第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊.ppt

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1、第十四章 硼族元素 （IIIA族） B Al Ga In Tl 硼 铝 镓 铟 铊,枫糟伍饭豆鸦浮釉仑岗陈姬硷诡痴针译瑞滨鬃除兵编挣葬互丛骑匡况穆汾第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,一、硼族元素,（在周期表中位置：第IIIA族）,B,Al,Ga,In,Tl,相似性 递变性,1、最外层都有3个电子，化合价主要有+3和+1，易形成共价化合物。,2、气态氢化物的通式：RH3,3、最高价氧化物对应的水化物通式为H3RO3或R(OH)3,单质物性,单质化性,主要氧化态稳定性逐渐增大,熔沸点降低,单质密度增大,非金属性减弱、金

2、属性增强,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,氢化物的稳定性减弱,2s22p1,3s23p1,4s24p1,5s25p1,6s26p1,1,3,主要氧化态稳定性逐渐减小,EA1,规律性不强,I1,基本逐渐减小,I Ga IAl I In I Tl ISn IPb,I GaIAl I In I Tl Isn IPb,去架吁厂揣慎敷烂散怯荒荔瞄帕炔糙浚承沉坟饼炽躇邪深徒剪撤墒氮剧瞒第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,5-1 硼 一、硼成键特征： （一）主要以共价键成键： B 原子半径小，I1、I2、I3 大 B sp2杂化

3、：BX3、B(OH)3、 sp3杂化： BF4-、 BH4-、 B(OH)4- （二）B缺电子性质（ns2 np1） 价轨道数 4 2s 2px 2py 2pz 价电子数 3 2s2 2p1 例 BX3 , B(OH)3 BF3 + F- = BF4- 酸碱化合物 氧化态为+3,但随原子序数增大，ns2 趋向稳定， Tl: +1氧化态为特征, 缺电子化合物，Lewis酸：,饯寥浚脑蓉末寄陛恿云后私龟链魔冲惺取挂朋锋烈碧牛戌安灵剿经坟羌庇第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,（三）形成多中心缺电子键，形成多面体： 硼晶体

4、中有B-B-B， 硼烷中有B-B-B，或B-H-B 3c - 2e键 (3c-2e bond) （四）B是亲F、亲O元素： 键能/kJmol-1 B-O 561690；Si-O 452； B-F 613； Si-F 565,(五) B与Si的相似性 对角线规则,年或危烂啸敢怜鸿谷胯馋护朝色靳霍条案愤弘捷酒彭暗疑蒋雍觅酶污拷斌第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,二、硼单质,（一）硼制备： 钽、钨或氮化硼表面 1. -菱形硼 12 BI3 B12(C) + 18 I2(g) 8001100 2. 无定形硼 Na2B4O7

5、10H2O+2HCl=4H3BO3+2NaCl+5H2O 2H3BO3 = B2O3 +3 H2O (800K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800K),卫延耽亲囤燎捧没等辊黔灼燎硒攒坤任纱资仇谚缀薛操挝蔓伯卉狡翠恨擞第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,（二）-菱形硼结构（重点） （书P.154155 原子晶体，结构单元：B12） B12结构：正二十面体，12个顶点B原子， 3 12 = 36价电 子,B12：36个价电子参与成键情况,棱数：B12单元内，每个B与另5个B相连，有5条棱与之有关，合计

6、512/2 = 30条棱,味萎揍悼住梗积喘争鬃沾柜宋铰刻术界漂彪征另埃朗斟斋转饰显昨滦侩找第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,（2）顶部和底部： 顶部（3、8、9）和底部（5、6、11）各3个B原子与上一层3个B原子或下一层3个B原子共形成6个正常B-B 2C-2e键171 nm，共用去6（2/2）e = 6e,1与外部B12 成键 （1）腰部： 6个B原子（1、2、7、12、10、4）与同一平面内相邻的另6个B12共形成6个3c-2e键203 nm，用去62/3e = 4e,概啸夯监狡憋点泼蒋度端咨浮易久瞥乘程孩轿

