第19章硼族元素刘又年主编教材配套课件ppt

1、无机化学无机化学第十九章第十九章 硼族元素硼族元素 无机化学无机化学 本章学习要求本章学习要求了解硼族元素的一般性质；了解硼族元素的一般性质；2. 重点讨论硼元素，要求掌握硼的重要化合物重点讨论硼元素，要求掌握硼的重要化合物-乙乙硼烷、硼砂、硼酸和硼的卤化物硼烷、硼砂、硼酸和硼的卤化物,并熟悉它们之间的并熟悉它们之间的相互转化；相互转化；3.了解铝及其化合物了解铝及其化合物-氢氧化铝的两性和铝盐的水氢氧化铝的两性和铝盐的水解性解性等性质；等性质；1. 4.熟悉熟悉p p区元素的氧化物及其水合物的性质，特别是区元素的氧化物及其水合物的性质，特别是氧化还原性和含氧酸盐热稳定性的递变规律。氧化还原性

2、和含氧酸盐热稳定性的递变规律。无机化学无机化学19.1 硼族元素概述硼族元素概述19.2 硼族元素的单质硼族元素的单质19.3 硼的化合物硼的化合物19.4 铝的化合物铝的化合物19.5 p区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律无机化学无机化学19.1 19.1 硼族元素概述硼族元素概述19.1 硼族元素概述硼族元素概述硼族元素硼族元素(A) ：硼：硼 B (boron) 铝铝Al (aluminium) 镓镓Ga(gallium ) 铟铟 In(indium) 铊铊 Tl(thallium)价电子构型：价电子构型：ns2np1 缺电子元素：价电子数价层轨道数缺电子元素：价电子数

3、价层轨道数缺电子化合物：成键电子对数价层轨道数缺电子化合物：成键电子对数价层轨道数硼族元素是缺电子元素，硼族元素是缺电子元素， 易形成缺电子化合物（如易形成缺电子化合物（如BF3）无机化学无机化学19.1 19.1 硼族元素概述硼族元素概述最大配位数最大配位数 B：4 例：例：HBF4 其它：其它：6 例：例：Na3AlF6 缺电子化合物的特点缺电子化合物的特点： 易形成配位化合物易形成配位化合物 例：例：HF + BF3 HBF4 易形成双聚物（易形成双聚物（如如Al2Cl6）无机化学无机化学19.1 19.1 硼族元素概述硼族元素概述硼族元素的一些性质硼族元素的一些性质无机化学无机化学19

4、.2 19.2 硼族元素的单质硼族元素的单质19.2 硼族元素的单质硼族元素的单质铟镓铊 B为非金属，为非金属，Al，Ga，In，Tl是金属是金属 B有同素异形体：有同素异形体： 无定形硼：棕色粉末，反应活性较高无定形硼：棕色粉末，反应活性较高 晶形硼：黑灰色晶形硼：黑灰色, 硬度高硬度高, 电阻大电阻大, 熔、沸点高熔、沸点高如如-菱形硼（菱形硼（B12）硬度仅次于金刚石硬度仅次于金刚石无机化学无机化学B12最简单的同素异形体，属原子晶体最简单的同素异形体，属原子晶体成键成键在在B12单元中，共有单元中，共有36个价电子。其中：个价电子。其中：26个价电子用于填满二十面体中的个价电子用于填满

5、二十面体中的13个成个成键轨道键轨道.6个电子与来自相邻的个电子与来自相邻的6个二十面体的邻近个二十面体的邻近平面上的另六个电子共用，形成平面上的另六个电子共用，形成6个连接外个连接外围二十面体的正常共价键围二十面体的正常共价键.剩下的剩下的4个电子满足个电子满足6个赤道上的个赤道上的B原子形原子形成两个三中心二电子键成两个三中心二电子键.无机化学无机化学19.2 19.2 硼族元素的单质硼族元素的单质 硼的所有化合物都是共价化合物，固态和水溶液中都不存在硼的所有化合物都是共价化合物，固态和水溶液中都不存在B3+离子离子 单质硼是高效的中子吸收剂，含硼控制棒是核电站的最重要部单质硼是高效的中子

