第十二章[1].碱金属和碱土金属

1、第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.1 通性通性12-1 碱金属和碱土金属的通性碱金属和碱土金属的通性电子构型电子构型：ns1和和ns2 由于每周期从碱金属元素开始建立新的电子层，由于每周期从碱金属元素开始建立新的电子层，这两族金属原子都有较大的半径、少的价电子，而这两族金属原子都有较大的半径、少的价电子，而且原子实具有稀有气体原子结构，价电子容易失去且原子实具有稀有气体原子结构，价电子容易失去而成为化合态，因而这两族元素的单质在性质上表而成为化合态，因而这两族元素的单质在性质上表现现有密度小、熔点低和化学活泼性高有密度小、

2、熔点低和化学活泼性高的特点。的特点。碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属元素形成化合物的成键特征元素形成化合物的成键特征IAIIALiBeNaMgKCaRbSrCsBaLi+、Be2+、Mg2+主主要形成共价型化合物要形成共价型化合物大多数元素形成离大多数元素形成离子型化合物子型化合物第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.1 通性通性12-2 碱金属和碱土金属的单质碱金属和碱土金属的单质 电子结构决定单质有银白色金属光泽，具有电子结构决定单质有银白色金属光泽，具有良好的导电性和延展性。熔点低、沸点低。碱土良好的导电性和延展性。熔点低、沸点低。碱土金属的熔沸点、硬度、密度比碱金属高

3、得多。金属的熔沸点、硬度、密度比碱金属高得多。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 单质单质一、物理性质一、物理性质金属金属LiNaKRbCsFr密度密度(g.dm-3)0.530.970.861.531.90原子体积原子体积(ml.mol-1)12.923.745.556.169.8熔点熔点1809863.53928.5沸点沸点1336883759750670金属金属BeMgCaSrBaRa密度密度(g.dm-3)1.851.751.552.63.65.0原子体积原子体积(ml.mol-1)4.8514.026.134.038.345.2熔点熔点128065185180

4、0850960沸点沸点150011071437136615371140碱金属和碱土金属的一些物理性质碱金属和碱土金属的一些物理性质第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 单质单质 密度小，硬度低，熔沸点低；密度小，硬度低，熔沸点低； 碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。碱土金属的熔沸点和硬度都比碱金属的高。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 单质单质二、化学性质二、化学性质 电子结构也决定了它们都是化学性质十分活泼电子结构也决定了它们都是化学性质十分活泼的金属。的金属。Li Cs; Be Ba 活泼性增强，还原活泼性增强，还原性增强。性增强。 它们

5、的化合物通常为它们的化合物通常为离子型离子型化合物。只有化合物。只有Li、Be、Mg的某些化合物具有较明显的的某些化合物具有较明显的共价性共价性。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 单质单质元素元素LiNa KRbCsFr第一电离势第一电离势/eV5.3905.138 4.3894.1763.893电负性电负性1.00.90.80.80.70.7元素元素BeMgCaSrBaRa第一电离势第一电离势/eV9.3907.6446.1115.6925.215.28电负性电负性1.51.21.01.00.90.9碱金属和碱土金属的第一电离势和电负性碱金属和碱土金属的第一电离势和

6、电负性第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 单质单质元素元素LiNaKRbCsE /V-3.02-2.71-2.92-2.99-3.02元素元素BeMgCaSrBaE /V-1.70-2.34-2.87-2.89-2.90碱金属和碱土金属的标准电极电势碱金属和碱土金属的标准电极电势第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 单质单质三、金属单质的制备三、金属单质的制备1、熔盐电解：、熔盐电解： Li, Na, 碱土金属通过熔盐电解制备。碱土金属通过熔盐电解制备。2、热还原法：、热还原法： K, Rb, Cs Na(l) + KCl = NaCl(l) +

7、K(g) 第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.2 单质单质12-3 化合物化合物第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物二、氧化物二、氧化物 一、一、M+和和M2+离子的特征离子的特征M2O、M2O2、MO2、MO3 当碱金属在空气中燃烧时，当碱金属在空气中燃烧时，Li2O、Na2O2、KO2、RbO2、CsO2。通常通常条件下条件下碱金属碱金属碱土金属碱土金属氧的存氧的存在形式在形式氧化物氧化物M2O (M=Li)MOO2-过氧化物过氧化物M2O2 (M=Na)MO2(M=Ca Sr Ba), MOO22-超氧化物超氧化物MO2 (M=K,

