第十三章 硼族元素

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第十三章 p区元素(一)1、硼族元素的原子都是电子原子,在硼的化合物中,硼原子的最大配位数是。

硼和铝都是亲元素。

2、硼砂的化学式为,其水溶液呈性。

由于其中含有等物质的量的和,故硼砂的水溶液可作为溶液使用。

3、硅酸钠的水溶液俗称为,该溶液呈性,可与NH4Cl溶液反应制得,该产物加热脱水后得到,它具有作用,能用作。

4、α-H2SnO3溶于酸,溶于碱,β-H2SnO3可用金属锡与反应制得,它溶于酸,溶于碱。

5、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐的热稳定性由高到低的顺序为、、。

这一现象可用理论来解释。

6、下列化合物不属于缺电子化合物的是()。

(A) BCl3 (B)HBF4(C)B2H6(D)Al(OH)37、下列物质属于Lewis酸的是()。

(A)BF3 (B)H3BO3(C)丙三醇(D)HF8、关于硼和铝的卤化物的下列叙述中错误的是()。

(A)硼和铝的卤化物都是共价型化合物;(B)三卤化硼熔点,沸点高低顺序为BF3<BCL3<BBr3<BI3;(C)BX3水解的最后产物都是H3BO3和相应的HX;(D)制备无水AlCl3只能采用干法。

9、下列反应的最终产物没有硫化物沉淀生成的是()(A)在无氧和无多硫化物存在下SnCl2与Na2S反应;(B)Pb(NO3)2与过量的Na2S反应;(C)SnCl4与H2S溶液反应;(D)SnCl4与过量Na2S反应。

10、下列各组物质可共存于同一溶液中的是()(A)Pb2+,NO3-,Na+,Cl-,SO42-(B)Sn2+,H+,Cr2O72-,K+,Cl-(C)Sn(OH)3-,Bi3+,Sn(OH)64-,Sb3+(D)Al(OH)3,Cl-,NH3·H2O,NH4+。

元素无机化学:第十三章 硼族元素

元素无机化学:第十三章  硼族元素

两性
Al(OH)3 Al(OH)3
++33HO+H=-==A=lA3+l+(O3HH2)O4-
2Al(OH)4-+CO2 == 2Al(OH)3↓+2CO32-+H2O
Al(H2O)3+ CO32- Al(OH)3 CO2 Al(OH)4-
pH 小大
2. 铝的含氧化合物
Al2O3
化α学-A性l质2O不3 活泼强热
性 亲氧性


4 Al + 3O2== 2Al2O3
△rHm = -3351.4 kJ·mol-1
2Al + Fe2O3== 2Fe+Al2O3 铝热反应
强还原性
高温
高温
2Al + N2 ==2AlN 4Al + 3S ==2Al2S3
Al(OH)3 Al3++3NH3·H2O==Al(OH)3↓+3NH4+
棕色粉末
晶形硼 黑灰色
化学活性高 硬度大 熔点,沸点都很高
α-菱形硼(B12):由B12二十面体 组成的六方晶系,B原子占据 二十面体的12个角顶。每个二 十面体以三中心二电子的B3键 和B-B键连接。
2. 硼单质的化学性质
(1) 常温下与F2反应
2B+3F2 == 2BF3
(2) 高温下与非金属和金属单质反应
对角关系主要是从性质总结出来的经验规律,可从具 有相似的离子场力来粗略解释。
硼和硅的类似性
• 单质都显有某些金属性 • 自然界不以单质存在,是以氧的化合物存在 • B-O键和Si-O键都有很高的稳定性 • 氢化物多种多样,都具有挥发性,且可自燃,
并能水解 • 卤化物彻底水解,它们都是路易斯酸 • 都生成多酸和多酸盐,有类似的结构特征。正

新313第13章p区元素(一)硼碳

新313第13章p区元素(一)硼碳

Bonding in CO2 成键情况
O C O
The structure of carbon dioxide
excitation sp hybridization
两个sp杂化轨道各与氧原子的p轨道形成两个键,余 下的两个p轨道各与氧原子的一个p轨道形成一个键。
Delocalized bond 离域键
Structure of zeolite 沸石
Mg2+ Na+ຫໍສະໝຸດ Na+Al3+
Na+
Mg2+
Na+
Al3+
Mg2+
Al3+
The preparation of crystal silicon 单晶硅的制备
• SiO2 (石英砂) + 2Mg Si (amorphous) + MgO
• Si (course, 粗) +3HCl SiHCl3(l) 精馏(fine distillation).
F F F F F
Cryolite[Na3AlF6 ]冰晶石
B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar
Al
F
Ga Ge As Se Br Kr
In Sn Sb Te I Xe Tl Pb Bi Po At Rn
p-block elements
• 第2周期元素性质反常
因B、C、N、O、F元素无d轨道可参与成键 • 多为共价化合物 如:AlCl3, SnCl2, NH3,……
Carbon has three allotropic forms 碳的同素异性 体: diamond金刚石, graphite 石墨, amorphous carbon 无定形碳. Carbon dioxide, linear and nonpolar, electron configuration 2s22p2, sp 杂化