6、吸收剂，含硼控制棒是核电站的最重要部件之一，用于控制核反应的速率。件之一，用于控制核反应的速率。 铝：银白色有光泽的轻金属铝：银白色有光泽的轻金属 良好的导电性和延展性良好的导电性和延展性镓、铟、铊都是软金属镓、铟、铊都是软金属 熔点都较低（镓的熔点为熔点都较低（镓的熔点为29.78）铝需用电解的方法制备，用纯净铝需用电解的方法制备，用纯净Al2O3做原料，用冰晶石做原料，用冰晶石Na3AlF6作作助熔剂，进行电解助熔剂，进行电解阳阳 极极 O2- O2 + 2e阴阴 极极 Al3+ + 3e Al总反应总反应 2Al2O3 4Al +3O2 无机化学无机化学19.2 19.2 硼族元素的单质

7、硼族元素的单质 铝制品经过电解氧化铝制品经过电解氧化(阳极氧化）处理，使表面氧化膜厚度增大阳极氧化）处理，使表面氧化膜厚度增大 铝是两性金属，铝与酸、碱反应如下铝是两性金属，铝与酸、碱反应如下 2Al + 6HCl 2AlCl3 + 3H2 2Al + 2NaOH + 2H2O 2NaAlO2 + 3H2 表面形成铝汞合金可破坏氧化铝薄膜，汞齐化的铝在潮湿空气表面形成铝汞合金可破坏氧化铝薄膜，汞齐化的铝在潮湿空气中迅速反应，并且放出大量热中迅速反应，并且放出大量热 4Al(Hg) + 3O2 + 2nH2O 2A12O3nH2O + (Hg)铝粉和铁的氧化物混合可制成铝热剂。铝粉和铁的氧化物混

8、合可制成铝热剂。 8Al + 3Fe3O4 4A12O3 + 9Fe rHm= -3329 kJ/mol若这个反应在小容器中进行，可达很高温度若这个反应在小容器中进行，可达很高温度(约约3500) 无机化学无机化学硼的化合物类型硼的化合物类型金属硼化物，范围从金属硼化物，范围从M5B到到MB66，甚至到甚至到MB100硼氢化合物及其衍生物，包括碳硼烷及多面体型硼烷硼氢化合物及其衍生物，包括碳硼烷及多面体型硼烷的金属配合物的金属配合物硼的三卤化物及其加合物与衍生物硼的三卤化物及其加合物与衍生物硼的含氧化合物，包括多硼酸盐、硼硅酸盐、过氧硼硼的含氧化合物，包括多硼酸盐、硼硅酸盐、过氧硼酸盐等酸盐等

9、有机硼化物及硼氮化合物（有机硼化物及硼氮化合物（B-N与与C-C是等电子体）是等电子体）19.3 硼的化合物硼的化合物无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物19.3 硼的化合物硼的化合物19.3.1 硼的氢化物硼的氢化物 硼烷的分类：硼烷的分类：巢型巢型BnHn+4 和和 蛛网型蛛网型BnHn+6 例：例： B2H6 B4H10 乙硼烷乙硼烷 丁硼烷丁硼烷 最简单的硼烷：最简单的硼烷：B2H6硼烷的结构硼烷的结构B：2s22p1 B利用利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键杂化轨道，与氢形成三中心两电子键(氢桥氢桥)。 无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化

10、合物HHBBHHHH记作：记作： B2H6分子的结构分子的结构 结构要点：结构要点： B的杂化方式：的杂化方式：sp3 三中心两电子键三中心两电子键 (氢桥氢桥)，离域，离域 共价键。共价键。无机化学无机化学B4H10分子结构分子结构无机化学无机化学两类重要的硼烷在组成上可表示为：两类重要的硼烷在组成上可表示为：巢型硼烷：巢型硼烷：BnHn+4，如，如B2H6, B5H9, B6H10蛛网型硼烷：蛛网型硼烷：BnHn+6 ，如，如B4H10, B5H11, B6H12在硼烷中，原子成键成键类型可为：在硼烷中，原子成键成键类型可为：端梢二中心二电子硼端梢二中心二电子硼-氢键氢键三中心二电子氢桥键

11、三中心二电子氢桥键二中心二电子硼二中心二电子硼-硼键硼键开口的三中心二电子硼桥键开口的三中心二电子硼桥键闭合的三中心二电子硼桥键闭合的三中心二电子硼桥键无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物硼烷的性质硼烷的性质 自燃自燃 B2H6(g)+3O2(g) B2O3(s)+3H2O(g) rHm = - 2026 KJ mol-1 高能燃料，剧毒。高能燃料，剧毒。 水解水解 B2H6 + 6H2O 2H3BO3 + 6H2 rHm= -504.6 kJ/mol 水下火箭燃料水下火箭燃料含硼化合物燃烧时，火焰含硼化合物燃烧时，火焰呈现绿色呈现绿色无机化学无机化学 加合反应加合反应CO

