第六章硼族元素(黃島版)

1、第十六章第十六章 硼族元素硼族元素硼族元素概述硼族元素概述硼的單質(zhì)和化合物硼的單質(zhì)和化合物鋁的單質(zhì)和化合物鋁的單質(zhì)和化合物鎵、銦、鎵、銦、 鉈的單質(zhì)和化合物鉈的單質(zhì)和化合物惰性電子對(duì)效應(yīng)和斜線關(guān)系惰性電子對(duì)效應(yīng)和斜線關(guān)系Boron AluminiumGalliumIndiumThalliumB AlGa In Tl相似性相似性 遞變性遞變性2、氣態(tài)氫化物、氣態(tài)氫化物的通式：的通式：RH33、最高價(jià)氧化、最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)的水化物對(duì)應(yīng)的水化物通式為物通式為H2RO3或或R(OH)3單質(zhì)物性單質(zhì)物性單質(zhì)化性單質(zhì)化性主要氧化態(tài)穩(wěn)定性逐漸增大主要氧化態(tài)穩(wěn)定性逐漸增大熔沸點(diǎn)降低熔沸點(diǎn)降低單質(zhì)密度增大單質(zhì)密

2、度增大非金屬性減弱、金屬性增強(qiáng)非金屬性減弱、金屬性增強(qiáng)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性減弱最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性減弱氫化物的穩(wěn)定性減弱氫化物的穩(wěn)定性減弱2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1+1+3主要氧化態(tài)穩(wěn)定性逐漸減小主要氧化態(tài)穩(wěn)定性逐漸減小1、最外層都有、最外層都有3個(gè)電子，化合個(gè)電子，化合價(jià)主要有價(jià)主要有+3和和+1，易形成共，易形成共價(jià)化合物。價(jià)化合物。硼族硼族(A)：B、Al、Ga、In、Tl價(jià)電子構(gòu)型價(jià)電子構(gòu)型：ns2np1缺電子元素缺電子元素：價(jià)電子數(shù)：價(jià)電子數(shù)價(jià)層軌道數(shù)價(jià)層軌道數(shù)缺電子化合物缺電子化合物: 成鍵電子對(duì)數(shù)成鍵電子對(duì)數(shù)99.95%) 電解電

3、解 B2O3 在在 KBF4 中的融體可得晶態(tài)硼中的融體可得晶態(tài)硼.：無定形硼可用于生產(chǎn)硼鋼。無定形硼可用于生產(chǎn)硼鋼。 硼鋼主要用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)硼鋼主要用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 和核反應(yīng)堆的控制棒和核反應(yīng)堆的控制棒. 前一種用途基于其優(yōu)良的抗沖擊性，前一種用途基于其優(yōu)良的抗沖擊性， 后一種用途基于硼吸收中子的能力。后一種用途基于硼吸收中子的能力。 常溫下不活潑，高溫下活潑常溫下不活潑，高溫下活潑4B + 3O2 2B2O32B + 3Cl2 2BCl3 與硅相似與硅相似2B + N2 2BN 和氧化性酸起反應(yīng)，比硅活潑些和氧化性酸起反應(yīng)，比硅活潑些B + 3HNO3(濃濃) H3BO3 (or B

4、(OH)3) + 3NO2 2B + 3H2SO4(濃濃) 2H3BO3 (or B(OH)3) + 3SO2 和強(qiáng)堿起反應(yīng)和強(qiáng)堿起反應(yīng) 2B + 2NaOH(濃濃)+ 2H2O = 2NaBO2 (偏硼酸鈉偏硼酸鈉) + 3H2 2B + 2NaOH + 3KNO3 = 2NaBO2+ 3KNO2 + H2O (共熔共熔) 分類分類：BnHn+4 和和 BnHn+6 例：例：B2H6 B4H10 乙硼烷乙硼烷 丁硼烷丁硼烷 有有CH4，但無，但無BH4 . 最簡(jiǎn)單的硼烷：最簡(jiǎn)單的硼烷：B2H6HHBBHHHH 如果如果 BH3 分子存在的話，則其結(jié)構(gòu)為分子存在的話，則其結(jié)構(gòu)為 B 還有一個(gè)空

