第四章 硼族元素

1、本章主要内容本章主要内容 (一一) 硼硼 (二二) (三三) 熟悉硼族元素性质递变熟悉硼族元素性质递变 IIIA族族 硼硼(B) 铝铝(Al) 镓镓(Ga) 铟铟(In) 铊铊(Tl) B Al Ga In Tl价电子结构价电子结构 2s22p1 3s23p1 4s24p1 5s25p1 6s26p1主要氧化态主要氧化态 +3 +3 +3 +3,+1 +1共价半径共价半径/pm 82 118 126 144 148 lB为非金属单质，为非金属单质，Al、Ga、In、Tl是金属是金属 B 非金属非金属 Al，Ga，In，Tl 金属金属在地壳中含在地壳中含量居第三量居第三硼 单 质 同素异形体：同

2、素异形体： 无定型硼无定型硼， 晶型硼晶型硼 棕色粉末棕色粉末, 黑灰色黑灰色 化学活性高化学活性高， 硬度大硬度大 熔点，沸点都很高熔点，沸点都很高 晶型硼（晶型硼（B12） 原子晶体原子晶体（B12） 正二十面体正二十面体123456712101198-菱形硼菱形硼晶型硼惰性，无定型硼稍活泼，高温下显晶型硼惰性，无定型硼稍活泼，高温下显还原性还原性 易在氧气中燃烧易在氧气中燃烧 (B亲亲O) B在炼钢中作脱氧剂在炼钢中作脱氧剂 4B + 3O2 2B2O3 973K 与卤素作用与卤素作用 加热与氯气加热与氯气,溴单质等反应溴单质等反应 2B+ F2 2BF3室温室温硼化学性质硼化学性质 2

3、32B+3X2BX(, )XCl Br I 平面三角平面三角形分子形分子 无定无定型型B被被热热的浓的浓H2SO4或浓或浓HNO3氧化氧化 2B + 3H2SO4(浓浓) 2H3BO3 + 3SO2 B + 3HNO3(浓浓) H3BO3 + 3NO2 无定无定型型硼与浓的强碱溶液反应硼与浓的强碱溶液反应,有氧化剂存在有氧化剂存在 并强热时与强碱共熔并强热时与强碱共熔 2B + 2KOH + 3KNO3 3KNO2 + 2KBO2 + H2O 2222B+2NaOH+2H2NaBO3OH 无定型无定型B在在赤热赤热下同水蒸汽作用下同水蒸汽作用 2B + 6H2O 2H3BO3 + 3H2铝铝

4、单单 质质 与非金属反应与非金属反应（O2，卤素，卤素，N2等）等） 铝为银白色铝为银白色,质软质软,轻而有延展性的金属轻而有延展性的金属 空气中生成致密氧化膜空气中生成致密氧化膜,稳定稳定2Al + 3X2 = 2 AlX34Al +3O2 2Al2O3(s) 与酸或碱均反应与酸或碱均反应 AlAl是是“两性元素两性元素”Zn与与Al处于对角线，处于对角线，Zn也是两性元素也是两性元素2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2Al在冷浓在冷浓H2SO4 、浓、浓HNO3中中“钝化钝化”2Al + 6H2SO4 (热浓热浓) = Al2(SO4)3 + 3SO2+ 6H2O2Al + 2O

5、H- + 6H2O = 2Al(OH)4 - + 3H2 铝的冶炼铝的冶炼 362322Al O43Na AlFAlO电解四羟基合铝酸根四羟基合铝酸根镓镓 铟铟 铊铊均为银白色均为银白色, 质软质软, 轻而有延展性的金属轻而有延展性的金属, 有毒有毒 Ga: 熔点熔点(303 K) 沸点沸点(2523 K)液态范围在金属中最大，用在高温温度计液态范围在金属中最大，用在高温温度计最简单的硼最简单的硼烷烷 一系列硼的氢化物一系列硼的氢化物, 20多种多种-硼烷硼烷 组成组成 BnHn+4 类（稳定）类（稳定） BnHn+6 类类物理性质物理性质 臭味，无色气体或液体，臭味，无色气体或液体，毒性大毒