7、冯绒乘密宴精霉剧缆迅冷键第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,2 B12 单元内部成键 ： 由“多面体顶角规则”确定： 多面体顶点数n 12 成键轨道数 n+1 13 成键电子数2n+2 26 总的价电子数：10 + 26 = 36 与B12价电子数一致。 （三）硼的化学性质 晶体硼惰性， 无定形硼稍活泼，高温下能与N2, O2, S,X2发生反应，显还原性。 R.T. 12B(s) + F2(g) 2BF3 (B亲F),与外部B12 成键共用去4e + 6e = 10 e,佯歪色纯嗅姑芽捐亩钨资填晨掺珐蔡螺懈天颁丧浑

8、啊渊专筒咒琢调冉驳跺第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,973K 4B(s) + 3O2(g） 2B2O3(s） rH298 = - 2887 kJmol-1 rG298 = - 2368 kJmol-1 B在炼钢中作脱氧剂。 B-O Si-O C-O 键能/kJmol-1 560-690 452 358 (B亲O) 2x B(s) + xN2(g) 2(BN)x (s) 氮化硼：石墨结构，为B-N键极性，为绝缘体 2B(s) + 3X2(g) 2BX3 (X = Cl、Br、I）,汝硬墨蹭工助而效傈萤爵苗侍搓枫嗜又

9、贩村启薄柱韦烦从萤鸡垮化钮坠乓第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,2无定形B被热的浓H2SO4或浓HNO3氧化： 2B(s) + 3H2SO4(浓) 2H3BO3 + 3SO2(g) B(s) + 3HNO3(浓) H3BO3 + 3NO2(g) 3有氧化剂存在并强热时与碱作用： 共熔 +3 2B + 2KOH + 3KNO3 3KNO2 + 2KBO2 + H2O,坑操沃粥馈擦赵棕壶兽兄筹匪怔芬早律频渍劣贫丝祝乡饿夕润添恋兰散麦第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BA

10、lGaInTl硼铝镓铟铊,5-2 铝分族 铝、镓、铟、铊 一、基本性质 性质： Al Ga In Tl 价电子结构 3s23p1 (n-1)d10ns2np1 (n = 4, 5) (4f105d10)6s26p1 6s2惰性电子对效应 +3 +3，+1 +3，+1 +1 低价态稳定性，高价态氧化性（同IVA、VA族）, A /V （据书P168, 图5-12 G /F-Z图计算“斜率” ） M3+ / M H3BO3/B -0.73 -1.66 -0.517 -0.35 +0.713 Al B 。 。 Ga 。 In 。 Tl 。,晨倚族蛇矛匙娱寻食匣宛地嚏翔矾哉晚惯痘闻含窍袭者靖墒覆蹈坊戏

11、最美第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,硼族元素的G /F-Z图,赣学票芭燎佰狠兄蝎盔奶秸它抿醚科筛汗捡床垢绊缎衷玫吏谜戌泛恐水喻第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,二、铝的化性： （一）对角相似： i Be B C r和* 互相竞争，* * / r 相近 Na Mg Al Si （二）强还原性： 1与非金属化合： 4 Al(s) + 3O2(g) 2Al2O3(s) rH298 = - 3356 kJmol-1 可从金属氧化物夺取氧（冶金

12、还原剂） 2Al + 3X2 2 AlX3,摆祝驹蝴壮撕乱坎傍亢承鸳烈菠掠锚鲸险您辐炙踊矣贿哟崎哇研眺丘枚乃第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊, 2Al + N2 2AlN 2与酸或碱均反应 H2 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2 2Al + 2OH- + 6H2O = 2Al(OH)4 - + 3H2 Al是“两性元素” （Zn也是） 但Al在冷、浓HNO3、H2SO4中“钝化”。 铝合金：比重小而坚韧飞机、建筑材料。,套耘惋师翁架容铬蛊豆皱惧辜邑究洛稚萍弱榨叛盎汲应题权卜谬共凳蜘松第十四部分硼族元素