5、的還有一個(gè)空的 2p 軌道沒有參與成鍵，如果該軌道能用來成鍵，軌道沒有參與成鍵，如果該軌道能用來成鍵，將會(huì)使體系的能量進(jìn)一步降低，故從能量來說將會(huì)使體系的能量進(jìn)一步降低，故從能量來說 BH3 是不穩(wěn)定體系是不穩(wěn)定體系. B2H6 中由于所有的價(jià)軌道都用來成鍵，分子的總鍵能比兩個(gè)中由于所有的價(jià)軌道都用來成鍵，分子的總鍵能比兩個(gè) BH3 的總鍵能的總鍵能大，故大，故 B2H6 比比 BH3 穩(wěn)定（二聚體的穩(wěn)定常數(shù)為穩(wěn)定（二聚體的穩(wěn)定常數(shù)為106）.BHHHB：利用：利用sp3雜化軌道，與氫形成三中心兩電子鍵。雜化軌道，與氫形成三中心兩電子鍵。 記作：記作：HHBBHHHH分子間鍵聯(lián)關(guān)系分子間鍵聯(lián)關(guān)

6、系:美國(guó)物理化學(xué)家美國(guó)物理化學(xué)家 W. Lipscomb 關(guān)于硼烷和碳硼關(guān)于硼烷和碳硼烷的研究獲烷的研究獲19761976年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng) 端基上的端基上的H和和B之間形成之間形成鍵鍵(sp3-s). 四個(gè)端四個(gè)端H和兩個(gè)和兩個(gè)B形形成分子平面，中間兩個(gè)成分子平面，中間兩個(gè)H不在分子平面內(nèi)，其連線垂直于不在分子平面內(nèi)，其連線垂直于分子平面，上下各一個(gè)分子平面，上下各一個(gè), 上面的上面的H所成的鍵：所成的鍵：B4H10分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)氫鍵和氫橋鍵有什么不同？氫鍵和氫橋鍵有什么不同？ 氫氫 鍵鍵 氫氫 橋橋結(jié)合力的類型結(jié)合力的類型 主要是靜電作用主要是靜電作用 共價(jià)鍵（三中心二電子鍵）

7、共價(jià)鍵（三中心二電子鍵）鍵鍵 能能 ?。ㄅc分子間力相近）小（與分子間力相近） 較大（小于正常共價(jià)鍵）較大（小于正常共價(jià)鍵）H 連接的原子連接的原子 電負(fù)性大，半徑小的原子，電負(fù)性大，半徑小的原子， 缺電子原子，主要是缺電子原子，主要是B 主要是主要是F、O、N與與H相連的原子的對(duì)稱性相連的原子的對(duì)稱性 不對(duì)稱（除對(duì)稱氫鍵外）不對(duì)稱（除對(duì)稱氫鍵外） 對(duì)對(duì) 稱稱QuestionQuestion：2BMn + 6 H+ B2H6 + 2Mn3+ ： 2BCl3 + 6 H2 B2H6 + 6 HCl ：3 LiAlH4 + 4 BF3 2 B2H6 + 3 LiF + 3 AlF3 3 NaBH4

8、+ 4 BF3 2 B2H6 + 3 NaBF4乙醚乙醚乙醚乙醚火火焰焰呈呈現(xiàn)現(xiàn)綠綠色色含含硼硼化化合合物物燃燃燒燒 B2H6 + CO 2 H3BCO B2H6 + 2 NH3 BH2(NH3)2+ + BH4- - 2 LiH + B2H6 2 LiBH4 2 NaH + B2H6 2 NaBH4 B2H6(g) + 6 Cl2(g) 2 BCl3(l) + 6 HCl rHm= -1376 kJmol-1 B2H6(g) + 3 O2(g) B2O3(s) + 3 H2O(g) -1mr molkJ 2026- H B2H6(g) + 3 H2O(l) 2 H3BO3(s) + 6 H2

9、(g) -1mr molkJ 504.6- H不能由不能由 B 和和 H2 直接化合制得：直接化合制得：B(無定形)B2O3H3BO3O2Mg或Al+H2O-H2OO3HOBBO2H(s)O2B(g)3O4B(s)23233322原子晶體原子晶體：熔點(diǎn)：熔點(diǎn)460 C無定形體：軟化無定形體：軟化3MgO2B3MgOB32B2O32HBO22H3BO3偏硼酸偏硼酸(原原)硼酸硼酸+H2O+H2O (g)-H2O-H2O B2O3 (晶狀) H2O (g) = 2HBO2B2O3 (無定形)3 H2O (l) = 2H3BO3 B2O3和許多種金屬氧化物在熔融時(shí)生成有特征顏色的和許多種金屬氧化物在

