烷烃, 硼氢化合物称为硼烷 与碳氢化合物称为烷烃 硅氢 化合物称为硅烷类似), 已合成出20多种硼烷 多种硼烷, 化合物称为硅烷类似 已合成出 多种硼烷 最简单的 是乙硼烷(B2H6)。 是乙硼烷 。 (1) B2H6的结构 根据气体密度实验证明, 根据气体密度实验证明 最简单的硼烷是乙硼烷 (B2H6), 不存在 3。为什么呢 不存在BH 为什么呢? • 这是由硼原子的缺电子特征所决定的 这是由硼原子的缺电子特征所决定的: • 乙硼烷中每个硼原子采取 3杂化，形成4个不等 乙硼烷中每个硼原子采取sp 杂化，形成 个不等 硼原子采取 杂化轨道。每个B原子中的 原子中的2个 杂化轨道与2个 性sp3杂化轨道。每个 原子中的 个sp3杂化轨道与 个 氢原子s轨道形成 个正常的σ键 轨道形成2个正常的 氢原子 轨道形成 个正常的 键；而一个硼原子含电子 杂化轨道与另一个硼原子不含电子的sp 的sp3杂化轨道与另一个硼原子不含电子的 3杂化轨道 同时与氢原子1s轨道重叠 形成三中心两电子键 轨道重叠， 三中心两电子键。 同时与氢原子 轨道重叠，形成三中心两电子键。
Al
Ga
In
Tl
└(稀散元素 稀散元素)┘ 稀散元素 1. 价层电子构型： 价层电子构型： ns2np1 2. 存在惰性电子对效应 存在惰性电子对效应: B ─→ Tl +1氧化态稳定性 ； 氧化态稳定性↑； 氧化态稳定性 +3 氧化态稳定性↓ 氧化态稳定性 B Al Be C Si H NPOSX 缺电子原子 等电子原子 多电子原子 价电子数 < 价层轨道数 价电子数 = 价层轨道数 价电子数 > 价层轨道数
武汉大学、吉林大学《无机化学》(第3版)笔记和课后习题(含考研真题)详解-第16~24章【圣才出品】
4．卤化物
（1）硼、铝的三卤化物
①三卤化硼均为共价化合物，熔沸点很低，并随分子量增大而递增，其挥发性随分子量
的增大而降低。
三氟化硼是无色、有窒息气味的气体，不能燃烧。
②三卤化铝中，出 AlF3 为离子性化合物外，其余为共价化合物。在气相或非极性溶剂
中，AlCl3、AlBr3、AlI3 为二聚的。
4 / 140
脱水产物或高温熔融产物为 NaAlO2
（3）镓、铟、铊
①Ga：具有银白色金属光泽的软金属，熔点 302.78 K（29.6 ℃），沸点 2343 K，是所
有金属中熔沸点差值最大（2042.22 K）的。凝固时体积膨胀，硬度与铅相近。
②常温下，镓和铟在干燥的空气中不起变化，但铊表面会生成一层灰色的氧化物膜。
5．含氧化合物 （1）硼氧化合物具有很高的稳定性。B2O3 易溶于水，生成硼酸 H3BO3，但在热的水 蒸气中或遇潮时则生成挥发性的偏硼酸 HBO2。 （2）硼珠实验：熔融的 B2O3 溶解金属氧化物得到有特征颜色的偏硼酸盐玻璃：
（2）铝
铝是一种银白色有光泽的金属，有良好的延展性和导电性。
①虽是活泼金属，但表面覆盖致密的氧化膜，故常温下稳定
②高温与氧等非金属反应
铝热还原法：冶炼难熔金属 Fe、Ni、Mn、V 等
③与稀酸反应，在浓 H2SO4、浓 HNO3 中发生钝化
④与强碱反应：2Al ＋ 2NaOH ＋ 6H2O ＝ 2NaAl（OH）4 ＋ 3H2↑
2．缺电子 价电子数 < 价层轨道数 ＋3 氧化态的化合物（如：BF3）为缺电子化合物，有较强的继续接受电子的能力。表 现在分子的自聚（2BH3→B2H6）及同电子对给予体形成稳定配合物（HBF4）等方面。
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第十六章 硼族元素
1． 下表中给出第二、三周期元素的第一电离能数据（单位kJ ·mol 1-）试说明B,Al 的第
一电离能为什么比左右两元素的都低？
形成全充满的稳定结构。
2． 在实验室中如何制备乙硼烷，乙硼烷的结构如何？ 答：氢负离子置换法：
3LiAlH 4+4BF 3−−→−乙醚2B 2H 6+3LiF+3AlF 3
3NaBH4+4BF3−−
→−乙醚
2B 2H 6+3NaBF 4 B 2H 6 的结构见课本P 778
3． 说明三卤化硼和三卤化铝的沸点高低顺序，并指出蒸汽分子的结构。
答：三卤化物的熔沸点顺序见课本P780
三卤化硼的蒸气分子均为单分子，AlF 3的蒸气为单分子。
而AlCl 3的蒸气为二聚分子，其结构见课本P781
4． 画出B 3N 3H 6（无机苯）的结构。
答：
5． B 10H 14的结构中有多少种形式的化学键？各有多少个？ 答：B 10H 14的结构