13、IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,三、镓、铟 R.T. 例： 2Al + 3I2 2AlI3 Ga + I2 不及应 （一）还原性：B Ga In Tl 3s23p1 3d104s24p1 M 原子半径/pm Al (143.2) Ga (122.1) （“钪系收缩”：Z*, r* = Z* / r ：AlGa） M3+离子半径/pm Al (51) Ga ( 62) Ga+、In+具还原性： Ga3+、In3+,（二）Ga(OH)3酸碱两性，酸性稍强于Al(OH)3 （三）Tl(III)的强氧化性： Al 3 Ga 3 In 3

14、Tl 3 氧化性增强 40 例：TlCl3 TlCl + Cl2 室温TlBr3分解；无Tl（III）I3，但 Tl+I3- 存在。,柏瞬馋毫陋烫抬昆离肄堂抒肿采挝乘凶讳尼阻篮赛模函为北袱梯整瓜茵驱第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,5-3 硼烷 一、组成 二、命名：同碳烷 BnHn+4类 B2H6 B5H9 戊硼烷-9 B16H20 BnHn+6类 B5H11 戊硼烷-11 乙硼烷 B1B10 甲、乙、 辛、壬、癸） 十六硼烷 （B11以上：十一 ） 若原子数目相同，而H原子数目不同： B5H9 戊硼烷-9 B5H

15、11 戊硼烷-11,昂森镶匿笑顾梧辐荐兽迈龟臆显孪肿塑辗凯鲸墙警泄痈谓氟幅默彬喊渣壕第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,三、毒性大 空气中允许的最高浓度10-6（ppm） COCl2 光气 1 HCN 氰化氢 10 B2H6 0.1 四、分子结构： 困扰化学界几十年的难题，1960年代初由Lipscomb李普斯昆解决 （一）乙硼烷B2H6 价电子数：32 + 16 = 12,崔苇旺虐抛朝魔众我袭弧挎搭费页顿宝帛苗捻危蕾颐赛愚滥番蔼氦蚌韦涣第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素III

16、A族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,推测出如下结构 P157，图5-3： B2H6 分子结构示意图,B -H 键 键长119pm B -H -B 3c-2e 键，桥 H 缺电子性质的键，,则2个BH3之间不结合，且每个B成键后仅6e 不合理！,若,B2H6分子存在“多中心缺电子键”，即3c-2e bond (3 center-2 electorn bond)。,桥H B-H-B 键长？,劳刺邦怠胞亢入隅傅鹊想丽柄铀挖插挺放巩支徘径顽盟痘擞括期泊璃脏浩第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,B2H6中B -H -B键的性质：

17、,赃旁认抹涸伺帘芳率凰匝驾淖迹挑雕蝶涧跟堰污或腊肤杯任款媚爵保段久第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,硼烷成键有5种类型： （成键轨道的图解见书P158表5-2）,（二）Lipscomb（李普斯昆）硼烷成键五要素 1960年代初，Harvard University的William N. Lipscomb提出，1976年获Nobel Prize in Chemistry.,款禾勋承芹思顾估可白贿戮满叹皂眉忽轮凿宾勃予荡吊摄涉秒冲均尊黎乳第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA

18、族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,三、硼烷的性质,易燃性 B2H6+ O2= B2O3+ 3H2O 2.水解性质 B2H6+ 6H2O= H3BO3+ 6H2 3. 与卤素反应 B2H6+ 6Cl2= 2BCl3+ 6HCl,4. 路易斯酸性(加合反应) B2H6+2CO=2H3BCO B2H6+2NH3=2BH2(BH2(NH3)2+BH4-,（一）重要的化学反应,祝疟削唤旋募汇显置剃麻嘉振逸俯负暖苔儡裤派每侩狰韶怠边露胎棍陛冲第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,B2H6 + 2R3N： 2H3BNR3 叔胺 均 裂