10、熔融時(shí)生成有特征顏色的硼珠，可用于鑒定。硼珠，可用于鑒定。CoO + B2O3 = Co(BO2)2 深藍(lán)色深藍(lán)色Cr2O3的硼珠的硼珠 綠色綠色 CuO的硼珠的硼珠 藍(lán)色藍(lán)色MnO的硼珠的硼珠 紫色紫色 NiO的硼珠的硼珠 綠色綠色Fe2O3的硼珠的硼珠 黃色黃色 873K時(shí)，時(shí)，B2O3可與可與NH3反應(yīng)制得氮化硼反應(yīng)制得氮化硼(BN)x，與，與CaH2反應(yīng)生成反應(yīng)生成CaB6。 BN與與C2是等電子體，性質(zhì)相似：是等電子體，性質(zhì)相似： BN有三種晶型：有三種晶型：(1) 無定型無定型(類似于無定型碳類似于無定型碳)(2) 六方晶型六方晶型(類似于石墨類似于石墨) 作潤(rùn)滑劑作潤(rùn)滑劑(3)

11、立方晶型立方晶型(類似于金剛石類似于金剛石) 作磨料作磨料B：sp2雜化雜化OHBOOHHB(OH)3(aq) + 2 H2O(l)= H3O+(aq) + B(OH)4- -(aq)(1) 一元弱酸一元弱酸 (固體酸固體酸) 加合一個(gè)加合一個(gè)OH-離子，而不是給出質(zhì)離子，而不是給出質(zhì)子，符合缺電子結(jié)構(gòu)，為子，符合缺電子結(jié)構(gòu)，為典型的路易典型的路易士酸。士酸。 在在H3BO3中加入甘油中加入甘油(丙三醇丙三醇)，酸性可增強(qiáng)，原因是顯，酸性可增強(qiáng)，原因是顯酸性的機(jī)理發(fā)生了變化酸性的機(jī)理發(fā)生了變化: OH HOCH2 OCH2HOB + HOCH O B C(OH)H + H+ + 2H2O OH

12、 HOCH2 OCH2H3BO3遇到某種比它強(qiáng)的酸時(shí)，有顯堿性的可能遇到某種比它強(qiáng)的酸時(shí)，有顯堿性的可能:B(OH)3 + H3PO4 BPO4 + 3H2O (中和反應(yīng)中和反應(yīng))OH C H2BOH33OH C HR-O C HO C HRRBH C OH C ORRO3HH2RH O C HH O C HRRHOHOBOHH C O HH C O HRR點(diǎn)燃時(shí)點(diǎn)燃時(shí): 硼酸三乙酯燃燒顯硼酸三乙酯燃燒顯火焰火焰)(OBHBOBOH32O-H2O-H3322玻璃態(tài) 濃濃 H2SO4 存在下存在下 H3BO3 與甲醇或乙醇反應(yīng)生與甲醇或乙醇反應(yīng)生成揮發(fā)性硼酸酯，硼酸酯燃燒時(shí)發(fā)出的成揮發(fā)性硼酸酯，

13、硼酸酯燃燒時(shí)發(fā)出的綠色綠色火焰用火焰用來鑒定硼酸根的存在。來鑒定硼酸根的存在。3 C2H5OH + H3BO3 = B(OC2H5)3 + 3 H2O濃濃 H2SO4硼砂硼砂是硼的最主要的含氧酸鹽是硼的最主要的含氧酸鹽, 白色白色, 玻璃光澤玻璃光澤. BOHOOBOHOBOHBOOOH2-BOBOOOOOHHOBBHOOH2- 全世界硼酸鈉鹽的年耗量約占總硼消耗量的全世界硼酸鈉鹽的年耗量約占總硼消耗量的 80 %. 其中一半以上用其中一半以上用于玻璃于玻璃 、陶瓷和搪瓷工業(yè)、陶瓷和搪瓷工業(yè) ，其他應(yīng)用領(lǐng)域包括洗滌劑組分，其他應(yīng)用領(lǐng)域包括洗滌劑組分 (過硼酸鹽）過硼酸鹽）、微量元素肥料、加入防