大学无机化学第13章 硼族元素

大学无机化学第13章 硼族元素
体为铊 的离 r(的+M离的3子8,3子+电+半1尤)键氧/子p径其m特化层是征态结硼。是构和2常,7铝见显基的正本,氧5显0化T+l态3+。1,的P64它化027们合硼的物族元一中8素0般具的元氧有素化电较8势8态强图.6。 I1/(kJ·mol-1) 801 578 579 558 589 电负性( p ) 2.0 1.5 1.6 1.7 1.8
硼化物一般具有高的硬度和熔点。
25
二、金属铝
1.物理性质和用途 (1)物理性质 • Al、Ga、In、Tl均为银白色,质软、轻而富有延
展性的金属。 • 铝是一种银白色有光泽的金属,密度2.7g·cm-3,
熔点为930K,沸点为2740K。它具有良好的延展性 和导电性,能代替铜用来制造电线、高压电缆、 发电机等电器设备。
2
§13.1 硼族元素的通性
0
ⅢA Ⅳ硼AB :以Ⅴ硼A酸盐Ⅵ矿物A存在Ⅶ。A He 氦
2B 3 Al
硼 铝
SC(Ai 铝l2O碳硅A除 属3)l最硼。:NP为以由为广A磷氮于非泛l-O镓金,S键O、属第存3铟外在氧硫位,, 、。CF矿其铊l物余的氟氯以均性铝NA为质矾er 土氩氖金十
4 Ga 镓 Ge镓锗G分a相A:似s与砷Z,n,常SFe称e, A这硒l,三CB种rr等元溴矿素共K生为r 。氪镓
Ga存在于铝矾土和煤中,In和Tl存在于闪锌矿中。 • 地球元素含量(%):O(46.4)、Si(28.2)、Al(8.3)、
Fe(5.6) 、 Ca(4.2) 、 Na(2.4) 、 Mg(2.3) 、 K(2.1) 、 Ti(0.57)、H(0.14)
14
13-2-1 硼族元素在自然界中的分布
价价原••••I电主1层离 r电/子价缺缺例注((负要特原kM电3子半电电电如意子J3氧子性·+半m径子子子::数)轨化点子/(po径/数原化BH价m道l数pF-p1合子[m)3)B数层,:物F0缺8电H4、228]有:价0不.387电0子+B14空成电∧3是O子轨轨键子03缺5原。1、15道道电数74.电0子5+38子数3<子等对价化为形配 05电116、数层+缺 多72合位.‖缺成2+子3629轨电中1<物键电缺原价道子心。0(子子电51、1如8层数原键+56.有多037原子+H38轨子(1如孤电[子化B道可0∨8B对子F51、1(,合数形28+487H.]电原3.8+)069成6可物))1子子