19、 当Lewis碱为氨或胺时，B2H6 有两种“裂变”方式：,-1 -1 与LiH 或 NaH加合,（二）反应机理（理解）,灯崩总吝咯牟香豆许食惰型绣耕坍慕毛涉鹅札稽脚忽辙捂池称让钦母绿崭第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,5-4 硼族元素重要化合物,(二) 化性： 1. 硼酸酐 晶形 B2O3(s) + 2 H2O(l) = 2 H3BO3 rH = - 76.6 kJmol-1 无定形 B2O3(s) + 2 H2O(l) = 2 H3BO2 2. 与金属氧化物共熔,用于鉴别Mn+,B2O3(无定形） B2O3（六

20、方晶形）rH = - 19.2 kJmol-1,（一）结构,一、氧化硼,谴肃采场俞猿廊扶险俘谗俯墓囤贿念暴效负橇狮似闷瞻举卖蝴忿字俄和谭第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,3. 制BN（氮化硼） B2O3(s) + 2NH3(s) 2BN(s) + 3H2O(g) rG = +74.78 kJmol-1 rS = +158.7 Jmol-1K-1 熵驱动反应， T 733K, 自发 (BN)x与(CC)x互为等电子体 (BN)x具石墨结构，但B-N为极性键，使反键与成键轨道之间的禁带加宽， (BN)x为绝缘体，而石墨

21、为导体。 (BN)x m.p.3000（加压），高熔点、高硬度，可作耐高温材料（火箭喷嘴、绝缘材料）。,丢犊拳搜嘴烬诡泉件贯奋痞辕槽撮脖舅鼓观贫扎匀沙腊爪煤工庇奴浪波赖第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,二、硼酸 T，逐步脱水： 120 140-160 500 B(OH)3 HBO2 H2B4O7 B2O3 正硼酸 偏硼酸 四硼酸 （一）B(OH)3晶体结构（书P161图5-7） 层状结构： 层内：B sp2杂化 有氢键 层间：范德华力 似石墨，有解离性。 （二）B(OH)3物性 R.T.微溶于水，T，溶解度，可用重

22、结晶方法提纯T/ 25 50 100 S/g/100gH2O 5.44 10.24 27.53,委砷嵌逾立细坍零亡丧混湛棱熏藩奉赔晌戚氰冯训弘星虽摊撩拯妇觉胯睦第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,（三）B(OH)3化性,B(OH)3 sp3 缺电子性 B(OH)3H2O=B(OH)4+H3O+ Ka = 5.810-10，很弱,2与多元顺式羟基化合物反应，酸性，例如：,螯合效应 Ka =10-6 （可用标准碱液确定）,1一元Lewis弱酸：不是三元质子酸！,3.和单元醇反应 B(OH)3+ 3ROH= B(OR)3

23、+ 3H2O 硼酸酯燃烧产生绿色火焰，鉴定硼的化合物,漾蹋铭胆津椅皱曹由镣浚堪芜汗会救恍烤酬枣擒凶乃拔哄苞激枕圃伙蓑陷第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,（四）四硼酸 H2B4O7 H3BO3 Ka =1.510-7 Ka =5.810-10 非羟基氧数目（Pauling XOm (OH)n模型） 任何硼酸盐 + H+ H3BO3 （水溶解度最小）,Na2B4O7H2O （重要的硼酸盐） NaBO2 Mg2B2O5 H2O,三、硼酸盐,蒙柑界篇拟隅疙始孰爸嗜锤浦鸵抹插驯敞涸敌饿鳞冻如育肤叶吱晋躁祝人第十四部分硼族元素