12、B2HCOHB362 被氯氯化被氯氯化6HCl(l)2BCl(g)6Cl(g)HB3262-1mol-1376kJrHm4622NaBHHB2NaH4622LiBHHB2LiHBH)(NHBH2NHHB4232362无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物19.3.2 硼的含氧化合物硼的含氧化合物 常见的硼的含氧化合物有三氧化二硼常见的硼的含氧化合物有三氧化二硼(B2O3)，硼酸，硼酸(H3BO3)及硼砂及硼砂(Na2B4O710H2O) 。三氧化二硼三氧化二硼 B2O3结构：原子晶体结构：原子晶体 熔点熔点460 C 无定形体无定形体 软化软化制备：三氧化二硼由硼酸加热脱水制

13、得制备：三氧化二硼由硼酸加热脱水制得2H3BO3 B2 O3 + 3H2O性质：水蒸气中形成偏硼酸，在水中形成硼酸性质：水蒸气中形成偏硼酸，在水中形成硼酸 B2O3(s) + H2O(g) 2HBO2(g) B2O3(s) + 3H2O(1) 2H3BO3(aq)熔融状态的熔融状态的B2O3可溶解许多金属氧化物，制得有色硼玻璃。可溶解许多金属氧化物，制得有色硼玻璃。 无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物硼酸硼酸 H3BO3H3BO3 ，或写为，或写为B(OH)3，是白色片状晶体。，是白色片状晶体。 H3BO3 HBO2 B2O3169oC300oCH2OH2OOHBOOHH

14、B：sp2杂化无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物在工业上用在工业上用H2SO4分解硼矿物可制取分解硼矿物可制取H3BO3 Na2B2O710H2O + H2SO4 4 H3BO3 + Na2SO4 + 5H2O Mg2B2O6H2O + 2H2SO4 2H3BO3 + 2MgSO4硼酸可做润滑剂硼酸可做润滑剂 。H3BO3被大量用于玻璃、搪瓷工业。医药上常用作消毒剂。被大量用于玻璃、搪瓷工业。医药上常用作消毒剂。 硼酸的性质硼酸的性质 一元弱酸一元弱酸 (固体酸固体酸)B(OH)3 （或H3BO3 ）+ H2O B(OH)4- + H+Ka=5.8 10-10 向任何一种

15、硼酸盐的溶液中加酸，总是得到硼酸向任何一种硼酸盐的溶液中加酸，总是得到硼酸 硼酸可以缩合为链状或环状的多硼酸硼酸可以缩合为链状或环状的多硼酸xB2O3yH20 在多硼酸中有两种结构单元，一种是在多硼酸中有两种结构单元，一种是BO3平面三角形，另一平面三角形，另一种是种是BO4四面体，四面体， 无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物 受热易分解受热易分解)(OBHBOBOH32O-H2O-H3322玻璃态玻璃态 与多羟基化合物加合与多羟基化合物加合-O C HO C HRRBH C OH C ORRO3HH2OH C H2BOH33OH C HRRH O C HH O C HR

16、RHOHOBOHH C O HH C O HRR硼酸是典型的路易斯硼酸是典型的路易斯(Lewis)酸，在其溶液中加入甘油和甘露醇等酸，在其溶液中加入甘油和甘露醇等 因形成配合物和因形成配合物和而使溶液酸性增强而使溶液酸性增强 无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物硼砂（四硼酸钠）硼砂（四硼酸钠）硼砂为无色半透明晶体或者白色结晶粉末。硼砂为无色半透明晶体或者白色结晶粉末。 O10HOBNa2742O8H(OH)OBNa24542分子式：分子式： 习惯上写为：习惯上写为： 硼砂硼砂可看作是：可看作是：H3BO3 （或或B(OH)3 ）+ HBO3 无机化学无机化学(b) 立体结构