第13章硼族元素

第13章硼族元素

第13章硼族元素一、单项选择题1. 有一淡黄色固体含23%硼(B的相对原子质量为10.81)和77%氯,他是从三氯化硼制得的,0.0516 克此试样在69 ℃蒸发,蒸气在2.96 kPa时占有体积268 cm3,此化合物的化学式是( )A. B4C l4B. B8Cl8C. B12Cl12D. B16Cl162. 硼的成键特征是( )A. 共价性B. 缺电子性C. 多面体性D. 前三者均是3. 硼成键为SP2杂化,且含三个单键, 1 个π46键的化合物是( )A. B2O3B. BF4-C. BO33-D. B2H64. 硼的独特性质表现在( )A. 能形成正氧化态化合物,如BN ,其它非金属则不能B. 能生成大分子C. 能形成负氧化态化合物,其它金属则不能D. 在简单的二元化合物中总是缺电子的5. 在 菱形硼的B12单元中,表现出硼原子是缺电子原子性质的原子个数是( )A. 3个B. 6个C. 9个D. 12个6. 下列关于单质硼化性的描述,错误的是( )A. 常温下不活泼,但高温下可与许多非金属反应B. 与碳相似,炽热的硼可与水蒸气反应C. 可与盐酸反应D. 可与碱反应7. 硼与浓NaOH反应,所得的含硼产物是( )A. NaBO2B. Na3BO3C. B2O3D. H3BO38. 硼与浓硝酸反应,所得的含硼产物是( )A. B(NO3)3B. H3BO3C. BND. B2O39. 乙硼烷( )A. 是强氧化剂B. 是强还原剂C. 很稳定D. 不水解10. 下列对硼酸性质的描述不正确的是( )A. 硼酸是三元酸B. 硼酸是一元路易斯酸C. 硼酸与多元醇反应,生成配合物,使酸性增强D. 硼酸的溶解度小11. 硼酸可缩合成( )A. 链状或环状多硼酸B. 笼状多硼酸C. 蛛网状多硼酸D. 片层状多硼酸12. 在硼酸中加入下列何种物质,可以提高其酸性( )A. NaOHB. H3PO4C. C2H5OHD. 多羟基醇13. 鉴别硼酸根时,可用的物质是( )A. CH3OHB. CH3OCH3C. HOCH2CH2OHD. CH3CHO14. 在H3BO3中加入Na2CO3可制得( )A.Na3BO3B. NaBO2C. Na4B2O5D. Na2B4O715. H3BO3与过量的强碱NaoH作用,可得到( )A. Na3BO3B. NaBO2C. Na4B2O5D. Na2B4O716. 硼砂的水溶液呈( )A,碱性 B. 中性 C. 酸性 D. 弱酸性17. 用盐酸滴定硼砂水溶液至恰好中和时,溶液呈( )A. 中性B. 弱酸性C. 弱碱性D. 强碱性18. 下列关于硼酸结构的叙述错误的是( )A. 硼酸为白色片状晶体,其结构单元为B(OH)3三角形B. 硼原子通过SP3杂化轨道与氧原子成键C. 分子间通过氢键形成接近于六角形的对称层状结构D. 层与层间以范德华力联系19. 在分析化学中,硼砂被用来作标准溶液是因为它________A. 易水解B. 在干燥空气中易风化C. 溶融态时可溶解金属氧化物D. 稳定,易提纯20. 反应H3BO3 + 3 C2H5OH =B(OC2H5)3 + 3 H2O (条件浓硫酸,点燃).用于( )A. 硼化物的定性分析B. 硼酸的定量分析C. 两者均是D. 两者均否21. 硼族元素最重要的特征是( )A. 共价性特征B. 缺电子性特征C. 共价性和缺电子性特征D. 易形成配合物和自身聚合的特征22. 硼的缺电子性表现在( )A. 易形成缺电子多中心键及配合物B. 易形成含桥键的化合物C. 易形成不同类型杂化,形成化合物D. 易形成共价化合物23. 硼族元素的原子都属缺电子原子,而硼原子的缺电子性在形成化合物时表现得尤为突出,其原因是( )A. 原子的半径最小,电离能最高B. 原子的半径最小,电负性最大C. 原子的非金属性最强D. 原子半径小,电负性大,有空2p轨道24. 下列化合物属于缺电子化和物的是( )A. BeCl3B. H[BF4]C. B2O3D. Na[Al(OH)4]25. 在硼的化合物中,硼原子的最高配位数不超过4,这是因为( )A. 硼原子半径小B. 配位原子半径大C. 硼与配位原子电负性差小D. 硼原子无价层d轨道26. 下列关于BF3的叙述中,正确的是( )A. BF3易形成二聚体B. BF3为离子化合物C. BF3为路易斯酸D.BF3常温下为液体二、多项选择题1. 下列分子或晶体,何者的结构表现出硼原子的缺电子性( )A. B2O3B. NaBO2C. H3BO3D. H3BO3E. B2H6三、解释简答题1. 说出硼砂作焊药焊接某些金属时的化学原理,并举三例。

《硼族元素教学》课件

《硼族元素教学》课件

结语
在《硼族元素教学》的PPT课件中,我们通过介绍硼族元素的共性与特性、 物理性质、化学性质及应用领域,希望增加大家对硼族元素的了解和兴趣。 感谢您的参与与探索!
硼族元素在自然界中的分布
硼族元素在地壳中广泛存在,并在矿物、土壤和化石中得以发现。
硼族元素的共性与特性
1 电子结构和周期表
位置
2 原子半径和离子半径 3 电负性和金属性
硼族元素的原子半径较
硼族元素的电负性较低,
硼族元素的电子结构决
小,并且与离子半径、
而金属性较强,具有一
定了它们的化学性质,
电荷密度有关。
硼族元素的化学性质
1
化合价和化合物类型
硼族元素的化合价各不相同,形成了多种不同类型的化合物,如氧化物、氢化物 等。
2
饱和度和极性
硼族元素的饱和度和极性影响了它们的化学反应和与其他元素的相互作用。
3
化学反应和反应机理ห้องสมุดไป่ตู้
硼族元素在化学反应中表现出特定的反应机理和行为,为化学合成和反应设计提 供了重要基础。
《硼族元素教学》PPT课 件
欢迎来到《硼族元素教学》课件!在这个课程中,我们将深入了解硼族元素 的共性与特性、物理性质、化学性质以及应用领域。让我们开始探索吧!
介绍
硼族元素的定义
从化学角度来看,硼族元素是周期表中第13族元素,具有特定的电子结构和化学性质。
硼族元素的历史和发现
硼族元素的发现与历史悠久,包括对硼,铝和镓等元素的研究与探索。
应用与展望
硼族元素在材料科学中 的应用
硼族元素及其化合物在材料科 学领域中有着广泛的应用,如 硼氮化物在高温材料和涂层中 的应用。
硼族元素在生命科学中 的应用

硼族

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。

无机化学教学13章硼族元素PPT课件

无机化学教学13章硼族元素PPT课件
镓的氧化物
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13章--硼族元素

