高中化学奥赛课件硼族元素

第十三章 硼族元素 13 1 硼族元素概述 13 2 硼单质及其化合物 13 3 铝单质及其化合物 13 4 镓、铟、铊 13 5 斜线关系 (对角线规则 ) 13 1 硼族元素概述 a l 相似性 递变性 2、气态氢化物的通式： 、最高价氧化物对应的水化物通式为H)3 单质物性 单质化性 主要氧化态稳定性逐渐增大 熔沸点降低 单质密度增大 非金属性减弱、金属性增强 最高价氧化物对应水化物的酸性减弱 氢化物的稳定性减弱 21 +3 主要氧化态稳定性逐渐减小 1、最外层都有3个电子，化合价主要有 +3和+1，易形成共价化合物。 13 2 硼单质及其化合物 13 2 1 硼单质 1. 同素异形体： 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 由 2个角顶。每个二十面体以三中心二电子的 2. 硼单质的化学性质 2B+3= 22) 高温下与非金属和金属单质反应 4B+3= 2 4B+= 2B+3= 2 (X=I) 2B+3S = 2B+6= 2B(+3B+3= 2 (3) 高温下夺取氧化物中氧 (硼氧键的键能很大 ) 10B+3= 5P (1) 常温下与 2B+= 4B+3= (4) 与氧化性酸反应 2B+3） = 2B(+3 B+3） = B(+3 (5) 有氧化剂存在并强热时与碱作用 2B+2= 22O 偏硼酸钠 3. 硼单质的制备 2= 2B + 30001300K 钽、钨或氮化硼表面 95 98粗硼 碱法 ： 2O + 2 2 + 2 H)2 硼镁矿 (浓 ) 结晶出来 浓的水溶液 通 4 10 2 0 砂 溶于水，用 5 4 解度小 脱水 2 32+ 3 3 2 B (粗硼 ) 组成 类： 10 类： 9 毒性大 空气中允许的最高浓度 ( 光气 1 氰化氢 10 3 2 2 硼的氢化物 (硼烷和硼氢化物 ) (1) 质子置换法 3= 2醚 2) 氢化法 2= 6电 (3) 氢负离子置换法 3= 2醚 易燃 极易水解 强还原性 3=2 326 2 626=2 6备 (化学性质 (B B H H H B B H H H H : : 硼烷的五种成键情况 (1)二中心二电子硼氢键 B H (2)三中心二电子键（氢桥键） (3)二中心二电子硼硼键 B B (4)开放的三中心二电子硼桥键 (5)闭合的三中心二电子硼键 B B B B B B B H H H H B B H H H H H H 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 B B H H H H B B H H H H H H B B B B B B H H H H 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 4 4 5 5 5 5 开口的笼型结构 g) (BN)x(s) (as as 层状石墨结构 g) 无机苯 ) 氢键和氢桥键的差别 氢 键 氢 桥 结合力的类型 主要是静电作用 共价键（三中心二电子键） 键 能 小（与分子间力相近） 较大（小于正常共价键） H 连接的原子 电负性大，半径小的原子， 缺电子原子，主要是 B 主要是 F、 O、 N 与 不对称（除对称氢键外） 对 称 重要的还原剂 B(= 3i+ 2= 43 2 3 硼的含氧化合物 化学键 B H B B B O C O O 键能 / 389 293 561 358 452 制备 2 性 质 = 2 粉末状 2O(g) = 2g) 偏硼酸 融 )+= (蓝色） 3融 )+=2 (黄色） 硼珠试验 ， 制备有色硼玻璃 1. 酸 B： 酸 构 : 性质 : B(+ 2 l)= + B(-(加合一个 不是给出质子，符合缺电子结构，为典型的路易斯酸。 为什么硼酸中加入甘油，硼酸酸性会增强？ 120 140 500 B( 硼酸 偏硼酸 四硼酸 显碱性的可能 : B( + 3中和反应 ) O O B + O B C( + H+ + 2H O 砂 H)480 O B O O B O B B H O O B O O B O B B O O 2 或 H)48= 000 H)42 5=2B( (其它硼酸盐 . 硼砂及其它硼酸盐 3. 硼的卤化物 X=F、 I) := H 3 3= B( + 3 = 氟硼酸 (强酸） 路易斯酸 1. 铝单质 提取和冶炼 2l( 2l(+2H)3+2O 2H)3 = 2=4解 300K 原料：铝钒土 (性 质 4 3 2 rHm = 3351.4 kJ1 2 2热反应 亲氧性 强还原性 2+ =2高温 4+ 3S=2高温 13 3 铝单质及其化合物 H)3 3 2O=H)3+3两性 H)3 +3H =3l( +3=H)4 2H)4 = 2H)3 2 l(+ H)4- H)3 O2 小 大 2. 铝的含氧化合物 玉 磨料或耐火器皿 (如坩锅） 化学性质活泼：两性 化学性质不活泼 吸附剂、催化剂载体 强热 宝石 of as (a) (b) (c) (红宝石 ) (蓝宝石 ) (黄玉 ) 离子晶体 分子晶体 分子晶体：熔点低，易挥发，易溶于有机 溶剂，易形成双聚物。 水解激烈： 3 2 3A l C l 3 H O A l ( O H ) 3 H C l 子键 共价键 制备： 2 3g) = 2g) 3. 铝的卤化物 铍和铝的相似性 1. 金属和氢氧化物均呈两性。 2 2 + 6 2H)4 + 3 2 + 2 H)42 + 2. 金属铍和铝均能被浓硝酸钝化。 3. H)3 + =H)4 H)2+2=H)42 4. 态时都 是桥连的二聚体。 e l l l l l l 2 = 2= +4H+ 23 = 黑色 ) 2S 13 4 镓、铟、铊 惰性电子对效应： 具有价电子构型为 形成 +(化态的化合物，而其 +么不稳定 (n:族数 )。 同一族中 ，各元素 在第六周期里表现得特别明显。如： l(I)化合物比 合物稳定。 强氧化性 ) 、 )、 ) 5 6 6 13 5 斜线关系（对角线规则） 相邻两个族中，左上右下 , 对角线元素性质相似 对角关系。 周期系中如上三对元素对角关系明显。 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 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