6、性大 空气中空气中B2H6的的最高允许含量为最高允许含量为0.1g/g例：例： B2H6 B4H10 乙硼烷乙硼烷 丁硼烷丁硼烷硼烷的化学性质硼烷的化学性质 易燃易燃,且放热且放热 高能燃料高能燃料 B2H6+ 3 O2 2 B2O3 + 3H2O 不稳定性，加热分解，产物复杂不稳定性，加热分解，产物复杂 强还原性强还原性 B2H6 + 6 Cl2 2 BCl3 + 6 HCl 水解放出氢气水解放出氢气(放热放热) 水下火箭燃料水下火箭燃料B2H6+ 6H2O 2 H3BO3 + 6H2 加合反应加合反应 4622LiBHHB2LiH4622NaBHHB2NaH1. 硼的含氧化合物硼的含氧化合

7、物(I) 硼酸酐硼酸酐(II) 与金属氧化物共熔与金属氧化物共熔B2O3(s) 白色固体白色固体 (晶型、无定型体晶型、无定型体)M2OM2O3共熔共熔B2O3(s)+ 硼酸盐硼酸盐（特征颜色）（特征颜色）232223233B O ()+H O(g)2HBOB O ()+3H O(l)2H BO 晶状无定型硼玻璃硼玻璃层状结构，似石墨，滑腻层状结构，似石墨，滑腻,有解离性有解离性硼酸硼酸 H3BO3OHBOOHH H3BO3 白色片状晶体白色片状晶体, 室温微溶于水室温微溶于水 T ，溶解度，溶解度 一元一元Lewis弱酸：弱酸：不是三元质子酸！不是三元质子酸！Ka = 5.810-10，很弱

8、。，很弱。B(OH)3+H2OBOHOHOHOH-+H+硼硼 酸酸 盐盐硼 砂O10HOBNa2742无色晶体，在空气中中易风化失水无色晶体，在空气中中易风化失水 与酸反应制与酸反应制H3BO34233242742SONaBOH4O5HSOHOBNa 脱水脱水8782472232210210Na B OH OB ONaBOH O 水解呈碱性水解呈碱性Na2B4O7+7H2O = 4H3BO3+2NaOH H3BO3+OH = B(OH)4 pH=9.24，可作为缓冲盐，可作为缓冲盐硼砂与B2O3、B(OH)3一样，与一些金属氧化物共熔带特征颜色的偏硼酸盐。硼硼 砂砂 硼砂珠试验硼砂珠试验鉴定金

9、属离子鉴定金属离子Na2B4O7+CoO=2NaBO2.Co(BO2)2 蓝宝石色Na2B4O7 = B2O3+2NaBO2 +) CoO +B2O3 = Co (BO2)2 Na2B4O7+CoO=2NaBO2Co(BO2)2(I) -Al2O3 自然界存在自然界存在刚玉刚玉:熔点高熔点高,硬度大硬度大,惰性大惰性大(II) -Al2O3 吸附剂和催化剂吸附剂和催化剂三氧化二铝三氧化二铝多种变体多种变体, -Al2O3 , -Al2O3 2. 铝的含氧化合物铝的含氧化合物天然宝石天然宝石: 透明氧化铝晶体含不同杂质而呈现鲜明颜色透明氧化铝晶体含不同杂质而呈现鲜明颜色红宝石红宝石(Cr3+)

10、蓝宝石蓝宝石(Fe3+) 绿宝石绿宝石(Cu2+)氢氧化铝氢氧化铝-+OHOH3+234HHAl +3H OAl(OH)Al(OH) 两性两性3+32Al(OH)3Al +3H OH -34Al(OH)Al(OH) OH 铝的含氧酸盐Al3+易水解易水解Al(H2O)63+ Al(OH)(H2O)52+ + H+铝钾矾铝钾矾(明矾明矾)：OH12)KAl(SO22432-2322Al2S6H O2Al(OH)3H S 32-32322Al3CO3H O2Al(OH)3CO 探究性教学之探究性教学之硼砂的药理作用硼砂的药理作用v药理作用药理作用 抑菌、抗惊厥及抗癫痫、防腐及保护皮肤黏膜的作抑菌、