17、立体结构HO B B OH OHO B O OO B O OH2 (a) 结构式结构式 四硼酸根离子四硼酸根离子 B4O5(OH)42- 的结构：的结构：无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物制备：工业上用浓碱溶液分解硼镁矿得偏硼酸钠，然后制备：工业上用浓碱溶液分解硼镁矿得偏硼酸钠，然后在较浓的偏硼酸钠溶液中通入在较浓的偏硼酸钠溶液中通入CO2以降低溶液的以降低溶液的pH值，值，再结晶分离，得硼砂。再结晶分离，得硼砂。Mg2B2O5H2O + 2NaOH 2NaBO2 + 2Mg(OH)24NaBO2 + CO2 + 10H2O Na2B4O5(OH)48H2O + Na2C

18、O3 无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物用用硼砂珠实验硼砂珠实验鉴定金属离子：鉴定金属离子：其他硼砂珠其他硼砂珠Cu2O红色硼砂珠红色硼砂珠MnO2紫色硼砂珠紫色硼砂珠Fe2O3棕色硼砂珠棕色硼砂珠Cr2O3绿色硼砂珠绿色硼砂珠 Na2B4O7 + CoO 2NaBO2Co(BO2)2 (蓝宝石色蓝宝石色)无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物 与酸反应可制备与酸反应可制备 H3BO34233242742SONaBOH4O5HSOHOBNa 脱水脱水O10H2NaBOOBOH10OBNa2232C87827420 硼砂的性质：硼砂的性质： 水解呈碱性水解

19、呈碱性- 433-33224542B(OH)BO2H 2OHBO4H O5H(OH)OB由等浓度的硼酸及其盐构成由等浓度的硼酸及其盐构成一级标准缓冲溶液一级标准缓冲溶液 pH = 9.24 (20 )B(OH)3 （或H3BO3 ）+ H2O B(OH)4- + H+无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物19.3.3 硼的卤化物硼的卤化物在在BX3中，中， B皆为皆为sp2杂化杂化无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物水解水解BCl3强烈水解：强烈水解：BCl3 + 3H2O H3BO3 + 3HClBF3部分水解：部分水解：4BF3 + 3H2O H3BO

20、3 + 3HBF4 氟硼酸是强酸氟硼酸是强酸 制备制备 2B + 3X2 2BX3 B2O3 + 3CaF2 + 3H2SO4 2BF3 + 3CaSO4 + 3H2O Na2B4O7 +6CaF2+8H2SO4 4BF3+6CaSO4+2NaHSO4+7H2O B2O3 + 3C + 3C12 2BCl3 + 3CO 无机化学无机化学19.3 19.3 硼的化合物硼的化合物19.3.4 氮化硼氮化硼 氮化硼氮化硼(BN)有三种不同的结构有三种不同的结构 (1)立方晶系闪锌矿结构立方晶系闪锌矿结构(c-BN) 四面体杂化四面体杂化 超硬磨削材料超硬磨削材料 (2) 六方晶系纤锌矿结构六方晶系纤

21、锌矿结构(w-BN) 四面体杂化四面体杂化 (3)六方晶系石墨结构六方晶系石墨结构(h-BN) sp2杂化杂化 层状晶体结构层状晶体结构 “白石墨白石墨” 润滑剂润滑剂氮化硼砂轮氮化硼砂轮无机化学无机化学19.4 19.4 铝的化合物铝的化合物19.4 19.4 铝的化合物铝的化合物19.4.1 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝Al2O3至少有至少有8种以上同质异晶的形态种以上同质异晶的形态 - Al2O3 ：刚玉，硬度大，不溶于水、酸和碱。：刚玉，硬度大，不溶于水、酸和碱。 - Al2O3 ：活性氧化铝，可溶于酸和碱。可作为催化剂载体。：活性氧化铝，可溶于酸和碱。可作为催化剂载体。 主要成分

22、主要成分: 刚玉刚玉 Al2O3红宝石红宝石: 含杂质含杂质Cr3+ (红至粉红色红至粉红色)蓝宝石蓝宝石:含杂质含杂质Ti4+或或Fe2+ -Al2O3的晶体属于六方密堆积刚玉中的晶体属于六方密堆积刚玉中O2呈六方密堆积，呈六方密堆积， Al3+仅占有仅占有2/3的的八面体空隙八面体空隙，另外，另外1/3的八面体空隙空着。的八面体空隙空着。- Al2O3属面心立方密堆积活性氧化铝中属面心立方密堆积活性氧化铝中O2呈面心立方密堆积，呈面心立方密堆积， Al3+ 不规则地占据在由氧原子围成的不规则地占据在由氧原子围成的八面体空隙八面体空隙和和四面体空隙四面体空隙中。中。无机化学无机化学红宝石红宝

