初中九年级(初三)化学 第十三章 p区元素(一)课件

第15章硼族元素

Chapter15BoronGroupElements15.4铝的化合物15.3硼的化合物15.2

硼族元素的单质15.1硼族元素概述第15章硼族元素

Chapter1515.1

硼族元素概述2硼族(ⅢA)：5B13Al31Ga49In81Tl价电子构型：ns2np1

价电子数目：3价轨道数目：4

价电子数<价层轨道数-------缺电子原子（元素）成键电子对数<价层轨道数----缺电子化合物例如：BF3，H3BO3。注意：HBF4不是缺电子化合物。硼铝镓铟铊B为非金属元素，Al，Ga，In，Tl是金属元素。15.1硼族元素概述2硼族(ⅢA)：5B13A3缺电子化合物特点：b.易形成双聚物Al2Cl6HFBF3a.易形成配位化合物HBF43缺电子化合物特点：b.易形成双聚物Al2Cl6HF4氧化态：B，Al：+3Ga：（+1），+3 In：+1，+3 Tl：+1，（+3）（惰性电子对效应）

最大配位数：

B：4例：HBF4

其它：6例：Na3AlF6键型：

+3氧化态B、Al的化合物表现出较强的共价行为4氧化态：B，Al：+3键型：5硼族元素的标准电极电势图：5硼族元素的标准电极电势图：15.2硼615.2.1

单质硼15.2硼615.2.1单质硼7单质的制备（3）氢还原法用氢还原硼化物制备高纯单质硼，可高达99.9%。（2）电解还原法将KBF4在800oC下，于熔融的KCl/KF中电解还原可得到95%的粉末状硼，此法相对成本较低。2BBr3+3H22B+6HBr1373-1573K（4）硼化合物的热分解法（晶态单质硼）1073-1273K钽丝2BI32B+3I2（1）高温下金属还原法（纯度不够）

B2O3+3Mg2B+3MgO

（Li、Na、K、Mg、Be、Ca、Zn、Al、Fe）7单质的制备（3）氢还原法（2）电解还原法2BBr3+3单质结构8同素异形体：无定形硼晶形硼 棕色粉末黑灰色 化学活性高相对惰性他们硬度大，熔点，沸点都很高。α-菱形硼（B12）原子晶体单质结构8同素异形体：无定形硼9

4B+3O22B2O3973K无定形硼具有亲氧性几乎能与所有的非金属反应

（H2除外）2B+3F22BF32B+N22BN可与热的浓氧化性酸反应(不与非氧化性酸反应)

B+3HNO3H3BO3+3NO22B+3H2SO42H3BO3+3SO2有氧化剂存在下可以与强碱共熔

2B+2NaOH+3KNO32NaBO2+3KNO2+H2O与赤热的水蒸气反应生成，放出氢气2B+6H2O2H3BO3+3H294B+3O215.2.2硼的氢化物（硼烷）10

硼烷分类：

BnHn+4

和BnHn+6

B2H6

B4H10

乙硼烷丁硼烷有CH4，但无BH3。最简单的硼烷：B2H6其结构并非如右图所示：乙醚中，BCl3与LiAlH4反应可到纯度较高的乙硼烷。

3LiAlH4+4BCl33LiCl+3AlCl3+2B2H615.2.2硼的氢化物（硼烷）10硼烷分类：其结构并

乙硼烷B2H6的结构11B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。（氢桥）记作：

要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥。乙硼烷B2H6的结构11B：利用sp3B4H10分子的结构12B4H10分子的结构12

乙硼烷的性质13①

自燃高能燃料，剧毒②

水解含硼化合物燃烧火焰呈现绿色乙硼烷的性质13①自燃高能燃料，剧毒②水解含硼化合物燃14③加合反应④被氯氧化⑤

B2H6可与NH3反应，在873K下反应得大分子氮化硼(BN)x,或生成环氮硼烷。3B2H6+6NH3

2B3N3H6

+12H2

结构与苯相似，俗称“无机苯”14③加合反应④被氯氧化⑤B2H6可与NH3反应，在15.2.3氮化硼15

BN与C2是等电子体，性质相似：

BN有三种晶型：无定型(类似于无定型碳)六方晶型

(类似于石墨)

作润滑剂立方晶型(类似于金刚石)