6． 为什么硼酸是一种路易斯酸？硼砂的结构应怎样写法？硼砂水溶液的酸碱性如何？ 答：硼酸为缺电子化合物，中心原子B 上还有一个空的p 轨道，能接受电子对，因而为路易斯酸；
硼砂的结构式见课本P787； 硼砂水溶液显强碱性。
7． 试用化学反应方程式表示从硼砂制备下列各化合物的过程：
（1）H 3BO 3 (2) BF 3 (3) NaBH 4
答：将硼砂浓溶液与浓硫酸作用后冷却得H 3BO 3
4233242454243])([SO Na BO H O H SO H OH O B Na +=++；
8． 怎样从明矾制备(1) 氢氧化铝，（2）硫酸钾，（3）铝酸钾？写出反应式。
答：将明矾KAl （SO 4）2 12H 2O 溶于水，加入适量KOH 溶液得到Al （OH ）3沉淀；
Al 3++3OH -=Al （OH ）3↓
过滤蒸发浓缩即得到K2SO4
将Al（OH）3与KOH作用得无色溶液，蒸发浓缩后即得到KAlO2
9．写出下列反应方程式：
（1）固体碳酸钠同氧化铝一起熔烧，将熔块打碎后投入水中，产生白色乳状沉淀？
（2）铝和热浓NaOH溶液作用，放出气体；
（3）铝酸钠溶液中加入氯化铵，有氨气产生，且溶液中有乳白色凝胶状沉淀；
（4）三氟化硼通入碳酸钠溶液中。
答：（1）Na2CO3+Al2O3=2NaAlO2+CO2↑
NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH
（2）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
（3）Na[Al(OH)4]+NH4Cl=Al(OH)3↓+NH3↑+NaCl+H2O
（4）8BF3+3Na2CO3+3H2O=2Na Al(OH)4+3H2↑
10．在金属活动顺序表中Al在Fe之前，更在Cu之前，但Al比Fe抗腐蚀性强，这是为什么？Cu可以和冷的浓硝酸反应，而Al却不能，这是为什么？
答：Al虽然是活泼金属，但由于表面上覆盖了一层致密的氧化物膜，使铝不能进一步同氧和水作用而具有很高的稳定性。
在冷的浓硫酸和浓硝酸中，铝的表面被钝化而不发生作用。
11．硫通铝在高温下反应可得到Al2S3，但在水溶液中Na2S和铝盐作用，却不能生成Al2S3，为什么？试用化学反应方程式表示。
答：Al2S3+H2O=Al（OH）3↓+H2S↑
12．讨论氮化硼在结构上和石墨的异同点，在性质上与氮化铝、碳化硅的异同点。
答：氮化硼的结构上与石墨一样。
13．说明InCl2为什么式反磁性物质？TlI3为什么不能稳定存在？
答：InCl2化合物是由In+和In3+构成，即InCl2可以写成In[InCl4]，In+和In3+都无单电子，因而InCl2是反磁性的。
TII3不能稳定存在可以由“惰性电子对效应”解释。
14．已知ϕθ
Tl
Tl/+= —0.34V，ϕθ+
+Tl
Tl/
3
= 1.25V，计算ϕθ
Tl
Tl/
3+
之值，并计算298K时
3Tl+(aq) 2Tl + Tl3+(aq)反应的平衡常数。
解：由
θ
ϕ
θ
ϕ
θ
ϕ
TI
TI
TI
TI
TI
TI/
/
3
2
/
3
3
+
+
+
+
=
+
解得
θ
ϕ
TI
TI/
3+=0.72V
15．Tl（Ⅰ）的化合物和Ag(I)的化合物有哪些相似形，并说明原因。
答：I+和Ag+的半径相似，电荷相同，极化能力相近，因而两者化合物有相似之处；
（1）化合物的难溶性
TICl和AgCl 均为白色难溶化合物，TI2S，Ag2S均为难溶化合物
（2）TICl和AgCl等卤化物见光易分解
它们也有许多不同之处，如：
（1）氢氧化物稳定性不同
AgOH室温下不稳定，易分解为Ag2O，而TIOH较稳定，TIOH溶液为强碱，与KOH 相似。
（2）Ag+易生成稳定配合物，而Tl+不易生成稳定配合物。
（3）Ag+有较强的氧化性，而Tl+有一定的还原性。
Tl+可以代替K+成矾，而Ag+则不能。
16．填空： 2
（1）
7
9
答（1）1.Ga2O3 2.GaCl3 3.Ga(NO3)3 4. Ga2S3 5.通电 6.OH-7.Ga(OH)3（2）1.TlI 2.Tl2CO3 3.TlOH 4.Tl2SO4 5.TlCl 6.Tl2O 7.Tl2S 8.Tl2O39.TlCl3
17．非金属单质在常温常压下的存在状态有哪些规律？这些非金属单质的结构有哪些特点？
答：非金属单质在常温常压下的存在状态基本上是气态和液态，固态很少。