23、石(Cr3+) 蓝宝石蓝宝石(Fe2+,Ti4+) 黄玉黄玉/黄晶黄晶(Fe3+)无机化学无机化学19.4 19.4 铝的化合物铝的化合物氢氧化铝是两性氢氧化物，其碱性略强于酸性，但仍属弱碱。氢氧化铝是两性氢氧化物，其碱性略强于酸性，但仍属弱碱。 Al(OH)3+ 3H+ = Al3+ + 3H2OAl(OH)3+ OH- = Al(OH)4-19.4.2 铝的卤化物铝的卤化物 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3离子键离子键 共价键共价键离子晶体离子晶体 分子晶体分子晶体AlCl3、AlBr3和和AlI3为双聚分子为双聚分子Al2C16、Al2Br6和和Al2I6 无机化学无机化学19

24、.4 19.4 铝的化合物铝的化合物AlClClAlClClClClAlCl(a) 化学键化学键 (b) 几何结构几何结构Al2C16分子结构示意图分子结构示意图 无水无水AlC1水解激烈：水解激烈：HCl3Al(OH)O3HAlCl323甚至在潮湿的空气中无水甚至在潮湿的空气中无水AlCl3，也因强烈的水解而发烟或遇也因强烈的水解而发烟或遇NH3生成生成NH4Cl。白烟为白烟为NH4Cl无机化学无机化学19.4 19.4 铝的化合物铝的化合物干法合成干法合成AlCl3CO32AlCl3Cl3COAl(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al2AlCl(g)3ClAl23232233219.4.

25、3 铝的含氧酸盐铝的含氧酸盐硫酸铝：硫酸铝： Al2(SO4)3铝钾矾铝钾矾(明矾明矾)：KAl(SO4)2 12H2O 矾的通式矾的通式 MAl (SO4)212H2O硫酸铝和明矾作净水剂。硫酸铝和明矾作净水剂。无机化学无机化学19.4 19.4 铝的化合物铝的化合物(g)3CO(s)2Al(OH)OH3CO32AlS(g)3H(s)2Al(OH)O6H2S2Al232-233232-23Al3+的鉴定：的鉴定： 在氨碱性条件下，加入茜素在氨碱性条件下，加入茜素O3H)()OHAl(C(OH)OHC3Al(OH)3NH(s)Al(OH)OH3NHAl23471422614343233红色茜素

26、茜素茜素红茜素红无机化学无机化学CH4NH3H2OHFSiH4PH3H2SHClGeH4AsH3H2SeHBrSnH4SbH3H2TeHI稳定性增强稳定性增强还原性减弱还原性减弱水溶液酸性增强水溶液酸性增强稳定性减弱稳定性减弱还原性增强还原性增强水溶液酸性增强水溶液酸性增强氢化物性质的递变规律氢化物性质的递变规律19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律19.5.1 p区元素的氧化物及其水合物区元素的氧化物及其水合物1. p区元素的氧化物区元素的氧化物离子晶体离子晶体

27、（金属性强的元素）（金属性强的元素） Al2O3，SnO2原子晶体原子晶体 SiO2 分子晶体（非金属性强的元素）分子晶体（非金属性强的元素） SO2, N 2O5，CO2 过渡型氧化物过渡型氧化物 低价态的低价态的PbO，TeO2 偏向于离子晶体偏向于离子晶体高价态的高价态的PbO2，TeO3偏向于共价型分子晶体偏向于共价型分子晶体无机化学无机化学p区氧化物中用途最广泛的是区氧化物中用途最广泛的是Al 2O3和和SiO2 金属陶瓷金属陶瓷: :在耐高温氧化物中加入一些耐高温金属在耐高温氧化物中加入一些耐高温金属(如如Al2O3+Cr，ZrO2+W等等)，以细粉状均匀混和，加压成形后再烧结，就

28、能得，以细粉状均匀混和，加压成形后再烧结，就能得到既有金属的强度又有陶瓷的耐高温等特性的材料。到既有金属的强度又有陶瓷的耐高温等特性的材料。 金属金属陶瓷陶瓷制成制成的高的高速切速切削工削工具具无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律2. 氧化物及其水合物的酸碱性氧化物及其水合物的酸碱性 概述概述酸性氧化物酸性氧化物 P2O5 SO3 B2O3碱性氧化物碱性氧化物 Bi2O3两性氧化物两性氧化物 Al2O3 BeO不成盐氧化物不成盐氧化物 CO，NO，N2O p区氧化物区氧化物 氧化物的水合物通式氧化物的水合物通式: R(OH)x酸碱性递变规