作磨料15.2.3氮化硼15BN与C2是等电子体，性质相15.2.4

硼的卤化物16BX3结构：B：sp2杂化BX3性质：BXXX15.2.4硼的卤化物16BX3结构：B：sp2杂化B17水解：17水解：

三氧化二硼B2O318B(无定形)B2O3O2Mg或Al制备：原子晶体：熔点460C无定形体：软化15.2.5硼的含氧化合物晶体结构：三氧化二硼B2O318B(无定形)B2O3O2Mg或Al19性质：偏硼酸(原)硼酸xB2O3·yH2O多硼酸B2O32HBO22H3BO3+H2O+H2O-H2O-H2O19性质：偏硼酸(原)硼酸xB2O3·yH2O多硼酸B220B：sp2杂化

硼酸H3BO3

结构：20B：sp2杂化硼酸H3BO3性质：21

一元弱酸(固体酸、酸性显示特殊)

与多羟基化合物加合

受热易分解=5.8×10-10性质：21一元弱酸(固体酸、酸性显示特殊)与多羟

硼砂22硼酸根的结构：硼砂22硼酸根的结构：性质：23构成缓冲溶液pH=9.24(20℃)

水解呈碱性

与酸反应制H3BO3

脱水硼砂珠实验：性质：23构成缓冲溶液pH=9.24(20℃15.3铝的化合物242、氧化铝和氢氧化铝

氧化铝：Al2O3α-Al2O3：刚玉,硬度大,不溶于水、酸、碱。γ-Al2O3：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。1、铝的特性亲氧性4Al+3O22Al2O3

rHm=-3351kJ/mol两性2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H22Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe铝热法铝在冷的HNO3和浓H2SO4中发生“钝化”。15.3铝的化合物242、氧化铝和氢氧化铝1、铝25红宝石(Cr3+)

蓝宝石(Fe3+,Fe2+)

黄玉/黄晶(Fe3+)

自然界中有些α-Al2O3晶体透明，但是因含有杂质而呈现鲜明颜色。25红宝石(Cr3+)蓝宝石(Fe3+,Fe2+)黄

-Al2O3硬度小，稳定性差，化学性质较活泼，较易溶于酸或碱中，具有两性。

Al2O3+6H+2Al3++3H2Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-铝酸盐在强热的条件下,α-Al2O3可转变为

-Al2O3。氢氧化铝：Al(OH)3

Al2O3难溶于水，氢氧化铝可通过在铝盐溶液中加氨或碱的方法来制得。

Al2(SO4)3+6NH3+6H2O2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4

2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓

+CO32-+H2O

可用(Al2O3·nH2O)表示，水合氧化铝静止后,可逐渐转变为结晶的偏氢氧化铝AlO(OH)。-Al2O3硬度小，稳定性差，化学性质较活泼，27

在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3-，简便书写为Al(OH)3+3H+

Al3++3H2OAl(OH)3+OH-

[Al(OH)4]-但是，Al(OH)3不溶于氨水、二氧化碳水溶液。Al(OH)3具有两性：见教材p.351图15.5

2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3

→2Na3AlF6+3CO2+9H2O

冰晶石27在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al3、铝的卤化物28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（结构前述）。水解剧烈：AlF3AlCl3AlBr3 AlI3离子键 共价键3、铝的卤化物28离子晶体29用干法合成AlCl3：

潮湿空气中的AlCl3，遇NH3时有NH4Cl生成。白烟为NH4Cl29用干法合成AlCl3：潮湿空气中的Al4、铝的含氧酸盐硫酸铝：Al3+易水解：=10-5.03[Al(H2O)6]3+[Al(OH)(H2O)5]2++H+铝钾30矾(明矾)：Al3+的鉴定：在氨碱性条件下，加入茜素O3H)()OHAl(C234714+红色茜素3NH(s)Al(OH)OH3NHAl43233++++(OH)OHC3Al(OH)226143+4、铝的含氧酸盐硫酸铝：Al3+易水解：=10-5.03[A315、铝的提取：用碱溶液或碳酸钠处理矾土矿。

Al2O3+2NaOH+3H2O→2NaAl(OH)4Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2焙烧过滤，将铝酸钠溶液与不溶的杂质分开，之后通入CO2使生成Al(OH)3沉淀：2NaAl(OH)4+CO2→2Al(OH)3↓+Na2CO3+H2O2NaAlO2+CO2+3H2O→2Al(OH)3↓

