高中化学竞赛辅导讲座硼族元素

高中化学竞赛辅导讲座,硼族元素,1、B,存在：黄晶CaOB2O32SiO2硼砂Na2B4O75H2O方硼石2Mg3B8O15MgCl2,1、制备：,(1)金属还原:B2O3（s）+3Mg(s)=2B(s)+3MgO(s)G=-526.4kJ(然后用酸处理）,思考：B2O32AlAl2O32BG784.6kJ为什么不用铝来还原制备B？,（i）Al2O3难溶于酸；（ii）有杂质黑色的AlB12生成。,BCl3+3Na=B+3NaClG-771.8kJ800900C2BCl3+3Zn=3ZnCl2+2B,（2）电解还原：碳作电极，电解熔融的硼酸盐或氟硼酸盐。,（3）挥发性硼的化合物与氢反应：BX3（g)+3/2H2(g)=B(s)+3HX(g)(X=ClBr),(4)硼的化合物热分解：10001300C,钽丝2BBr3=2B+3Br2,2、B的性质,B12结构：,问题思考：晶体硼的基本结构单元是由硼原子组成的正二十面体（如图所示），每个三角形均为正三角形，每个顶点为一硼原子。则每一个此基本单元由个原子组成；该单元中有2个原子为10B（其余为11B），那么该结构单元有几种不同类型。,（1）与O2燃烧：973K4B3O2=2B2O3G=-2887kJ,应用：炼钢时的去氧剂，可还原金属Cu、Fe、Sn、Pb、Coetc.,（2）与非金属反应：可以生成BCl3、BBr3、B2S3、BN),但不与H2反应。,（3）与氧化性酸作用：B3HNO3H3BO33NO22B3H2SO4（浓）2H3BO33SO2,（4）与碱作用：2B2NaOH2H2O=2NaBO2+3H2（氧化剂存在时才可以发生）,B的基态：2s22p1sp2杂化：BCl3、BF3、BO33平面三角形sp3杂化：BF4、BH4正四面体形,3、B2H6,（3C2e氢桥键）,成键类型：（1）BH正常；（2）BB正常（3）BHB3c-2e(4)BBB3c-2e,思考：请写出B4H10的分子结构：,4、硼酸（盐）,H3BO3：Ka61010,硼砂：Na2B4O5(OH)48H2O,Mg2B2O5H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)2,4NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O5(OH)48H2O+Na2CO3,Na2B4O7+CaO=2NaBO2Co(BO2)2(蓝宝石色）,B4O5（OH)42-+5H2O=2H3BO3+2B(OH)4-(水解）,制备BN：Na2B4O7+2NH4Cl=2NaCl+B2O3+2BN+4H2O,2、铝,2、性质：与B比较:(1)B只有共价（半径小，电离能高），而铝既有共价，也有离子（2）最大配位数分别为4、6如：BF4-、B(OH)4-;AlF63-、Al(OH)63-（3）金属、非金属；H3BO3为弱酸Al(OH)3两性,思考：为什么能用铝罐储存合运输浓硫酸？,（钝化）,4Al+3C=Al4C3Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4,铝热反应,3、Al(OH)3,Al(OH)3(s)=Al3+(aq)+3OH-(aq)Ksp(b)=21033Al(OH)3(s)+H2O(l)=H+(aq)+Al(OH)4-Ksp(a)=210-1