14、凍劑中做抗腐蝕劑、金屬的焊劑和纖維素材質(zhì)、微量元素肥料、加入防凍劑中做抗腐蝕劑、金屬的焊劑和纖維素材質(zhì)的阻燃劑的阻燃劑. ：Na2B4O710H2O，實(shí)際上結(jié)構(gòu)為，實(shí)際上結(jié)構(gòu)為 Na2B4O5(OH)4 8H2O構(gòu)成緩沖溶液構(gòu)成緩沖溶液 pH=9.24 (20 )(1) 水解呈堿性水解呈堿性(2) 與酸反應(yīng)制與酸反應(yīng)制H3BO34233242742SONaBOH4O5HSOHOBNa(3) 脫水脫水風(fēng)化脫水風(fēng)化脫水受熱脫水受熱脫水硼砂玻璃硼砂玻璃)( 2NaBO)Ni(BONiOOBNa)( 2NaBO)Co(BOCoOOBNa232742232742棕色藍(lán)色Na2B4O7 + MnO Mn(

15、BO2)22NaBO2 綠色綠色 -433-33224542B(OH)BO2H 2OHBO4H O5H(OH)OBNa2B4O7：在實(shí)驗(yàn)室用做標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的基準(zhǔn)物：在實(shí)驗(yàn)室用做標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)酸溶液的基準(zhǔn)物：Na2B4O7 10H2O + 2 HCl = 4 H3BO3 + 2 NaCl + 5 H2O(1) BX3結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： B：sp2雜化雜化 形成離域形成離域 46(2) BX3性質(zhì)：性質(zhì)：B F3B C l3B B r3B I3室 溫 下聚 集 態(tài)ggls熔 點(diǎn) /-127.1-10714649.9沸 點(diǎn) /-9912.591.3210BBr3BCl3BF3BFHF HBFHFBF3HFBO

16、HO3HBFI)Br,Cl,(X 3HXBOHO3HBX34333233323B2O3 + 6HF = 2BF3 (g) + 3H2O BF3 (g) + AlCl3 = AlF3 + BCl3 2 B + 6 HCl = 2 BCl3 + 3 H2OB2O3 + 3 Cl2 + 3 C = 2 BCl3 + 3 CO2B + 3 X2 = 2 BX3 銀白色有光澤金屬，密度銀白色有光澤金屬，密度2.7g/cm3, m.p. 930K, b.p. 2740K，具有良好的延展性和導(dǎo)電性。可用來，具有良好的延展性和導(dǎo)電性?？捎脕碇圃烊沼闷骶?、合金、電器設(shè)備等。制造日用器具、合金、電器設(shè)備等。NaA

17、lO2Cathode reaction (陰極反應(yīng)陰極反應(yīng))Al3+(melt) + 3e- Al(l)Anode reaction (陽極反應(yīng)陽極反應(yīng))2O2-(melt) + C(s,gr) CO2(g) + 4e-4Al3+ (melt) + 6O2- (melt) + 3C(s, gr) 4Al(l)+3CO2(g)Cryolite(冰晶石冰晶石,Na3AlF6) +alumina(氧化鋁，礬土氧化鋁，礬土)，950C melted! (1886)-Al2O3：惰性氧化鋁，剛玉，硬度大，不溶于水、酸、堿。：惰性氧化鋁，剛玉，硬度大，不溶于水、酸、堿。 -Al2O3：活性氧化鋁，可溶于酸

18、、堿，可作催化劑載體?；钚匝趸X，可溶于酸、堿，可作催化劑載體。紅寶石紅寶石(Cr3+) 藍(lán)寶石藍(lán)寶石(Fe3+,Cr3+) 黃玉黃玉/黃晶黃晶(Fe3+)有些氧化鋁晶體透明，有些氧化鋁晶體透明，因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)鮮因含有雜質(zhì)而呈現(xiàn)鮮明顏色。明顏色。 兩性化合物，兩性化合物， 在堿性溶液中存在在堿性溶液中存在Al(OH)4-或或Al(OH)63- 簡(jiǎn)便書寫為簡(jiǎn)便書寫為AlO2-或或AlO33- AlF3 AlCl3 AlBr3 AlI3離子鍵離子鍵 共價(jià)鍵共價(jià)鍵共價(jià)分子共價(jià)分子：熔點(diǎn)低：熔點(diǎn)低,易揮發(fā)易揮發(fā),易溶于有機(jī)溶劑。易溶于有機(jī)溶劑。 易形成雙聚物易形成雙聚物CO32AlCl3Cl3COA