8、Rb,Cs)M（O2 ) 2M=Ca Sr BaO2-臭氧化物臭氧化物MO3 (M=K,Rb,Cs）O3-碱金属、碱土金属的氧化物碱金属、碱土金属的氧化物第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物1. 正常氧化物正常氧化物 制备制备2Na+Na2O22Na2O10K+2KNO36K2O+N2OLi O212Li222M+O2 2MOMCO3 MO+CO22M(NO3)22MO+4NO2+O2 碱土金属因氧化可以得到碱土金属因氧化可以得到MO，也可通过其碳酸盐、，也可通过其碳酸盐、氢氧化物的热分解来制取。氢氧化物的热分解来制取。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金

9、属和碱土金属12.3 化合物化合物2. 过氧化物过氧化物 (Peroxide) O2分子结合两个电子，形成过氧离子分子结合两个电子，形成过氧离子O22-，或共价的过氧链，或共价的过氧链OO：构成离子：构成离子型过氧化物（如型过氧化物（如Na2O2、BaO2 ），或共价型），或共价型过氧化物（如过氧化物（如H2O2、H2SO5、K2S2O8）。）。 2-结构结构O的氧化数为的氧化数为-1第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物2Na + O2 Na2O2 制备（制备（Na2O2）ONa2ONa42K473453222K67357322ONa2OONa2 将金属直接

10、氧化难于得到纯净的将金属直接氧化难于得到纯净的K2O2, Rb2O2, Cs2O2, 这是由于它们容易被氧化为超氧化物。这是由于它们容易被氧化为超氧化物。 碱金属和碱土金属，除碱金属和碱土金属，除Be未发现有过氧化物未发现有过氧化物外，都能生成含有外，都能生成含有O22-离子的过氧化物。离子的过氧化物。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物性质一：碱性介质中是强氧化剂。性质一：碱性介质中是强氧化剂。 性质性质性质二：氧气发生剂。性质二：氧气发生剂。性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。性

11、质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物性质一：碱性介质中是强氧化剂。性质一：碱性介质中是强氧化剂。4223222CrO2NaONaOCrO3Na42222MnONaMnOONaNa2O2常用作氧化分解矿石的氧化剂常用作氧化分解矿石的氧化剂第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物性质二：氧气发生剂。性质二：氧气发生剂。2NaOHOHO2HONa2222242224222SO2NaOHSOHONa（稀）易吸潮，呈强碱性易吸潮，呈强碱性2222OO2HO2H立即分解Na2O2常用作漂白剂和氧气发生

12、剂常用作漂白剂和氧气发生剂第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。性质三：二氧化碳吸收剂和氧气发生剂。322222CO2NaO2COO2NaNa2O2广泛用于防毒面具，高空广泛用于防毒面具，高空飞行和潜水艇里，吸收人们放出的飞行和潜水艇里，吸收人们放出的CO2，并供给，并供给O2性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。性质四：酸性介质中遇强氧化剂时显还原性。O8H5O2Mn16H2MnO5O222422第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物3. 超氧化物超氧化物 (Hyperoxide) O2

13、分子结合一个电子，形成超氧离子分子结合一个电子，形成超氧离子O2 - O2分子分子O2-离子离子 -K+KO2 结构结构21 在在O2离子中，离子中，O的氧化数为的氧化数为 ，如，如KO2第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物 碱土金属碱土金属的超氧化物是在高压下，将氧气通过的超氧化物是在高压下，将氧气通过加热的过氧化物加热的过氧化物MO2制得：制得： MO2 + O2 = M（O2）2 纯净的纯净的LiO2尚未制得。尚未制得。 300105Pa和和773K下，下，Na2O2 + O2 =