+Na2CO3经分离、焙烧得到纯净的Al2O3

。

2Al(OH)3Al2O3+3H2O

2Al2O34Al+3O2

阴极阳极Na3AlF6电解Al纯度大于99%。315、铝的提取：用碱溶液或碳酸钠处理矾土矿。Al2O36、铝和铍的相似性人们发现，在周期表中，一些处于对角线位置的元素性质也呈现出一定的相似性，这种相似关系被称为对角线关系。例如:Be-Al、Li-Mg，B-Si等。二者的单质均为活泼金属，标准电极电势相近,都表现出两性，即能溶于酸也能溶于碱，同时二者又都能被冷、浓硝酸所钝化。二者的氯化物均为双聚体，都是共价化合物。BeO和Al2O3都具有高熔点和高硬度。

解释：造成对角线元素性质相似的原因可能与半径、电荷、极化等因素有关。从左至右，离子的电荷增加，半径减小，使极化力增强。自上而下，半径增大，极化力下降。沿着对角线，这两种效应彼此部分互相抵消，元素体现出相似性。6、铝和铍的相似性人们发现，在周期表中，一些处

第15章硼族元素

Chapter15BoronGroupElements15.4铝的化合物15.3硼的化合物15.2

硼族元素的单质15.1硼族元素概述第15章硼族元素

Chapter1515.1

硼族元素概述34硼族(ⅢA)：5B13Al31Ga49In81Tl价电子构型：ns2np1

价电子数目：3价轨道数目：4

价电子数<价层轨道数-------缺电子原子（元素）成键电子对数<价层轨道数----缺电子化合物例如：BF3，H3BO3。注意：HBF4不是缺电子化合物。硼铝镓铟铊B为非金属元素，Al，Ga，In，Tl是金属元素。15.1硼族元素概述2硼族(ⅢA)：5B13A35缺电子化合物特点：b.易形成双聚物Al2Cl6HFBF3a.易形成配位化合物HBF43缺电子化合物特点：b.易形成双聚物Al2Cl6HF36氧化态：B，Al：+3Ga：（+1），+3 In：+1，+3 Tl：+1，（+3）（惰性电子对效应）

最大配位数：

B：4例：HBF4

其它：6例：Na3AlF6键型：

+3氧化态B、Al的化合物表现出较强的共价行为4氧化态：B，Al：+3键型：37硼族元素的标准电极电势图：5硼族元素的标准电极电势图：15.2硼3815.2.1

单质硼15.2硼615.2.1单质硼39单质的制备（3）氢还原法用氢还原硼化物制备高纯单质硼，可高达99.9%。（2）电解还原法将KBF4在800oC下，于熔融的KCl/KF中电解还原可得到95%的粉末状硼，此法相对成本较低。2BBr3+3H22B+6HBr1373-1573K（4）硼化合物的热分解法（晶态单质硼）1073-1273K钽丝2BI32B+3I2（1）高温下金属还原法（纯度不够）

B2O3+3Mg2B+3MgO

（Li、Na、K、Mg、Be、Ca、Zn、Al、Fe）7单质的制备（3）氢还原法（2）电解还原法2BBr3+3单质结构40同素异形体：无定形硼晶形硼 棕色粉末黑灰色 化学活性高相对惰性他们硬度大，熔点，沸点都很高。α-菱形硼（B12）原子晶体单质结构8同素异形体：无定形硼41

4B+3O22B2O3973K无定形硼具有亲氧性几乎能与所有的非金属反应

（H2除外）2B+3F22BF32B+N22BN可与热的浓氧化性酸反应(不与非氧化性酸反应)

B+3HNO3H3BO3+3NO22B+3H2SO42H3BO3+3SO2有氧化剂存在下可以与强碱共熔

2B+2NaOH+3KNO32NaBO2+3KNO2+H2O与赤热的水蒸气反应生成，放出氢气2B+6H2O2H3BO3+3H294B+3O215.2.2硼的氢化物（硼烷）42