19、l(g)3H2AlCl6HCl(g)2Al2AlCl(g)3ClAl232322332HCl3Al(OH)O3HAlCl323潮濕空氣中潮濕空氣中的的AlCl3硫酸鋁：硫酸鋁：鋁鉀礬鋁鉀礬(明礬明礬)：342)(SOAlOH12)KAl(SO224(g)3CO(s)2Al(OH)OHCO2AlS(g)3H(s)2Al(OH)O6H2S2Al232-233232-2333O3H)()OHAl(C(OH)OHC3Al(OH)3NH(s)Al(OH)OH3NHAl23471422614343233紅色-5.03a25236210 HO)Al(OH)(H O)Al(HKalizarin ; 1,2-d

20、ihydroxyanthraquinone；1,2-Dihydroxy-9,10-anthracenedione 1. 物理性質(zhì)物理性質(zhì)Ga, In, Tl都是銀白色的軟金屬，都是銀白色的軟金屬， 比鉛軟。比鉛軟。m.p.都很低。都很低。Ga熔點(diǎn)熔點(diǎn)29.78， 在手中融化在手中融化, 但但Ga的的b.p. 為為2070，所以液，所以液相存在的溫度范圍最大。相存在的溫度范圍最大。 Hg處于液體的溫度范圍處于液體的溫度范圍: -38 - 356。和非氧化性酸反應(yīng)和非氧化性酸反應(yīng) 2Ga + 3H2SO4 Ga2(SO4)3 + 3H2 (In的反應(yīng)相同的反應(yīng)相同) 2Tl + H2SO4 Tl2

21、SO4 + H2 和氧化性酸反應(yīng)和氧化性酸反應(yīng) Ga + 6HNO3 Ga(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O (In相同相同) Tl + 2HNO3TlNO3 + NO2 +H2O 不能氧化到不能氧化到Tl(III)和堿反應(yīng)和堿反應(yīng)2Ga + 2NaOH + 2H2O 2NaGaO2 + 3H2 兩性兩性 Ga2O3和和Ga(OH)3：兩性偏酸兩性偏酸 Ga(OH)3可溶于可溶于NH3H2O, Al(OH)3 不溶于不溶于NH3H2O, 所所以以Ga(OH)3的酸性比的酸性比Al(OH)3強(qiáng)。強(qiáng)。 In2O3和和In(OH)3幾乎無兩性表現(xiàn)，幾乎無兩性表現(xiàn)，In2O3溶于酸，但不溶溶于酸

22、，但不溶于堿。于堿。 按按Ga(OH)3, In(OH)3, Tl(OH)3順序順序, 越來越易脫水越來越易脫水, 生成生成氧化物氧化物:2M(OH)3 M2O3 + 3H2O 以致于以致于Tl(OH)3幾乎不存在幾乎不存在. Tl2O3(棕黑色棕黑色) Tl2O(黑色黑色) + O2 (加熱加熱) Tl2O易溶于水，形成的易溶于水，形成的TlOH也易溶于水也易溶于水:Tl2O(黑黑) + H2O 2TlOH(黃黃)氫氧化物中氫氧化物中, TlOH是強(qiáng)堿是強(qiáng)堿( 不如不如KOH); Ga(OH)3酸性最強(qiáng)酸性最強(qiáng)。 Tl有有(III)和和(I)的鹽及化合物的鹽及化合物, Ga(I)和和In(I