11、抗惊厥及抗癫痫、防腐及保护皮肤黏膜的作用。用。 v临床应用临床应用 治疗治疗百日咳百日咳、腰扭伤腰扭伤、癫痫、汗斑、慢性支气管、癫痫、汗斑、慢性支气管炎、鹅口疮、湿疹、中耳炎、咽喉炎等。炎、鹅口疮、湿疹、中耳炎、咽喉炎等。v注意事项注意事项 宜忌：多作外用，内服宜慎。宜忌：多作外用，内服宜慎。探究性教学探究性教学之之硼砂在食品中的应用与禁止硼砂在食品中的应用与禁止v硼砂在食品中的作用硼砂在食品中的作用 硼砂具有增加食物韧性、脆度及改善食物保水性及保存度等功能 防止虾的黑变，使虾有好的卖相v硼砂对人体的危害硼砂对人体的危害 硼砂经由食品摄取后，可与胃酸作用产生硼酸，不易被排出，连续摄取后，会在体

12、内蓄积，妨碍消化酵素作用，引起食欲减退、消化不良、抑制营养素之吸收、促进脂肪分解因而体重减轻。 其中毒症状为呕吐、腹泻、红斑、循环系统障碍、休克及昏迷等硼酸症状。 硼的三卤化物硼的三卤化物 Lewis酸性酸性： BX3是缺电子化合物，与是缺电子化合物，与Lewis碱加合。碱加合。 BF3 + :NH3 = F3BNH3 BF3 + HF = HBF4 氟硼酸，氟硼酸，强酸强酸BCl3(l)+3H2O(l)=H3BO3(s)+3HCl(aq) 潮湿空气中水解发烟潮湿空气中水解发烟4BF3(l)+3H2O(l)=H3BO3(s)+3HBF4(aq)强酸强酸 BX3都是都是共价化合物共价化合物 BF

13、3(g) BCl3(g) BBr3(l) BI3(s)m.p. b.p. 升高升高 铝的三卤化物铝的三卤化物 AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3共价性增强共价性增强离子型离子型二聚体二聚体, 共价型共价型AlCl3最重要最重要223232H OAlIAlI AlCl3 溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂, 气态或非极性溶剂气态或非极性溶剂中都以中都以Al2Cl6存在存在AlCl3AlAlClClClClClClAlCl3 AlCl3水中强烈水解水中强烈水解. HCl3Al(OH)O3HAlCl323潮湿空气中的潮湿空气中的AlCl3，遇遇NH3生成生成NH4Cl白

14、烟为白烟为NH4Cl白烟为白烟为NH4Cl 用干法合成用干法合成AlCl3322AlCl(g)3ClAl2CO32AlCl3Cl3COAl3232(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al23 硼族卤化物的比较硼族卤化物的比较 三价卤化物的稳定性逐渐减弱三价卤化物的稳定性逐渐减弱B和和Al-只有三价卤化物只有三价卤化物Ga, In, Tl-既有三卤化物既有三卤化物,又有一价卤化物又有一价卤化物Tl的一价卤化物比三卤化物稳定的一价卤化物比三卤化物稳定Tl(III) I3不存在不存在TlCl TlBr TlI存在，并且难溶于水，存在，并且难溶于水，TlF易溶于水易溶于水 三价卤化物通常是较强的路易斯

15、酸三价卤化物通常是较强的路易斯酸 Al, Ga, In的三卤化物易得二聚体的三卤化物易得二聚体 1、硼与浓、硼与浓NaOH反应反应,所得的含硼产物是（所得的含硼产物是（ ）(A) NaBO2 (B) Na3BO3 (C) B2O3 (D) H3BO3 A2、下列关于铝的卤化物的叙述、下列关于铝的卤化物的叙述,正确的是正确的是 ( )(A) 铝的卤化物都是共价化合物；铝的卤化物都是共价化合物；(B) 除除AlI3是共价化合物外，其余都是离子化合物；是共价化合物外，其余都是离子化合物；(C) AlF3、AlCl3是离子化合物，是离子化合物，AlBr3、AlI3是共价化合物；是共价化合物；(D) 铝的卤化物中，仅铝的卤化物中，仅AlF3是离子化合物。是离子化合物。D3、Al2S3在水中，生成在水中，生成 沉淀和沉淀和 气体。气体。 Al(O