14、 2NaO2 1.0105Pa，或液氨中，或液氨中， K、Rb、Cs + O2 = KO2、RbO2、CsO2 超氧化物是很强的氧化剂，只有半径大的阳离超氧化物是很强的氧化剂，只有半径大的阳离子的超氧化物稳定。子的超氧化物稳定。性质一：强氧化剂。性质一：强氧化剂。2MOHOHOO2H2MO22222(M=K, Rb, Cs)性质二：性质二：CO2吸收剂和氧气发生剂。吸收剂和氧气发生剂。32222CO2MO32CO4MO 性质性质第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物MO3 + 2H2O = 4MOH + 5O2 O3 + K(Rb，Cs) = K (Rb、Cs

15、) O33KOH(s) +2O3(g) = 2KO3(g) + KOH.H2O(s) + 0.5O2(g)4.臭氧化物臭氧化物第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物2MOHOHOM2222M(OH)OHMO （1）现象）现象LiOH中强碱中强碱Be(OH)2两性两性NaOH强碱强碱Mg(OH)2中强碱中强碱KOH强碱强碱Ca(OH)2强碱强碱RbOH强碱强碱Sr(OH)2强碱强碱CsOH强碱强碱Ba(OH)2强碱强碱碱性增强碱性增强氢氧化物的碱性氢氧化物的碱性三、氢氧化物三、氢氧化物第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物（2）

16、规律）规律 除除Be(OH)2为两性氢氧化物外，其它氢氧化为两性氢氧化物外，其它氢氧化物都是强碱或中强碱；物都是强碱或中强碱； 同周期：碱金属氢氧化物的碱性大于碱土金同周期：碱金属氢氧化物的碱性大于碱土金属；属； 同族：从上到下，碱性增强。同族：从上到下，碱性增强。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物（3）解释）解释 ROH理论理论R在水中有两种解离方式在水中有两种解离方式ROH R+ + OH-碱式电离碱式电离ROH RO- + H+酸式电离酸式电离rz值大，有利于酸式电离；值大，有利于酸式电离；值值小，有利于碱式电离。小，有利于碱式电离。越大，静电引力越

17、越大，静电引力越强，强，R-OH便以酸式便以酸式离解为离解为 主，主， 越小，越小，R-OH便以碱式离解便以碱式离解为主：为主：第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物金属氢氧化物呈酸性。金属氢氧化物呈两性；金属氢氧化物呈碱性； 32. 0 32. 022. 0 22. 0判断氢氧化物酸碱性的经验公式：判断氢氧化物酸碱性的经验公式：第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物、绝大多数的碱金属形成离子型化合物，只有、绝大多数的碱金属形成离子型化合物，只有Li的的某些盐某些盐(LiCl等等)具有一定的共价性；具有一定的共价性；、碱金属的

18、盐有较高的热稳定性，唯有硝酸盐的热、碱金属的盐有较高的热稳定性，唯有硝酸盐的热稳定性比较低，稳定性比较低，、碱金属的许多盐在水中易溶，但也有一些例外，、碱金属的许多盐在水中易溶，但也有一些例外，如，如，LiF、Li2CO3、Li3PO4.5H2O、NaSb(OH)6等，等，对溶解性的解释，由晶格焓和溶解焓。对溶解性的解释，由晶格焓和溶解焓。四、盐类四、盐类1. 碱金属的盐类碱金属的盐类特点：特点：22K10003ONaNO2NaNO 第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物2.碱土金属的盐类化合物碱土金属的盐类化合物1)、溶解性：碱土金属的硝酸盐、醋酸盐、除氟以

19、、溶解性：碱土金属的硝酸盐、醋酸盐、除氟以外的卤化物、高氯酸盐都是易溶的，而碳酸盐和磷外的卤化物、高氯酸盐都是易溶的，而碳酸盐和磷酸盐是难溶的，酸盐是难溶的，与与BaSO4不同，不同，BaCrO4和和CaC2O4能溶于稀强酸能溶于稀强酸(HCl)溶液中。溶液中。Ba2+ + Cr2O72- + 3H2O = 2BaCrO4 + 3H3O+ Ca2+ + C2O42- = CaC2O4 第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物Mg、Ca、Sr、Ba的碳酸盐分解温度依次升高。的碳酸盐分解温度依次升高。2)、碳酸盐的热稳定性、碳酸盐的热稳定性第十二章第十二章 碱金属和