23、)難生成難生成, 而而Al(I)不存在。不存在。MF3為離子型化合物為離子型化合物, 其余鹵化物為共價(jià)型其余鹵化物為共價(jià)型, b.p.低低, 由于由于惰性電子對(duì)效應(yīng)惰性電子對(duì)效應(yīng), Tl(III)有較強(qiáng)的氧化性。有較強(qiáng)的氧化性。 TlX與與AgX相似相似, 難溶難溶, 光照分解光照分解; Tl(I)與變形性小的陰離與變形性小的陰離子成鹽時(shí)子成鹽時(shí), 與與K+、Rb+等相似等相似, 如如Tl2SO4易溶于水易溶于水, 易成易成礬礬。 BX3、AlX3穩(wěn)定，其余逐漸不穩(wěn)定；穩(wěn)定，其余逐漸不穩(wěn)定； GaXInX TlX 穩(wěn)定性增加；穩(wěn)定性增加； GaCl2 反磁性，無成單電子，因其結(jié)反磁性，無成單電

24、子，因其結(jié)構(gòu)為構(gòu)為Ga(I)Ga(III)Cl4；InCl2情況與之情況與之相同。相同。Ga、In、Tl的氧化物可由單質(zhì)與氧加熱制備的氧化物可由單質(zhì)與氧加熱制備Tl2O3 最容易被還原；最容易被還原；Ga-O體系相似于體系相似于Al-O體系，存在體系，存在 型和型和 型型Ga2O3；Ga(OH)3、 In(OH)3具有兩性，但較弱；具有兩性，但較弱；Tl(OH)3 不存在，但在溶液中有配離子不存在，但在溶液中有配離子Tl(OH)(H2O)5 2+和和Tl(OH)2(H2O)4 +存在存在 。inert pair effect 惰性電子對(duì)效應(yīng)：惰性電子對(duì)效應(yīng)：具有價(jià)電子構(gòu)型為具有價(jià)電子構(gòu)型為s2

25、p0-6的元素，其的元素，其s電子對(duì)不易參與成鍵而常形成電子對(duì)不易參與成鍵而常形成+(n-2)氧化態(tài)的化合物，而氧化態(tài)的化合物，而其其+n氧化態(tài)的化合物要么不易形成，否則就是不穩(wěn)定氧化態(tài)的化合物要么不易形成，否則就是不穩(wěn)定(n:族族數(shù)數(shù))。這是西奇維克。這是西奇維克(sidgwick)最早認(rèn)識(shí)到的。最早認(rèn)識(shí)到的。 同一族中，各元素同一族中，各元素 s電子對(duì)的惰性隨原子序數(shù)的增加電子對(duì)的惰性隨原子序數(shù)的增加而增加，這在第六周期里表現(xiàn)得特別明顯。如：而增加，這在第六周期里表現(xiàn)得特別明顯。如：IIIA族的族的Tl(I)化合物比化合物比Tl(III)化合物穩(wěn)定。化合物穩(wěn)定。inert pair eff

26、ect The inert pair effect, is the tendency of the outermost s electrons to remain unionized or unshared in compounds of post-transition metals. The term inert pair effect is often used in relation to the increasing stability of oxidation states that are 2 less than the group valency for the heavier

27、elements of groups 13, 14, 15 and 16. The term “inert pair” was first proposed by Nevil Sidgwick in 1927. Inert pair effect is a term often used to describe valence electrons in an s orbital penetrating to the nucleus better than electrons in p orbitals making them more tightly bound to the nucleus

28、due to poor shielding effect offered by the inner sub-shells/orbitals and causing bonds involving these electrons to become unfavourable due to the large promotion energy involved. As an example in group 13 the +1 oxidation state of Tl is the most stable and TlIII compounds are comparatively rare. T

29、he stability of the +1 oxidation state increases in the following sequence:2 AlI GaI InI TlI. The same trend in stability is noted in groups 14, 15 and 16. As such the heaviest members of the groups, e.g. lead, bismuth and polonium are comparatively stable in oxidation states +2, +3, and +4 respecti

30、vely.The lower oxidation state in each of the elements in question has 2 valence electrons in s orbitals. On the face of it a simple explanation could be that the valence electrons in an s orbital are more tightly bound are of higher energy than electrons in p orbitals and therefore less likely to b

31、e involved in bonding. Unfortunately this explanation does not stand up. If the total ionization potentials (see below) of the 2 electrons in s orbitals (the 2nd + 3rd ionization potentials), are examined it can be seen that they increase in the sequence: In Al Tl Ga. 對(duì)比周期系中元素性質(zhì)對(duì)比周期系中元素性質(zhì), 發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn): 相鄰兩