第13章--硼族元素
(2) Tl(III)氧化能力强,酸性条件下能将水氧化成O2 Tl2O3+H2SO4 — Tl2SO4+O2+H2O
(3) Al(OH)4-+NH4+ — Al(OH)3 + NH3 + H2O
4. 为何BH3不存在,而BF3却稳定存在?
解: 因为BH3是缺电子化合物,不稳定,经过形成B2H6使 B旳缺电子性得到补偿; BF3虽然也是缺电子分子,但是F原子中未参加成键旳P 轨道有孤对电子,能够与B旳空旳P轨道形成离域π键π46 ,补偿了B旳缺电子性质,所以不需要形成二聚体。
三、 硼旳卤化物
BX3旳中心硼原子旳轨道采用sp2杂化,构型 为三角形,为缺电子构造。
X
B
X
X
BX3 是经典旳强旳路易斯酸,如:
BF3(g) + NH3
H3N→BF3
BX3水中发生强烈水解:
BCl3+3 H2O
B(OH)3+3 HCl
将 BF3 通入水中: BF3+ 3 H2O ——B(OH)3 + 3 HF
5. 为何BF3中B-F键能是646kJ/mol, 而NF3中N-F仅为 280kJ/mol 解:BF3分子中存在离域π键π46,即B-F除σ键外还有π键 ,而NF3分子中N-F键是单键; 而且NF3是三角锥形,F原子之间斥力大,使分子稳定性 降低,键能减小,BF3是三角形,F原子间斥力小,分子 稳定,键能增大。
3B2H6+6NH3→2B3N3H6+12H2 xB2H6+2xNH3=2(BN)x+6xH2
二、 硼旳含氧化合物
1 B2O3 和 H3BO3
B2O3 是最难结晶旳物质之一。在红热条件下 硼酸脱水只能得到玻璃态旳 B2O3,只有在较低旳 温度下、极其缓慢地脱水才干得到 B2O3 晶体。

第十三章 p区元素(中)—硼族

第十三章 p区元素(中)—硼族

p 制备

课 酸法: 原理 Mg2B2O5·H2O(硼镁矿) + 2H2SO4 → 2 H3BO3 + 2 MgSO4
化学 虽一步可得到 H3BO3,但需耐酸设备等苛刻条件。
学 大 京 南 2014/7/30 赛黄晶 Danburite:CaB2[SiO4]2
碧玺 Tourmaline:XY3Z6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4
理 (蓝色) 原 (淡红棕色) 学

京大学 2014/7/30 南
ü 硼化镁

理课 硼化镁(MgB2)是一种离子化合物,晶体结构属六方晶系。它是
原 一种插层型化合物,镁层和硼层交替排列。研究人员在 2001 年发
学 现,它在 40 K(相当于 -233℃)会转变为超导体。

京大学 2014/7/30 南
化 年发明并推广。自那时以来,很多盐如碳酸钠或氟化钠
大学 被用作助熔剂,继硼砂之后最重要的是磷酸氢钠铵,它
京 是磷酸珠试验的基础。

2014/7/30
ü 硼珠实验
课件
Na2B4O7 + CoO → Co(BO2)3 · 2NaBO2 Na2B4O7 + NiO → Ni(BO2)3 · 2NaBO2
学 构成缓冲溶液 pH = 9.24 (20℃)
京大 ü 与酸反应制 H3BO3
2014/7/30 南 ü 脱水
Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → 4 H3BO3 + Na2SO4
风化脱水 受热脱水
ü 硼珠实验
课件
原理 硼砂珠试验是熔珠试验的一种,是一种传统的金属
学 分析试验,由瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯于1812

《无机化学》第3版 宋天佑 13 硼族元素

《无机化学》第3版 宋天佑 13 硼族元素
铍、铝及过渡金属的硼氢化物 为共价型和易挥发的化合物。
13. 1. 3 硼的含氧化合物
硼氧键键能很大,远远强于硼硼 键,也远强于硼氢键、硼氮键和硼硅 键等。见下表。
表 13―2 某些化学键的键能
化学键 键能/ kJ·mol-1
B−O B−H B−B B−C B−N 806 330 297 448 389
B1B2
B1H2B8 B4H4B10
B7B3B10
B3B6B9 B8B9B10
B3B4
硼氢键
每一个B 均与 H 成硼氢键
HB
BH
H HB
H
H HB H
B
B
BH
H BH
H
HB
BH
必须注意,癸硼烷-14 并非平面结构。
端基 H 桥H
B 原子 近大远小
癸硼烷-14 的立体结构图
H B8
B10 H
H H B1
也有少量的硼酸 H3BO3 存在。
硼在地壳中的质量分数 为 10-3 %
1827年,戴维电解熔融的 三氧化二硼制得了单质硼,但 是纯度不高。
法国人莫瓦桑(Moissan)于 1891 — 1892 年用金属镁在氢气气 氛下还原三氧化二硼制得了纯度为 99%的单质硼。
铝 Al 铝土矿 Al2O3·n H2O 铝硅酸盐矿物 铝在地壳中的质量分数 为 % 列第 3 位
Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O —— 4 H3BO3 + Na2SO4
加热使硼酸 脱水,得到 B2O3。 2 H3BO3 —∆— B2O3 + 3 H2O
再用活泼金属 Mg 高温下还原 B2O3 ,得到 95% ~ 98% 的粗硼。