20、碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物MCO3 MO + CO2 3、锂和镁的相似性、锂和镁的相似性 氧气中的燃烧产物氧气中的燃烧产物 化合物的溶解性化合物的溶解性 硝酸盐的热分解硝酸盐的热分解 生成氮化物生成氮化物第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.3 化合物化合物12-4 离子晶体盐类的溶解性离子晶体盐类的溶解性 物质的溶解性是复杂的问题。物质的溶解性是复杂的问题。“相似者相溶相似者相溶”的经验规律。离子型盐类的溶解度，虽没有一个完的经验规律。离子型盐类的溶解度，虽没有一个完整的规律性，但仍有一些经验规律。它们是：离子整的规律性，但仍有一些经验规律。它们是：离子

21、的电荷小、半径大的盐往往是易溶的。阴阳离子的的电荷小、半径大的盐往往是易溶的。阴阳离子的半径相差较大时，其盐易溶，即半径相差较大时，其盐易溶，即“相差相溶相差相溶”。1. 现象现象大多数碱金属盐易溶于水，仅少数碱金属盐是难溶于水的若干锂盐：LiF、Li2CO3、Li3PO4 K + 、Rb + 、Cs + 、NH4+同某些较大阴离子的盐：KClO4、氯铂酸盐K2PtCl4第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.4 溶解性溶解性 大多数碱土金属盐难溶于水，仅少数易溶于水碳酸盐、磷酸盐、草酸盐难溶于水氯化物、硝酸盐易溶于水 第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.4

22、 溶解性溶解性碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（碱金属氟化物、碘化物在水中的溶解度（molL-1)Li+Na+K+Rb+Cs+F-0.11.115.912.524.2I-12.211.88.67.22.8阳离子阳离子阴离子阴离子第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.4 溶解性溶解性阳离子阳离子阴离子阴离子Be2+Mg2+Ca2+Sr2+Ba2+SO42-易溶易溶易溶易溶0.2040.0150.00024CrO42-易溶易溶易溶易溶2.30.120.00035碱土金属盐在水中的溶解度碱土金属盐在水中的溶解度(g/100gH2O)第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金

23、属12.4 溶解性溶解性2. 离子型盐类溶解度的一般规律离子型盐类溶解度的一般规律（2）负离子半径较大时，盐的溶解度常随金属）负离子半径较大时，盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而减小。例如的原子序数的增大而减小。例如 I-、CrO42- 、SO42- 半径较大，它们的盐的溶半径较大，它们的盐的溶解度从锂到铯、从铍到钡的顺序基本减小。解度从锂到铯、从铍到钡的顺序基本减小。（1）正离子为低电荷、大半径的盐往往是易）正离子为低电荷、大半径的盐往往是易溶的。溶的。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.4 溶解性溶解性（3）相反，负离子半径较小时，盐的溶解度）相反，负离子半径较小时，

24、盐的溶解度常随金属的原子序数的增大而增大。例常随金属的原子序数的增大而增大。例如如F-、OH-的半径较小，其盐的溶解度的半径较小，其盐的溶解度按锂到铯，铍到钡的顺序基本增大。按锂到铯，铍到钡的顺序基本增大。（4）一般来讲，盐中正负离子半径相差较大）一般来讲，盐中正负离子半径相差较大时，其盐的溶解度较大。相反，盐中正时，其盐的溶解度较大。相反，盐中正负离子半径相近时，其溶解度较小。负离子半径相近时，其溶解度较小。第十二章第十二章 碱金属和碱土金属碱金属和碱土金属12.4 溶解性溶解性第十三章第十三章 硼族元素硼族元素 第第A，B、Al、Ga、In、Tl称为硼族。除称为硼族。除B外，其它都是金属，

25、电子价层结构为外，其它都是金属，电子价层结构为ns2np1。 13-1 硼族元素的通性硼族元素的通性第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.1 通性通性H3BO3BAl3+AlGa3+Ga2+GaIn3+In2+In+InTl3+Tl+Tl-0.73-1.66-0.65-0.45-0.45-0.35-0.251.25-0.34-0.34EA / VEB / VB(OH)4-BAlGa(OH)4-GaInTlOHAl(OH)3In(OH)3Tl(OH)3-2.5-2.31-1.22-1.0-0.05硼族元素的电极电势硼族元素的电极电势第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.1 通性通性键键B-H