29、律酸碱性递变规律 同一周期中，各主族元素最高价态氧化物及其水合物，从左同一周期中，各主族元素最高价态氧化物及其水合物，从左到右酸性增强，碱性减弱。到右酸性增强，碱性减弱。 无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律如第三周期：如第三周期：如第四周期如第四周期KOH Ca(OH)2 Ga(OH)3 Ge(OH)4 H3AsO4 H2SeO4 HBrO4强碱强碱 强碱强碱 两性两性 两性偏酸两性偏酸 中强酸中强酸 强酸强酸 强酸强酸 酸性增强，碱性减弱酸性增强，碱性减弱无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性

30、质的递变规律同一主族元素的相同价态氧化物及其水合物，从上到下酸性同一主族元素的相同价态氧化物及其水合物，从上到下酸性减弱，碱性增强。减弱，碱性增强。 同一同一p区元素形成不同价态的氧化物及其水合物时，高价态区元素形成不同价态的氧化物及其水合物时，高价态的酸性比低价态的要强。的酸性比低价态的要强。 无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律氧化物的水合物氧化物的水合物R(OH)x模型模型 ROH处处(RO键键)断裂，碱式离解断裂，碱式离解处处(OH键键)断裂，酸式离解断裂，酸式离解 离解方式离解方式 Cl7+，C15+，Cl3+，Cl+的电荷数依

31、次减少而半径依次增大，的电荷数依次减少而半径依次增大，Rx+的吸的吸O2-、斥、斥H+能力依次减弱，因此能力依次减弱，因此HClO4，HClO3，HClO2，HClO的酸性依次减弱。的酸性依次减弱。 如果如果Rx+的电荷数的电荷数(注意是注意是“形式电荷数形式电荷数“)越大，半径越小，越大，半径越小，则它与则它与O2-之间的吸引力越大，它与之间的吸引力越大，它与H+之间的排斥力也越大，之间的排斥力也越大，越易发生酸式解离越易发生酸式解离 无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律鲍林规则鲍林规则含氧酸强度规则含氧酸强度规则主要考虑了非羟基氧原子

32、的影响主要考虑了非羟基氧原子的影响规则规则多元含氧酸连续的两个电离常数的比值多元含氧酸连续的两个电离常数的比值Kan/Kan-1 为为10-4 10-5。 规则规则含氧酸含氧酸ROn(OH)m n为非羟基氧原子数，为非羟基氧原子数， n值越小，酸性越弱；值越小，酸性越弱；n值越大，酸性越强。值越大，酸性越强。 例：例：HClO4 即即 HOClO3 m=1，n=3酸性的强弱酸性的强弱取决于羟基氢的释放难易，而取决于羟基氢的释放难易，而羟基氢羟基氢的释放又取决于的释放又取决于羟基氧的电子密度羟基氧的电子密度。若羟基氧的电子密度小若羟基氧的电子密度小,易释放氢易释放氢,酸性强。酸性强。无机化学无机

33、化学H4SiO4 H3PO4 H2SO4 HClO4 羟基氧的羟基氧的电子密度取决于电子密度取决于中心原子中心原子R的的电负性、半径、氧化值电负性、半径、氧化值非羟基氧的数目非羟基氧的数目 若若 R 的的电负性大、半径小、氧化值高电负性大、半径小、氧化值高则羟则羟基氧电子密度小，酸性强；基氧电子密度小，酸性强；非羟基氧的数目非羟基氧的数目多多，可使羟基氧上的电子密度小，酸性强。，可使羟基氧上的电子密度小，酸性强。例如：例如：R电负性电负性 1.90 2.19 2.58 3.16 半径半径 氧化值氧化值非羟基氧非羟基氧 0 1 2 3酸性酸性无机化学无机化学根据根据n值把含氧酸划分为四类值把含氧