第13章 硼族元素

第13章 硼族元素

+3 + 1, + 3 +1
硼族元素原子有四个价层轨道和三个价电子。这种价电
子数小于价层轨道数的原子称为缺电子原子,它们所形成 的化合物为缺电子化合物。在缺电子化合物中,由于有空 的价层轨道存在,所以它们具有很强的接受电子对的能力, 容易形成聚合分子和配合物。
在硼的化合物中,B 的最高配位数为 4,而在硼族其他元 素的化合物中,中心原子的配位数可以是 6。
在高温下硼能同 N2,S,X2 等非金 属单质反应:
2 B + N2 —— 2 BN 2 B + 3 Cl2 —— 2 BCl3 2 B + 3 S —— B2S3
无定形硼不与非氧化性酸作用,但可以 和热浓硫酸、热浓硝酸起反应:
2 B + 3 H2SO4(浓)—— 2 H3BO3 + 3 SO2↑
硼氢化合物中有 5 种常见键型
B—H 10 个
H B8
B10 H
H2 H B1 H1
H B9 H
B2
B3
H B6 H
H4 B4 H H3
H B5
B7 H
硼氢化合物中有 5 种常见键型
B—B
2个
H B8
B10 H
H2 H B1 H1
H B9 H
B2
B3
H B6 H
H4 B4 H H3
H B5
B7 H
B12 单元在空间采取不同的排布方式, 则形成晶体硼单质的不同晶型。
上图即为 B12 单元的一种最普通的空间 排布 , −菱形硼。
在这种晶体中, B12 单元按层排布。
每个 B12 单元,与同一层中的 6 个 B12 单 元以三中心二电子键联结。见图中虚线。

第十三章 硼族元素

第十三章 硼族元素
BX3是缺电子化合物,可与Lewis碱加合。 BF3 + :NH3 = F3B←NH3 BF3 + HF = HBF4 氟硼酸,强酸(似H2SiF6) BX3 + X- = BX4sp2 sp3
(2) Lewis酸性应用:
BF3、BCl3和无水AlCl3、无水GaCl3;在有机化学FriedelCraft反应中用作催化剂。
开式硼桥键
H
H
B-H
电子 2 2 2
数目 10
H-B
B-H
B-H
2 2 3
2 4
B-H
3
2
2
2
4
闭合式硼桥键 3
共用价电子44个 B
B-H
H-B B-H
B
B B B B
H
H
H H
B4H10的结构
H B H H B-H 6个 B-B 1个 氢桥键 4个 键型复杂, 不存在规律性
H
H B H
B
B H
H
1. Al2O3的两种变体
γ-Al2O3: 由Al(OH)3脱水制得,既可溶于酸,又可溶于碱的Al2O3。 α-Al2O3: 若将γ -Al2O3 高温灼烧, 则变成 α -Al2O3,α-Al2O3 既不溶于酸也不溶 于碱。和KHSO4共熔时转变为可溶物。其实相当于K2S2O7的熔矿作用。
2. 铝盐
三、 硼的含氧化合物
(1) 三氧化二硼 B2O3
单质硼燃烧或硼酸脱水得 B2O3 ,无色晶体。B2O3和SiO2的性质 差别较大。 B2O3 + 3H2O ---2H3BO3 B2O3 硼酸酐
B2O3和水蒸气或潮气时(水量不足)反应生成易挥发的偏硼酸: B2O3 + H2O --- 2HBO2 B3O3(OH)3偏硼酸