26、C-HSi-H B-OC-OSi-O B-BC-CSi-Si键键能能389411318561358452293346222第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.1 通性通性 13-2 硼族元素的单质及其化合物硼族元素的单质及其化合物第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物 硼在自然界中主要以硼酸盐形式存在。硼砂硼在自然界中主要以硼酸盐形式存在。硼砂Na2B4O7.10H2O，方硼石，方硼石 2Mg3B8O15.MgCl2等。铝等。铝主要以铝矾土矿形式存在，它在地壳里含量仅仅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。次于氧和硅。第十三章第十三章 硼族

27、元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物二、硼族元素的单质二、硼族元素的单质1. 硼的同素异形体硼的同素异形体 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。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晶体结构已经确定的三种固态元素硼都含有20面体面体B12结构单元。二十面体连接的方式不同导致不结构单元。二十面体连接的方式不同导致不同类型的晶体硼。同类型的晶体硼。 结构结构B12的正二十面体的正二十面体结构单元结构单元以B12为基本结构单元晶态硼晶态硼黑灰色黑灰色化学性质较惰性化学性质较惰性

28、无定型硼无定型硼棕色粉末棕色粉末化学性质较活泼化学性质较活泼第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物性质性质性质一：与非金属反应性质一：与非金属反应 性质二：与非金属氧化物作用性质二：与非金属氧化物作用 性质三：与酸作用性质三：与酸作用 性质四：与强碱作用性质四：与强碱作用 第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物性质一：与非金属反应性质一：与非金属反应 高温下高温下B能同能同N2、O2、S、X2等单质反等单质反应，但不与应，但不与H2作用。作用。4B3O2 2B2O32BN2 2BN2B3F2 2BF3 第十三章第十三章 硼族元

29、素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物性质二：与非金属氧化物作用性质二：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。中夺取氧而作还原剂。例如在赤热下，例如在赤热下，B与水蒸气作用生成硼与水蒸气作用生成硼酸和氢气。酸和氢气。2B6H2O(g) 2B(OH)3+3H2第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物性质三：与酸作用性质三：与酸作用 硼不与盐酸作用，但与热浓硼不与盐酸作用，但与热浓H2SO4、热浓、热浓HNO3作用生成硼酸。作用生成硼酸。2B3H2SO4(浓浓) 2

30、B(OH)3+3SO2B3HNO3(浓浓) 2B(OH)3+3NO22B2NaOH3KNO3 2NaBO2+3KNO2H2O性质四：与强碱作用性质四：与强碱作用 在氧化剂存在下，硼和强碱共熔得到偏硼酸盐。在氧化剂存在下，硼和强碱共熔得到偏硼酸盐。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物2B + 3F2 = 2BF3 4B + 3O2 = 2B2O3 4B + C = B4C2B + N2 = BN 结晶状单质硼较惰性，无定形硼则比较结晶状单质硼较惰性，无定形硼则比较活泼，室温下即与活泼，室温

31、下即与F2反应，与反应，与Cl2、Br2、S等等反应需加热，高温下硼与反应需加热，高温下硼与C、N反应。反应。2.金属铝金属铝第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物 银白、密度银白、密度2.2g.cm-3，m.p. 930K，b.p. 2740K，良好导电性，制造合金，同氧反应放出大量热。良好导电性，制造合金，同氧反应放出大量热。 4Al + 3O2 = 2Al2O3 rHm= - 3339kJ.mol-1。 在空气中生成在空气中生成Al2O3保护膜，在冷浓保护膜，在冷浓HNO3和和浓浓H2SO4中铝表面被钝化而不发生反应，但铝能溶中铝表面被钝化而不发生反应，