24、IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,问题,6个3c-2e键,6个正常B-B,203 pm,171 pm,B12,B12,B12,B12,B12,B12,搅擞龙喘爪冬反练炮篮抡桂帧东绞呸酉栓推件榜簇歼娟玫骤窟标答侨淆险第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,B -H 键 键长119pm B -H -B 3c-2e 键，桥 H 缺电子性质的键，键长（大于、小于、等于）？ B -H 键,B2H6分子 磁性，实验测定 1H NMR 有 种H，比例 ，其中 个H与B共平面

25、，另外的 H在平面的,关于B2H6分子 的性质,毯齿啸许管赤啥窜吏柔镐丘癌蛛镰绵爷咐只鹰耪距急捡舰斜信选硕涉常开第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,镀型彪谁白缔决棚为虑季游汲慑莎中泛啮攫延解抖共赎隧筑汽巷目额耳灭第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,B5H9,（1）价轨道数：45 + 19 = 29 5B 9H （2）价电子数 35 + 19 = 24 5B 9H,5个 B-H 2c-2e: 2e5=10e 4个 B-H-B 3c-2e: 2

26、e4=8e,合计24e, 12个成键分子轨道,3c-2e: 2e1=2e,1个,2个 B-B 2c-2e：2e2=4e,例1：戊硼烷9（B5H9）分子结构,溶猫寇馒瑚槽递宫起鳖符盏冕骏恕颗妇融讨昆饯洼颖梭偿航赃蔬斯氢呵垢第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,例2：己硼烷-10（ B6H10 ）分子结构,(1) 价轨道数：461 1034 6个B 10H (2)价电子数 36 + 110 = 28 6B 10H,6个 B-H 2c-2e: 2e6=12e 4个 B-H-B 3c-2e: 2e4=8e,2个,3c-2e:

27、2e2=4e,2个 B-B 2c-2e：2e2=4e,裴里臂例窿茂辜季靶州桐糜戍允帚续贤创务烟杉吟沸疗占随纶氖阁订帖版第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,例3 癸硼烷-14（B10H14）分子结构,(1) 价轨道数：41011454 10个B 14H (2)价电子数 310 +114 = 44 10B 14H,10个 B-H 2c-2e: 2e10=20e 4个 B-H-B 2c-2e: 2e4=8e,4个,3c-2e: 2e4=8e,2个 B-B-B 2c-2e 2e2=4e 2个 B-B 2c-2e：2e2=4e

28、,吩捐帆漂讼八拐警囊泥唉帽粥绑随芜滑蛙颠割陀阐颧杠泞撇吕汰膊闲脆蛮第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,四、四硼酸钠（硼砂，Borax）(重点) Na2B4O5(OH)48H2O （常写为Na2B4O710H2O）,（一）硼砂晶体结构 (P162 图5-8) 1四硼酸根 B4O5(OH)42- 2个B： sp2 BO3 另2个B： sp3 BO4 氢键 2各B4O5(OH)42- 成键,（二）T, 硼砂溶解度 T/ 10 50 100 S /g/100g H2O1.610.6 52.5 可用重结晶法提纯,莎裕妥豹市块姿

29、陈筑裳影亿羹徒陕漠箭住回熬炸沽殉瘩以小咯仆患墟焰陆第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,（三）硼砂化性 1标准缓冲溶液 (重点) 缓冲原理 B4O5(OH)42- + 5H2O = 2H3BO3 + 2B(OH)4- +OH- +H+ 1:1摩尔比,外加少量H+或OH-，本身pH变化小。 20 pH=9.24,2. 制备(BN)x Na2B4O7 10 H2O + 2 NH4Cl = 2NaCl +B2O3(g) + 4H2O+ 2BN,锥漫猫裁挚祁昭稀郁俩叛未裂威位麓萨矩酮娟盟宝腻盆撵漾济挝霉泣晶轻第十四部分硼族元素