硼族元素(硼铝镓铟铊) 化学方程式总结

硼族元素(硼铝镓铟铊) 化学方程式总结

第13章硼族元素硼 1. 硼与氮气:2B+N2高温2BN2. 硼与浓硫酸:2B+3H2SO4(浓) △2B(OH)3+3SO2↑3. 碘化硼分解:2BI31000K Ta2B+3I24. 乙硼烷与氧气:B2H6+3O2自然B2O3+3H2O5. LiBH4+2H2O=LiBO2+4H2↑6. 三氧化二硼与水:3B2O3+3H2O(g)=2B3O3(OH)3(g)7. 氟化硼与水:BF3+3H2O=B(OH)3+3HF氟化硼与氟化氢:BF3+HF=H[BF4]8. 硼与硫:2B+3S高温B2S39. 硼与氯气:2B+3Cl2高温2BCl310. 硼与水:2B+6H2O(g)=2B(OH)3+3H211. Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2SO412. 硼酸受热分解:2H3BO3△B2O3+3H2O13. 三氧化二硼与镁:B2O3+3Mg高温2B+3MgO14. 硼与浓硝酸:B+3HNO3(浓) △B(OH)3+3NO2↑15. 硼与浓硫酸:2B+3H2SO4(浓) △2B(OH)3+3SO2↑16. 硼与氢氧化钠:2B+2NaOH+3KNO熔融2NaBO2+3KNO2+H2O17. 三氯化硼与氢气:2BCl3+6H无声放电B2H6+6HCl18. 3LiAlH4+4BCl乙醚中2B2H6+3LICl+3AlCl319. 乙硼烷与氯气:B2H6(g)+6Cl2(g)=2BCl3(l)+6HCl(g)20. 乙硼烷与甲醇:B2H6+6CH3OH=2B(OCH3)3+6H221. 4NaH+B(OCH3)3=NaBH4+3NaOCH322. 三氧化二硼与水:B2O3+3H2O=2H3BO3(aq)23. 三氧化二硼与氧化铜:B2O3+CuO熔融Cu(BO2)2(蓝色)24. 三氧化二硼与氧化铁:3B2O3+Fe2O3熔融2Fe(BO2)3(黄色)25. 硼酸与水:B(OH)3+H2O=[B(OH)4]-+H+26. 硼酸与乙醇:B(OH)3+3C2H5OH浓H2SO4(C2H5O)3B+3H2O27. [B4O5(OH)4]2-+5H2O=2H3BO3+2[B(OH)4]-28. 氟化硼与氨气:BF3(g)+NH3=H3N→BF331. 三氯化硼与水:BCl3+3H2O=B(OH)3+3HCl32. 硼与氟气:2B+3F2=2BF333. 硼酸与磷酸:B(OH)3+H3PO4=BPO4+3H2O34. 偏硼酸钠与过氧化氢:NaBO2+H2O2=NaBO3·H2O35. B2O3+8CaF2+8H2SO4(浓)+3H2O=2B(OH)3+16HF+8CaSO4铝 1. 铝与氢氧化钠:2Al+2NaOH+6H2O=2Na[Al(OH)4]+3H22. 偏铝酸钠与氯化铵:NaAlO2+NH4Cl+H2O=Al(OH)3+NH3+NaCl3. Al2O3+2NaOH+3H2O加压煮沸2Na[Al(OH)4]4. 2Na[Al(OH)4]+CO2=2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O5. 氢氧化钠受热分解:2Al(OH)3△Al2O3+3H2O6. 电解三氧化二铝:2Al2O3通电熔融冰晶石4Al+3O2↑7. 铝与氯气:2Al+3Cl2△2AlCl38. 六水氯化铝受热分解:AlCl3·6H2O△Al(OH)2Cl+4H2O+2HCl↑9. 铝离子与氨水:Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+10. Na[Al(OH)4]+NH4Cl=Al(OH)3↓+NaCl+NH3+H2O11. 铝与三氧化二铁:2Al+Fe2O3点燃镁条2Fe+Al2O312. 铝与盐酸:2Al+6HCl(aq)=2AlCl3+3H2↑13. 铝与硫单质:2Al+3S高温Al2S314. 氯化铝与氢化锂:3nLiH+nAlCl乙醚中(AlH3)n+3nLiCl15. 氢氧化铝与氢氧化钠:Al(OH)3+NaOH(aq)=Na[Al(OH)4]镓(Ga)1.镓与稀硫酸:2Ga+3H2SO4(稀)=Ga2(SO4)3+3H2↑2.镓与浓硝酸:Ga+6HNO3(浓)=Ga(NO3)3+3NO2↑+3H2O铟(In)1.铟与稀硫酸:2In+3H2SO4(稀)=In2(SO4)3+3H2↑铊(Tl)1.氢氧化铊与氯化钠:TlOH+NaCl=TlCl+NaOH2.三氯化铊与碘化钾:TlCl3+3KI=TlI+I2+3KCl3.三氯化铊与硫化钠:2TlCl3+3Na2S=Tl2S↓+2S↓+6NaCl4.氯化铊与氯气:TlCl+Cl2=TlCl35.铊与稀硫酸:2Tl+H2SO4(稀)=Tl2SO4+H2↑6.铊与稀硝酸:Tl+2HNO3(稀)=TlNO3+NO2↑+H2O7.硫酸铊与硫酸亚铁:Tl2(SO4)3+4FeSO4=Tl2SO4+2Fe2(SO4)38.硝酸铊与二氧化硫:Tl(NO3)3+SO2+2H2O=TlNO3+H2SO4+2HNO39.铊离子与硫离子:2Tl3++3S2-=Tl2S↓+2S↓10.。

无机化学第十三章硼族元素

无机化学第十三章硼族元素

B2O3+ 3 H2O
2 H3BO3 (aq)
若水量不充足,如遇到热的水蒸气或潮气时
B2O3 + H2O ( g )
2 HBO2 ( g ) 18
硼酸具有片层状结构,层与层之间以分子间 力联系在一起。因此硼酸晶体有解理性,可作为 润滑剂。
H O
O B OH H
B:SP2杂化;存在分子间氢键
19
OH OH