32、但铝能溶于强碱溶液中，于强碱溶液中， Al + 2NaOH + 6H2O = 2NaAl(OH)4 + 3H24.单质硼的提取单质硼的提取工业上用浓碱来分解硼镁矿：工业上用浓碱来分解硼镁矿：第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物Mg2B2O5.H2O + 2NaOH = 2NaBO2 + 2Mg(OH)2 4NaBO2 + CO2 + 10H2O = Na2B4O7.10H2O + Na2CO3 Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = 4H3BO3 + Na2SO4 2H3BO3 = B2O3 + 3H2OB2O3 + 3Mg = 2B + 3MgO

33、OH3OAl2Al(OH)23232323O4Al O2AlNa3AlF6电解电解 Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2NaAl(OH)4 2NaAl(OH)4 + CO2 = 2Al(OH)3 + Na2CO3 + H2O从铝矾土矿出发提取水合从铝矾土矿出发提取水合Al2O3：5.单质铝的提取单质铝的提取 第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物三、硼的氢化物三、硼的氢化物 硼可以形成一系列的共价氢化物，这类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。其中最简单的性质相似于烷烃，故称之为硼烷。其中最简单的B2H6，而

34、不是，而不是BH3，目前已知的二十多种硼烷，主，目前已知的二十多种硼烷，主要分属于：要分属于：BnHn+4类：类： B2H6、B5H9、B6H10、B8H12、 B10H14、 B16H20；BnHn+6类：类： B3H9、B4H10、B5H11、B6H12、 B8H14、B9H15、B10H16等。等。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物乙醚乙醚3NaBH4 + 4BF3 2B2H6 + 3NaBF4乙醚乙醚3LiAlH4 + 4BF3 2B2H6 + 3LiF + 3AlF33)、氢负离子置换法氢负离子置换法BCl3 + 3H2 B2H6 + 3HCl1

35、22)、氢化法氢化法：MnB + 3H+ B2H6 + Mn3+ 121.简单硼氢化物制备和性质简单硼氢化物制备和性质1)、质子置换法质子置换法：最早由：最早由Stock制备硼氢化物方法，制备硼氢化物方法， 由硼的金属化合物和酸反应。由硼的金属化合物和酸反应。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物B2H6(g) + 3O2(g) = 2B(OH)3 or B2O3 rHm= -2166 kJ.mol-1B2H6(g) + 6H2O(l) = 2B(OH)3 + 6H2 由于由于B2H6是一种在空气中易燃、易水解的剧毒是一种在空气中易燃、易水解的剧毒气体，故制备

36、时需无水无氧。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，最终产物为在空气中自燃发出绿色闪光，最终产物为B的水合的水合氧化物。氧化物。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物 B2H6 和和NH3在在873K反应可得到一种大分子的氮反应可得到一种大分子的氮化硼化硼(BN)x, N-B 和和C-C是等电子体，其结构与石墨是等电子体，其结构与石墨相似，虽有相似，虽有 键，但是优良的绝缘体。键，但是优良的绝缘体。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化

37、合物BHHHHHHB97oBHHHHB其电子的分配方式为：其电子的分配方式为：4个端键用去个端键用去8个，每个桥氢个，每个桥氢与两个与两个B原子只用原子只用2个电子，形成所谓三中心二电子个电子，形成所谓三中心二电子键键(3c-2e)。 BH3不存在是出乎人们预料的，因为不存在是出乎人们预料的，因为B的氧化的氧化数为数为+3，按正规的共价键理论，按正规的共价键理论，B2H6则是不应该存则是不应该存在的，因为在的，因为B2H6只有只有12个价电子，不是个价电子，不是14个，它属个，它属缺电子化合物，硼为缺电子化合物，硼为sp3杂化。杂化。2.硼氢化合物分子的几何形状硼氢化合物分子的几何形状第十三章

38、第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物 此概念是此概念是Christopher longuest-Higgins在读本科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，并预言体的完全离域的分子轨道法，并预言20面体面体B12H222-离子为稳定物种。这一预言后来被证实。离子为稳定物种。这一预言后来被证实。 美国化学家美国化学家William Lipscomb 用用X射线单晶衍射射线单晶衍射测定了多种硼