34、酸划分为四类 第一类第一类 n=0 弱酸弱酸 Ka1 = 10-11 10-8 第二类第二类 n=1 中强酸中强酸 Ka1 = 10-4 10-2 第三类第三类 n=2 强酸强酸 Ka1 = 10-1 103 第四类第四类 n=3 极强酸极强酸 Ka1 108无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律表表19-5 含氧酸含氧酸XOn(OH)m强度与强度与n的关系的关系注意查看各种酸的结构。注意查看各种酸的结构。无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元

35、素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律含氧酸的酸性随非羟基氧的个数增加而增加含氧酸的酸性随非羟基氧的个数增加而增加 H4SiO4 H3PO4 H2SO4 H5IO6， H2S2O7 H2SO4 鲍林的含氧酸强度规则只是经验的总结，尚有不少例外。鲍林的含氧酸强度规则只是经验的总结，尚有不少例外。实际上，影响元素氢氧化物酸碱性的因素很多，目前尚无圆满实际上，影响元素氢氧化物酸碱性的因素很多，目前尚无圆满解释。解释。无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的

36、递变规律19.5.2 p区元素含氧酸盐的热稳定性区元素含氧酸盐的热稳定性 含氧酸盐的热分解含氧酸盐的热分解 含氧酸盐有正盐，酸式盐和碱式盐三类。正盐如含氧酸盐有正盐，酸式盐和碱式盐三类。正盐如CaCO3，酸，酸式盐如式盐如Ca(HCO3)2，碱式盐如，碱式盐如Ca2(OH)2CO3。 通常所说的含氧酸盐是指正盐。通常所说的含氧酸盐是指正盐。 含氧酸越稳定，则对应的含氧酸盐也越稳定。含氧酸越稳定，则对应的含氧酸盐也越稳定。 硝酸盐热分解规律：硝酸盐热分解规律：碱金属和碱土金属的硝酸盐分解时生成亚硝酸盐和氧气碱金属和碱土金属的硝酸盐分解时生成亚硝酸盐和氧气 2NaNO3 2NaNO2 + O2无机

37、化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律活泼性在镁和铜之间的金属硝酸盐，热分解时生成相应金活泼性在镁和铜之间的金属硝酸盐，热分解时生成相应金属的氧化物属的氧化物 2Pb(NaNO3)2 2PbO + 4NO + O2比铜不活泼的金属的硝酸盐，热分解时生成相应金属单质比铜不活泼的金属的硝酸盐，热分解时生成相应金属单质 2AgNO3 2Ag + 2NO + O2 硝酸盐和亚硝酸盐的分解产物含有氧气，它们在高温时是硝酸盐和亚硝酸盐的分解产物含有氧气，它们在高温时是强氧化剂，加热时要防止带入木炭、油类、棉布等可燃性物质，强氧化剂，加热时要防止带入木炭、油

38、类、棉布等可燃性物质，以免引起剧烈燃烧，甚至爆炸。以免引起剧烈燃烧，甚至爆炸。 金属活泼顺序表金属活泼顺序表K Ca Na Li Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au 无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律含氧酸盐的热稳定性规律含氧酸盐的热稳定性规律含氧酸的稳定性越强，对应的盐稳定性也越强。含氧酸的稳定性越强，对应的盐稳定性也越强。同一种含氧酸，其正盐的稳定性大于酸式盐，酸同一种含氧酸，其正盐的稳定性大于酸式盐，酸式盐的稳定性又大于含氧酸。式盐的稳定性又大于含氧酸。 CaCO3 Ca(HCO3)2 H2CO3

39、 Na2SO4 NaHSO4 H2SO4热稳定性增加热稳定性增加3) 同一种含氧酸，正盐的稳定性的顺序：同一种含氧酸，正盐的稳定性的顺序： 碱金属盐碱金属盐 碱土金属盐过渡金属盐铵盐。碱土金属盐过渡金属盐铵盐。Na2CO3 CaCO3 ZnCO3 (NH4)2CO3Na2SO4 CaSO4 ZnSO4 (NH4)2SO4热稳定性增加热稳定性增加无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律4) 同一种元素的含氧酸，高氧化数的酸较稳定，对同一种元素的含氧酸，高氧化数的酸较稳定，对应的盐也稳定。应的盐也稳定。HClO4 HClO3 HClO2 HClO