5
13 - 1 硼单质及其化合物
13 - 1 - 1 硼单质
1、 硼的同素异形体
α-菱形硼(B12)结构: 正二十面体
无定形硼
晶形硼
棕色粉末
黑灰色
化学活性高
硬度大
熔点,沸点都很高
6
3 硼单质的制备
工业上采用碱法分解硼镁矿制备硼单质
Mg2B2O5 H2O 2NaOH 2NaBO2 2Mg(OH )2 4NaBO2 CO2 10H2O Na2B4O7 10H2O Na2CO3 Na2B4O7 H2SO4 5H2O 4H3BO3 Na2SO4 2H3BO3 B2O3 3H2O B2O3 3Mg 2B 3MgO
11
⑤硼的氮化物
B2H6与NH3在873K反应,可生成BN
BN与C2是等电子体,结构相似,性质相似: BN有三种晶型: •无定形 (类似于无定型碳) •六方晶型 (类似于石墨) 作润滑剂
•立方晶型 (类似于金刚石)
作磨料、坩埚材料 12
2、 硼烷的结构
最简单的硼烷是 B2H6
2 BH3(g) = B2H6(g) △rH = -148 kJ·mol-1
H3BO3是Lewis酸,是一元酸。
OH
B
+ H2O
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硼砂 ↓ 溶于水,用H2SO4调酸度
8 NaBO2 + 2CO2 + 10 H2O
Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O
4 H3BO3 + Na2SO4
溶解度小
↓Δ脱水 2 H3BO3 B2O3 + 3H2O ↓Mg B2O3 + 3 Mg Δ 3 MgO + 2 B (粗硼)
第十三章 硼族元素
+H2O
-H2O, 578K
2HBO2
偏硼酸 △ 热
+2H2O
-2H2O, 373K
2H3BO3
硼酸
B2O3(s)+3H2O(l) B2O3(s)+H2O(g)
2H3BO3(aq) 2HBO2(g)
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
B2O3可以溶解许多金属氧化物而得到有特征 颜色的玻璃状偏硼酸盐。 B2O3+CuO B2O3+NiO Cu(BO2)2 Ni(BO2)2 蓝色 绿色
含 硼 化 火合 焰物 呈燃 现烧 绿 色
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
B2H6 和NH3在873K反应可得到一种大分子的氮 化硼(BN)x, N-B 和C-C是等电子体,其结构与石墨 相似,虽有π键,但是优良的绝缘体。
等电子物种的相关性: ● 同样有着 12 个电子的 BN 单元可以 起到 CC 单元类似的作用: ● 立方氮化硼与金刚石之间具有类似 的替代关系,类似的结构导致了类 似的性质. 它硬度接近金刚石,也 是一种有效的磨料,特别是用于不 适宜用金刚石磨料的场合. ● 石墨和六方氮化硼均为层状结构, 两种物质均具有油腻感并用作润滑 剂,但石墨是电的良导体而后者是 绝缘体. 你能从结构上的差别作解 释吗?
2Al2 O 3
Na3AlF6 电解
4Al + 3O 2
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
二、硼的氢化物
硼可以形成一系列的共价氢化物,这类氢化物 性质相似于烷烃,故称之为硼烷。其中最简单的 B2H6,而不是BH3,目前已知的二十多种硼烷,主 要分属于: BnHn+4类: B2H6、B5H9、B6H10、B8H12、 B10H14、 B16H20; BnHn+6类: B3H9、B4H10、B5H11、B6H12、 B8H14、B9H15、B10H16等。
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
三、含氧化合物 1.B2O3和Al2O3
硼是亲氧元素,硼氧化合物有很高的稳定性。 制备 一般的方法是加热硼酸使之脱水。 2H3BO3 性质