39、氢化合物的结构，并将多中心成键概念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，因此获键概念，因此获1976年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物 由于硼原子的缺电子特点，在各种硼烷中呈现由于硼原子的缺电子特点，在各种硼烷中呈现出五种成键情况：出五种成键情况：1)、端侧的、端侧的2中心中心-2电子硼氢键电子硼氢键 B-H；BBH3)、2中心中心-2电子硼电子硼-硼键硼键 B-B；4)、开放的、开放的3中心中心-2电子硼桥键，电子硼

40、桥键，BBB5)、闭合的、闭合的3中心中心-2电子硼键，电子硼键，BBB2)、3中心中心-2电子氢桥键，电子氢桥键，第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物B6H10：B4H10：第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物五、含氧化合物五、含氧化合物1.B2O3和和Al2O3 硼是亲氧元素，硼氧化合物有很高的稳定性。硼是亲氧元素，硼氧化合物有很高的稳定性。制备制备一般的方法是加热硼酸使之脱水。一般的方法是加热硼酸使之脱水。2H3BO3 B2O33H2O性质性质性质一：易溶于水性质一：易溶于水性质二：硼砂珠实验性质二：硼砂珠实验第十三

41、章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物 B2O3易溶于水，重新生成硼酸，但在热的水易溶于水，重新生成硼酸，但在热的水蒸气中则生成挥发性的偏硼酸蒸气中则生成挥发性的偏硼酸HBO2，同时放热。，同时放热。B2O32HBO22H3BO3H2OH2O, 578K2H2O2H2O, 373K偏硼酸偏硼酸硼酸硼酸B2O3(s)3H2O(l) 2H3BO3(aq)B2O3(s)H2O(g) 2HBO2(g)热热性质一：易溶于水性质一：易溶于水第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物B2O3可以溶解许多金属氧化物而得到有特征可以溶解许多金属氧化物而得

42、到有特征颜色的玻璃状偏硼酸盐。颜色的玻璃状偏硼酸盐。B2O3CuO Cu(BO2)2蓝色蓝色B2O3NiO Ni(BO2)2绿色绿色硼砂珠实验硼砂珠实验此反应可用于定性分析中，用来此反应可用于定性分析中，用来鉴定金属离子。鉴定金属离子。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物 自然界中的自然界中的-Al2O3称为刚玉，硬度仅次于金刚称为刚玉，硬度仅次于金刚石，熔点也相当高，不溶于酸或碱或水。高温焙烧石，熔点也相当高，不溶于酸或碱或水。高温焙烧Al(OH)3可得可得-Al2O3。 Al(OH)3在较低温度脱水可得在较低温度脱水可得-Al2O3。它硬度不高，具有较大

43、的表面积，因此可。它硬度不高，具有较大的表面积，因此可用作吸附剂或催化剂载体。用作吸附剂或催化剂载体。-Al2O3较易溶于酸或碱较易溶于酸或碱溶液中。溶液中。第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物2. 硼酸和硼酸盐硼酸和硼酸盐 结构结构sp2杂化杂化硼酸硼酸 H3BO3结构单元结构单元BOHHOOHB原子为原子为sp2杂化杂化O原子原子第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物范德华力范德华力第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化

44、合物 性质性质性质一：弱酸性性质一：弱酸性 性质二：酸性的增强性质二：酸性的增强 性质三：极微弱的碱性性质三：极微弱的碱性第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物H3BO3H2O B(OH)4+H+-Ka=5.810-10性质一：弱酸性性质一：弱酸性第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物Ka=5.810-10CHOHHO BOHOH+HOHOCH2CH2+ H+ + 2H2O性质二：酸性的增强性质二：酸性的增强 硼酸是一个典型的缺电子硼酸是一个典型的缺电子Lewis酸，它的酸性酸，它的酸性可因加入甘露醇和甘油（丙三醇）大为增加可因加入甘露醇和甘油（丙三醇）大为增加,表现出表现出一元酸的性质，可用强碱滴定。一元酸的性质，可用强碱滴定。Ka=6.210-5第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物性质三：性质三：极微弱的碱性：极微弱的碱性： B(OH)3 + H3PO4 BPO4 + 3H2O第十三章第十三章 硼族元素硼族元素13.2 单质及其化合物单质及其化合物四、硼和铝的卤化物四、硼和铝的卤化物 三卤化硼和三卤化铝是硼