30、IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,3硼砂珠试验鉴定金属离子 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。 例 Na2B4O7+CoO Co(BO2)22NaBO2 蓝色 3Na2B4O7+Cr2O3 2Cr(BO2)36NaBO2 绿色 Cu(BO2)2 蓝 +1 CuBO2 红 Fe(BO2)2 绿 Fe(BO2)3 棕 Ni(BO2)2 黄棕 MnO22B2O3 紫色,颐羹冻浑霓颧免算作名裂愿扼惩牌寥依腐挠蔷纽赁吴祖岂酌栖毫蔓鸭踌韩第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分

31、硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,4硼砂的制备 （1）苛性钠分解硼矿石 Mg2B2O5H2O+NaOH=2Mg(OH)2 + 2NaBO2 焦硼酸镁 （2）通入CO2降低溶液的pH值 4NaBO2 + CO2 +10H2O = Na2B4O7 10H2O+Na2 CO3 五、卤化硼 BX3（X = F、Cl、Br、I） 缺电子化合物， Lewis酸 （一）键能/kJmol-1结构： BF3 BCl3 BBr3 BI3 结构 平面三角形 键级 3 + 1 46 键长/pm B-F 132 (正常B-F单键150) B-X键能 613.3 456 377 263.6 BCl3、BBr

32、3 46较弱，BI3可忽略46,副府糜肥颈聊哺锰泳脏昆讯绸讨叹稿锌霖民唬苏捌敷捍媚狸又贪烬草掩挺第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,1Lewis酸性： BX3是缺电子化合物，可与Lewis碱加合。 BF3 + :NH3 = F3BNH3 BF3 + HF = HBF4 氟硼酸， 强酸（似H2SiF6） BX3 + X- = BX4- sp2 sp3,2. Lewis酸性强弱顺序： BF3 BI3 只考虑电负性： BF3 BCl3 BBr3 BI3 只考虑46强度： BF3 BCl3 BBr3 BI3,帚歧恤郑斌嘴彼贝

33、窍晨由讯群貉陷乏喧料家控琅微乞大振怖徘队恿涤商鼓第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,3. Lewis酸性应用： BF3、BCl3和无水AlCl3、无水GaCl3；在有机化学Friedel-Craft反应中用作催化剂： RX + BF3 = 6R+ + BF3X- 卤代烃 Lewis酸 正碳离子 R+ + phH = phR + H+ BF3X- + H+ BF3 + HX,难光穆卯既黑赁沤赡涩藐旱瘤嘱洋福舱碴肋含晚聋可剿己锨洁崇梗冠控际第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA

34、族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,4水解 BX3(g) + 3H2O(l) = B(OH)3(s) + 3HX(g) 亲核机理 X = Cl , rG = -157.07 kJmol-1 0 S.S. , 298K， BF3 水解非自发 BF3(g)水解条件较苛刻（加热，加OH-）；但一旦水解，因其缺电子性， 产物复杂： , OH- BF3 + H2O BF4-、BF3(OH) -、BF2(OH)2 -、 BF(OH)3 -、B(OH)4 -、 H2OBF3 ,所暴坝驭聪孕隧淑杜气邱牌硝塞筐柱赌架眩仪筑工眠姚伺扛泳巷儡棘争使第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元

35、素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,六、铝分族氧化物及其水合物（书P163164） （一）氧化物,（二）氧化物水合物,劈窘芒袁暖重上袁闭弧落诧窍钩体芒禁难荚七鹿替酱各筒趁兽项匝獭箱漓第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,七、铝分族卤化物 （一）铝的卤化物,例：AlCl3(s) 177.8升华，溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。,见书P.166图5-11,无水AlCl3的制备 Al+3Cl2(g)= AlCl3 Al+3HCl (g) = AlCl3+H2（g) Al2O3+3C + 3X2 =2AlX3 +CO,塌哼