硼烷分类：

BnHn+4

和BnHn+6

B2H6

B4H10

乙硼烷丁硼烷有CH4，但无BH3。最简单的硼烷：B2H6其结构并非如右图所示：乙醚中，BCl3与LiAlH4反应可到纯度较高的乙硼烷。

3LiAlH4+4BCl33LiCl+3AlCl3+2B2H615.2.2硼的氢化物（硼烷）10硼烷分类：其结构并

乙硼烷B2H6的结构43B：利用sp3杂化轨道，与氢形成三中心两电子键。（氢桥）记作：

要点：B的杂化方式，三中心两电子键、氢桥。乙硼烷B2H6的结构11B：利用sp3B4H10分子的结构44B4H10分子的结构12

乙硼烷的性质45①

自燃高能燃料，剧毒②

水解含硼化合物燃烧火焰呈现绿色乙硼烷的性质13①自燃高能燃料，剧毒②水解含硼化合物燃46③加合反应④被氯氧化⑤

B2H6可与NH3反应，在873K下反应得大分子氮化硼(BN)x,或生成环氮硼烷。3B2H6+6NH3

2B3N3H6

+12H2

结构与苯相似，俗称“无机苯”14③加合反应④被氯氧化⑤B2H6可与NH3反应，在15.2.3氮化硼47

BN与C2是等电子体，性质相似：

BN有三种晶型：无定型(类似于无定型碳)六方晶型

(类似于石墨)

作润滑剂立方晶型(类似于金刚石)

作磨料15.2.3氮化硼15BN与C2是等电子体，性质相15.2.4

硼的卤化物48BX3结构：B：sp2杂化BX3性质：BXXX15.2.4硼的卤化物16BX3结构：B：sp2杂化B49水解：17水解：

三氧化二硼B2O350B(无定形)B2O3O2Mg或Al制备：原子晶体：熔点460C无定形体：软化15.2.5硼的含氧化合物晶体结构：三氧化二硼B2O318B(无定形)B2O3O2Mg或Al51性质：偏硼酸(原)硼酸xB2O3·yH2O多硼酸B2O32HBO22H3BO3+H2O+H2O-H2O-H2O19性质：偏硼酸(原)硼酸xB2O3·yH2O多硼酸B252B：sp2杂化

硼酸H3BO3

结构：20B：sp2杂化硼酸H3BO3性质：53

一元弱酸(固体酸、酸性显示特殊)

与多羟基化合物加合

受热易分解=5.8×10-10性质：21一元弱酸(固体酸、酸性显示特殊)与多羟

硼砂54硼酸根的结构：硼砂22硼酸根的结构：性质：55构成缓冲溶液pH=9.24(20℃)

水解呈碱性

与酸反应制H3BO3

脱水硼砂珠实验：性质：23构成缓冲溶液pH=9.24(20℃15.3铝的化合物562、氧化铝和氢氧化铝

氧化铝：Al2O3α-Al2O3：刚玉,硬度大,不溶于水、酸、碱。γ-Al2O3：活性氧化铝，可溶于酸、碱，可作为催化剂载体。1、铝的特性亲氧性4Al+3O22Al2O3

rHm=-3351kJ/mol两性2Al+6HCl2AlCl3+3H22Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H22Al+Fe2O3→Al2O3+2Fe铝热法铝在冷的HNO3和浓H2SO4中发生“钝化”。15.3铝的化合物242、氧化铝和氢氧化铝1、铝57红宝石(Cr3+)

蓝宝石(Fe3+,Fe2+)

黄玉/黄晶(Fe3+)

自然界中有些α-Al2O3晶体透明，但是因含有杂质而呈现鲜明颜色。25红宝石(Cr3+)蓝宝石(Fe3+,Fe2+)黄

-Al2O3硬度小，稳定性差，化学性质较活泼，较易溶于酸或碱中，具有两性。

Al2O3+6H+2Al3++3H2Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]-铝酸盐在强热的条件下,α-Al2O3可转变为

-Al2O3。氢氧化铝：Al(OH)3

Al2O3难溶于水，氢氧化铝可通过在铝盐溶液中加氨或碱的方法来制得。

Al2(SO4)3+6NH3+6H2O2Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4

2[Al(OH)4]-+CO22Al(OH)3↓

+CO32-+H2O

可用(Al2O3·nH2O)表示，水合氧化铝静止后,可逐渐转变为结晶的偏氢氧化铝AlO(OH)。-Al2O3硬度小，稳定性差，化学性质较活泼，59

在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3-，简便书写为Al(OH)3+3H+

Al3++3H2OAl(OH)3+OH-

[Al(OH)4]-但是，Al(OH)3不溶于氨水、二氧化碳水溶液。Al(OH)3具有两性：见教材p.351图15.5

2Al(OH)3+12HF+3Na2CO3

→2Na3AlF6+3CO2+9H2O

冰晶石27在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al3、铝的卤化物60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（结构前述）。水解剧烈：AlF3AlCl3AlBr3 AlI3离子键 共价键3、铝的卤化物