32、個(gè)族中，左上右下相鄰兩個(gè)族中，左上右下, , 對(duì)角線元素性質(zhì)相似對(duì)角線元素性質(zhì)相似 對(duì)角關(guān)系。對(duì)角關(guān)系。周期系中如上三對(duì)元素對(duì)角關(guān)系明顯。周期系中如上三對(duì)元素對(duì)角關(guān)系明顯。 對(duì)角關(guān)系主要是從性質(zhì)總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律對(duì)角關(guān)系主要是從性質(zhì)總結(jié)出來的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律, ,可從具可從具有有相似的離子場(chǎng)力相似的離子場(chǎng)力來粗略解釋。來粗略解釋。僅以僅以B和和Si這一對(duì)元素為例列舉如下這一對(duì)元素為例列舉如下: 性質(zhì)性質(zhì)BSi單質(zhì)晶型單質(zhì)晶型原子晶體原子晶體原子晶體原子晶體與與NaOH作用作用NaBO2 + H2Na2SiO3 + H2含氧酸含氧酸弱酸弱酸弱酸弱酸含氧酸鹽含氧酸鹽多數(shù)難溶且多數(shù)難溶且有色，如有色，如“”

33、多數(shù)難溶且有多數(shù)難溶且有色，如色，如“”硼族元素1 解：B、Al的第一電離能比左右元素低的原因是：因?yàn)锽、Al的電子排布式分別為，1s22s22p1, 1s22s22p63s23p1。當(dāng)失去一個(gè)電子后形成較為穩(wěn)定的全空結(jié)構(gòu)，所以電離能相對(duì)左右元素偏低。第2題制備乙硼烷通常有下述三種方法：（1）質(zhì)子置換法：BMn 3H 1/2B2H6 Mn3 （2） 氫化法BCl3 3H2 B2H6 + 3HCl(3)氫負(fù)離子置換法：3LiAlH4 4BF3 2B2H6 3LiF 3AlF33NaBH4 4BF3 2B2H6 3NaBF4乙醚乙醚第3題解：三鹵化硼都是共價(jià)化合物，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低，從BF3BI3順

34、序規(guī)則的增高。 BF3 BCl3 BBr3 BI3mp(K) 146 166 227 316bp (K) 172 285 364 483三鹵化鋁中，僅僅AlF3為離子化合物，溶沸點(diǎn)較高。從AlCl3到AlI3都是共價(jià)化合物，熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較低，且順序增高。BX3的蒸氣均為單分子，而AlCl3、AlBr3、AlI3的蒸氣為二聚體，如： Cl Cl Cl Al Al Cl Cl Cl 第4題NBBNHNHHBHHH第5題： 癸硼烷-14（B10H14）分子結(jié)構(gòu)(1) 價(jià)軌道數(shù)：41011454 10個(gè)B 14H (2)價(jià)電子數(shù) 310 +114 = 44 10B 14H 10個(gè) B-H 2c-2e:

35、2e10=20e 4個(gè) B-H-B 2c-2e: 2e4=8e4個(gè)BBB3c-2e: 2e4=8e2個(gè) B-B-B 2c-2e 2e2=4e2個(gè) B-B 2c-2e：2e2=4e第6題Na2B4O5(OH)48H2O （常寫為Na2B4O710H2O）解：硼酸是一元弱酸，但它在溶液中所顯示的弱酸性不是自身給出質(zhì)子，而是由于溶液中的OH離子中的氧的孤電子對(duì)填入B的空軌道中，即：B(OH)3 + H2O = B(OH)4- + H+這種電離方式正好表現(xiàn)了硼酸的缺電子性，所以是典型的Lewis酸。第7題解： Na2B4O7+H2SO4 + 5H2O = 4H3BO3 Na2SO42H3BO3 B2O3 3H2OB2O33CaF23H2SO4 2BF33CaSO4 3H2O3KBCl33KClBB2O3C3Cl2 2BCl3 3COB2O3 2Al 3H2 B2H6Al2O32Na H2 2NaHB2H62NaH 2NaBH4高溫第8題解：用適量KOH與明礬溶液反應(yīng)，控制pH3.7- 4.7，使Al(OH)3沉