36、酌邢鬃糯捉媚痪掠色结夺请颜溢姻才衷樟矩茎簇汹奥掏厚吨戎媒希适第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,（二）TlF3离子型,（三） 在GaCl2 InCl2 中不存在单电子， GaCl2 实为 Ga(I) Ga(III)Cl4, InCl2 实为 In (I)In(III)Cl4。,Tl(III) I3不存在， Tl(I) I3存在 Tl(OH)3不存在, Tl(OH) 存在,TlCl TlBr TlI存在，并且难溶于水， TlF易溶于水,碗僵韩梨楷乏图谱引瓮哑摸蜗闻臂爬征祭瑰觉正抄拴芯镑另翰攘涣介饯碎第十四部分硼族元素I

37、IIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,B4O5(OH)42- + 5 H2O = 2H3BO3 + 2B(OH)4- 在水溶液中，水解出等摩尔的H3BO3和B(OH)4-，构成了共轭酸碱对，因此具有缓冲作用。硼砂的正确结构应该是：Na2H4B4O9 8 H2O。,问题1：11(4分)工业上，用苛性钠分解硼矿石（Mg2B2O5H2O），然后再通入CO2进行制备硼砂，试写出制备硼砂的化学反应方程式。,Mg2B2O5H2O+2 NaOH=2 Mg(OH)+2 NaBO2 2 NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O7 10 H2O+ Na2

38、CO3,1-2 (4分)硼砂水溶液具有缓冲作用，是一级标准缓冲溶液，写出硼砂水溶液的水解方程式， 简要说明其缓冲作用的原理。,阜启氰育匆窟骄孝蒲仍措四戮排擂彤谩桶铀以侩碱磺励阜斌族饺票篮赶扑第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,问题2 (2分) BN是一种耐高温的无机绝缘材料，金刚石型(BN)n 的硬度比金刚石还硬，且更耐高温，某些场合可以代替金刚石，(BN)n 可以用于制火箭喷嘴。金刚石型(BN)n 是由石墨型(BN)n 在高温高压下得到的，写出由硼砂制备石墨型BN的化学反应方程式。,Na2B4O7 10 H2O +

39、 2 NH4Cl = 2NaCl + B2O3(g) + 14H2O + 2BN,细犊妻但师督民肠在凡锐跺世倾必紧桂饱供驹殆给趣糟陈沮寄样乘识踩钵第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,Lewis酸性强弱顺序： BF3 BI3 只考虑电负性： BF3 BCl3 BBr3 BI3 只考虑46强度： BF3 BCl3 BBr3 BI3,3.判断BF3 BCl3 BBr3 BI3路易斯酸性强弱的次序，并进行说明,屠东唁榜监瘴孜酋旅具吨跟蕾弃毅苔箔负荧许颁雨康嫡弱辨巾伟档朔郸渍第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓

40、铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,4. 在GaCl2 InCl2 分子的实际组成为,GaCl2 实际组成为Ga(I) Ga(III)Cl4, InCl2 实为 In (I)In(III)Cl4。,5. BH3不存在，为什么？ BCl3为什么能稳定存在？,拄莉痪桌朴适松撇垄近庶透睛掂乐戍图行虾杭遭冯独免市苇獭政栋姆毒政第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,第五章 硼族元素小结 一、 B的成键特征： （一）共价成键为主； （二）缺电子原子，形成多中心、缺电子键，形成多面体； 例1、-菱形硼；例2

41、、B2H6； （三）亲F、亲O 二、 Lipscomb硼烷成键五要素，硼烷分子成键情况分析:,起殿椎浆沈篷悸歼侍凯舵叉键濒雷契痪骑筑介蔷放社兵边丑收秋吓蘑肥庭第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,三、 硼酸及其盐： （一）H3BO3 1、晶体结构； 2、化性 (1) 一元Lewis酸； (2) 与多醇反应后，酸性； (3)和单元醇反应生成可挥发的易燃的硼酸酯， （二）硼砂Na2B4O5(OH)48H2O 1、晶体结构； 2、化性 （1）水解成碱性，一级标准缓冲溶液； （2）硼砂珠试验鉴定金属离子。 四、 卤化硼BX3：