B2O3+3H2O
性质一:易溶于水 性质二:硼砂珠实验
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
性质一:易溶于水 B2O3易溶于水,重新生成硼酸,但在热的水 蒸气中则生成挥发性的偏硼酸HBO2,同时放热。 B2O3
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
2. 硼酸和硼酸盐 结构
H
sp2杂化
O B O H O 硼酸 H3BO3 结构单元 H
O原子
B原子为sp2杂化
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
§13.2 单质及其化合物
§ 13-2 硼族元素的单质及其化合物
硼在自然界中主要以硼酸盐形式存在。硼砂 Na2B4O7.10H2O,方硼石 2Mg3B8O15.MgCl2等。铝 主要以铝矾土矿形式存在,它在地壳里含量仅仅次 于氧和硅。
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
一、硼族元素的单质
1. 硼的同素异形体 无定形硼为棕色粉末,晶体硼显黑灰色。单质 硼的硬度近乎金刚石,又能耐高温。 晶体结构已经确定的三种固态元素硼都含有20 面体B12结构单元。二十面体连接的方式不同导致不 同类型的晶体硼。
EA / V H3BO3 Al3+ Ga3+ In
3+
EB / V -0.73 B B(OH)4- -2.5 Al(OH)3 -0.45 Ga -0.35 In+ -0.25 In -2.31 B Al
-1.66 -0.65 -0.45
Al Ga2+ In
2+
Ga(OH)4- -1.22 Ga In(OH)3 -1.0 In
2B2H6 + 3LiF + 3AlF3
3NaBH4 + 4BF3 乙醚 2B2H6 + 3NaBF4
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
由于B2H6是一种在空气中易燃、易水解的剧毒 气体,故制备时需无水无氧。 所有的硼烷都可燃,相对分子质量较小的硼烷 在空气中自燃发出绿色闪光,最终产物为B的水合 氧化物。 B2H6(g) + 3O2(g) = 2B(OH)3 or B2O3 △rHmθ= -2166 kJ.mol-1 B2H6(g) + 6H2O(l) = 2B(OH)3 + 6H2
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
结构 以B12为基本结构单元
晶态硼
黑灰色 化学性质较惰性
B12的正二十面体 结构单元
无定型硼
棕色粉末 化学性质较活泼
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
性质 性质一:与非金属反应 性质二:与非金属氧化物作用 性质三:与酸作用 性质四:与强碱作用
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
4.单质铝的提取
从铝矾土矿出发提取水合Al2O3: Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] 2Na[Al(OH)4] + CO2 = 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O
2Al(OH)3 ⎯Δ Al2 O 3 + 3H 2 O ⎯→
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
B4H10 :
H H
H B H H
H B B
H B H
H H
H
B6H10:
H H H B B H
B B B H B H
H H H
Question 1
为什么硼的最简单氢化物是 Bቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH6 而不是 BH3 ?但硼的卤化物能以BX3形式存在?
H B H H
如果 BH3 分子存在的话,则其结构为
B 还有一个空的 2p 轨道没有参与成键,如果该轨道能用来成键, 将会使体系的能量进一步降低,故从能量来说 BH3 是不稳定体系. B2H6 中由于所有的价轨道都用来成键,分子的总键能比两个 BH3 的总键能 大,故 B2H6 比 BH3 稳定(二聚体的稳定常数为106). BX3中 B 以 sp2 杂化,每个杂化轨道与X 形成 σ 键后,垂直于分子 平面 B 有一个空的 p 轨道,3 个 F 原子各有一个充满电子的 p 轨道, 它们互相平行,形成了π46 大 π 键,使 BX3 获得额外的稳定性. 但 BH3 中 H 原子没有像 F 原子那样的 p 轨道,故不能生成大 π 键 .
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
性质一:与非金属反应 高温下B能同N2、O2、S、X2等单质反 应,但不与H2作用。 4B+3O2 2B+N2 4B + C 2B+3F2

2B2O3 2BN
△ △
B4C 2BF3
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
性质二:与非金属氧化物作用 B能与许多稳定的氧化物反应,如从 SiO2、P2O5、H2O 中夺取氧而作还原剂。 例如在赤热下,B与水蒸气作用生成硼 酸和氢气。 2B+6H2O(g)
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
1.简单硼氢化物制备和性质
1)、质子置换法:最早由Stock制备硼氢化物方法, 由硼的金属化合物和酸反应。 MnB + 2)、氢化法: BCl3 + 3H2 3)、氢负离子置换法 3LiAlH4 + 4BF3
乙醚
3H+
1 B2H6 + Mn3+ 2
1 B2H6 + 3HCl 2
§13.2 单质及其化合物
粗硼含金属氧化物、硼化物及未反应完的 B2O3 ↓用 HCl, NaOH, HF (l) 处理 纯硼 ( 95 % ~ 98 % ) ↓I2 BI3 ↓钽丝(1000~1300K) 2BI3 Δ 2B + 3I2 (>99.95%) ● 电解 B2O3 在 KBF4 中的融体可得晶态硼.
第十三章 硼族元素
Chapter 13 The Boron Family Elements
第十三章 硼族元素
§13.1 通性
§ 13-1 硼族元素的通性
第ⅢA,B、Al、Ga、In、Tl称为硼族。除B 外,其它都是金属,电子价层结构为ns2np1。
第十三章 硼族元素
§13.1 通性
硼族元素的电极电势
H H B H
97 o
H B H
H H B B
H H
H
其电子的分配方式为:4个端键用去8个,每个桥氢 与两个B原子只用2个电子,形成所谓三中心二电子 键(3c-2e)。
第十三章 硼族元素
§13.2 单质及其化合物
此概念是Christopher longuest-Higgins在读本科 时的一篇论文中提出的。这一概念成为硼氢化合物现 代成键概念的基础。后来他又提出了用于处理硼多面 体的完全离域的分子轨道法,并预言20面体[B12H22]2离子为稳定物种。这一预言后来被证实。 美国化学家William Lipscomb 用X射线单晶衍射 测定了多种硼氢化合物的结构,并将多中心成键概念 用于解释这类化合物,发展了这类化合物的多中心成 键概念,因此获1976年诺贝尔化学奖。
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