40、KClO4 KClO3 KClO2 KClO热稳定性增加热稳定性增加无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律1.下列化合物属于缺电子化和物的是（下列化合物属于缺电子化和物的是（ ） BeCl3 (B) HBF4 (C) B2O3 (D) NaAl(OH)42.在硼的化合物中硼原子的最高配位数不超过在硼的化合物中硼原子的最高配位数不超过 4这是因为这是因为 （ ）(A) 硼原子半径小硼原子半径小 (B) 配位原子半径大配位原子半径大 硼与配位原子电负性差小硼与配位原子电负性差小 (D) 硼原子无价层硼原子无价层 d 轨道轨道3.下列关于下列关于

41、 BF3 的叙述中的叙述中正确的是正确的是 （ ）(A) BF3 易形成二聚体易形成二聚体 (B) BF3 为离子化合物为离子化合物(C) BF3 为路易斯酸为路易斯酸 (D) BF3 常温下为液体常温下为液体A D C无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律12. 下列含氧酸中属于一元酸的是（下列含氧酸中属于一元酸的是（ ） (A) H3AsO3 (B) H3BO3 (C) H3PO3 (D) H3CO313. 下列物质中下列物质中酸性最强的是（酸性最强的是（ ） (A) B(OH)3 (B) Al(OH)3 (C) Si(OH)4 (D)

42、 Sn(OH)414. 下列物质中下列物质中酸性最强的是（酸性最强的是（ ） (A) H2SnO3 (B) Ge(OH)4 (C) Sn(OH)2 (D) Ge(OH)215. 下列各组化合物中下列各组化合物中对热稳定性判断正确的是（对热稳定性判断正确的是（ ） (A) H2CO3 Ca(HCO3)2 (B) Na2CO3 PbCO3 (C) (NH4)2CO3 K2CO3 (D) Na2SO3 Na2SO4BABB无机化学无机化学19.5 P19.5 P区元素化合物性质的递变规律区元素化合物性质的递变规律18. 1mol 下列物质溶于下列物质溶于 1dm3 水中水中 生成的溶液中生成的溶液中

43、 H+浓度最大的浓度最大的是（是（ ） （A) B2O3 (B) P4O10 (C) N2O4 (D) SO319. 1mol 下列物质生成正酸时所需水的下列物质生成正酸时所需水的 mol 数最多的是（数最多的是（ ） （A) B2O3 (B) P4O10 (C) (SO3)3 (D) N2O527. 下列化学式中代表金刚砂的是（下列化学式中代表金刚砂的是（ ） (A) Al2O3 (B) CaC2 (C) SiO2 (D) SiC CBD无机化学无机化学本章小结本章小结 本章介绍了硼族元素单质的种类、结构和有关特性，包硼本章介绍了硼族元素单质的种类、结构和有关特性，包硼族元素的缺电子体特性，

44、各单质的制备方法。硼的常见化合物族元素的缺电子体特性，各单质的制备方法。硼的常见化合物的种类、结构和特性，包括硼烷的毒性和氢桥结构、氧化硼及的种类、结构和特性，包括硼烷的毒性和氢桥结构、氧化硼及硼酸的酸性，卤化硼的水解性和氮化硼的耐磨性等特性。介绍硼酸的酸性，卤化硼的水解性和氮化硼的耐磨性等特性。介绍了铝的常见化合物的种类、结构和特性，包括铝的氧化物、氢了铝的常见化合物的种类、结构和特性，包括铝的氧化物、氢氧化物的两性，常见铝盐的种类和化学性质。总结了氧化物的两性，常见铝盐的种类和化学性质。总结了p区元素的区元素的氧化物的化学键类型递变规律和含氧酸盐的热稳定性递变规律。氧化物的化学键类型递变规

45、律和含氧酸盐的热稳定性递变规律。并利用并利用R(OH)x模型解释了氧化物其水合物的酸碱性递变规律。模型解释了氧化物其水合物的酸碱性递变规律。 无机化学无机化学Variety, structure and characteristics of IIIA group elements, and their electron-defect properties. Preparation methods for these elements. Variety, structure and characteristics of common boron compounds. Toxicity and H

46、-bridge structure of boranes. Acidity of boron oxide and boric acid. Hydrolysis of boron halides. Wear-resisting property of Boron nitride (BN). Variety, structure and characteristics of common aluminum compounds. The amphotericity of Al2O3 and Al(OH)3. Species and chemical properties of aluminum salts. Bond type patterns of oxides and thermostability regularity of salts of oxy-acids for p-zone elements. R(OH)x model theory for explaining the grading regularity of acid-base nature of oxides and corresponding hydrates.无机化学无机化学无机