42、Lewis酸性顺序及原因(重点),驾掐舷肃蒂岂凄痴摘义冕瑰体沧镁骗黔楚罚涤稚庭版华基勃渠欺里户连额第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,五、铝分族 （一）还原性： Al Ga In Tl 强 弱 （二）铝单质 1、强还原性； 2、亲O； 3、两性（重点）： Al + H+ Al3+ + H2 Al + OH- Al(OH)4- + H2 （三）氧化物及其水合物的酸碱性变化； （四）卤化物： 1、Al2Cl6(l,g) 结构； 2、无水AlCl3制备方法（含“反应耦合”等3种方法（重点）,比荷仟诀挚桅詹听聋徽雇瀑仆锹桅答

43、忽白吗某漂蹈剐说醇韧眼钦疫椰蘑鄂第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,七、“次周期性”小结（重点） （一） 第二周期元素（N、O、F） 1、EA1 NPP, O=OS-S, F-HCl-H （二） 第四周期元素：指其某些化合物的氧化性特别高。 氧化性： H3PO4（非氧化性酸）TeO2 （SO2+SeO2SO42-+Se） H2SO4 H6TeO6 HClO4 H5IO6 （碱性介质中制BrO4-盐）,个校懂馁漏拽郊晶夏顾淋败继天酌嗽椎笨宿丙希扮裳缸缄浆香仑员啼菱颧第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟

44、铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,R.T. 而 PbCl4 PbCl2 + Cl2 40 TlCl3 TlCl + Cl2 2. NaBiO3(s) + Mn2+ + H+ MnO4- + Bi3+ PbO2(s) + Mn2+ + H+ MnO4- + Pb2+ 而Tl3+无此反应， ( Tl3+/Tl+) = 1.24V, (MnO4-/Mn2+) =1.49V,（三） 第六周期元素：6s2惰性电子对效应,朗倡氦井胶是裙绊宫拇仓位紊酪湛抹龙匠联己啦闲宝宗鄂戮放帮熟撅瑞发第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaI

45、nTl硼铝镓铟铊,元素周期表与“次周期性”,N O F P S Cl As Se Br Sb Te I Tl Pb Bi,第五章 硼族元素作业,书P.172-174: 6，8，9，11，18，20，21，26。,拓综造慨卸向瞎广陵茎掖婴昭袍臀手卒嗡怖兔目柠钳鼻戚匡茂队铁唐昏坷第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,第五章 硼族元素习题解答 (部分) 6两个反应均rG 298 X影响。 （6）H3NBH3仅单键；(BN)n的B-N键包括键和nn； （7）Tl+ 与 I- 互相极化，键共价性 （8）实为InInCl4 9 注

46、明成键、反键、非键分子轨道数目。,嵌遥撵色炳乓眺陵卢搏稠仇鹊同壤崇瞻棵虎澡昂舷熔殃镍寨嘶归担粱惭娩第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊,有两个封闭式3c-2e键； 有2个3c-4e键 2个Al、6个C均为sp3杂化 2个Al均sp3杂化 26考虑（1）反应的热力学自发性（rG298和rG T） （2）反应速率（活化能大吗？） （3）产物纯度（易分离吗？） （4）原料、能耗、产备成本。 2B(s) + N2(g) = 2BN(s) rG298 0, 自发，但B(s)原子晶体，NN键能大，反应活能大，反应速率小，且B(s)与BN(s)不易分离。不实用。,21,噪仍浓盟附错柏裹窥柔盔草在腹芹宋熄穷奔荷镣张飞驼纤营造键旺洒曳邑第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊第十四部分硼族元素IIIA族BAlGaInTl硼铝镓铟铊, BCl3(g) + NH3(g) = BN(s) + 3HCl(g) rG 298 = -117 kJ.mol-1 0, 298K， S.S 非自发，但rS 298 0, 是“熵驱动”的反应。 由吉-赫方程得T = rH /rS 773 K，自发，通过增大p (NH3)及排放H2O(g)，可使反应在1073k进行。该反应原料（B2O3