無(wú)機(jī)化學(xué)總結(jié)硼族元素

第第17頁(yè)共17頁(yè)無(wú)機(jī)化學(xué)總結(jié)硼族元素?zé)o機(jī)化學(xué)總結(jié)硼族元素?zé)o機(jī)化學(xué)總結(jié)硼族元素一硼單質(zhì)及其化合物制作成員：擺宮澤賈震韋仕富硼單質(zhì)硼單質(zhì)可以分為晶體與無(wú)定形兩大類。晶體硼呈灰黑色硬度極高,導(dǎo)電性差但它的電導(dǎo)率卻隨著溫度的升高而增大從而顯示出與金屬導(dǎo)體的不同。不太純的無(wú)定形硼為棕色粉末。晶體硼單質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)活性較低無(wú)定形硼相對(duì)活潑。硼單質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)晶體硼單質(zhì)基本結(jié)構(gòu)單元為正二十面體,12面體的頂點(diǎn)。a—菱形硼:B12鍵。B12弱。BB84硼單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)常溫下與F2化合：2B+3F2=2BF3在空氣中燃燒放出大量熱：4B+3O2=2B2O3SiO2,P2O5硼在煉鋼過程中可以作為去氧劑。赤熱下無(wú)定形硼與水蒸氣反應(yīng)：2B+6H2O(g)=2B(OH)3+2H2N2,S,_22B+N2=2BN2B+3CI2=2BCI22B+3S=B2S3在高溫下硼也能同金屬反應(yīng)生成金屬硼化物如NbB4,ZrB2,LaB6H2SO4HN03B+3HN03(濃)=B(OH)3+3NO2f2B+3H2SO4(濃)=2B(0H)3+3SO2f有氧化劑存在時(shí)硼與強(qiáng)堿共熔可得到偏硼酸鹽：2B+2NaOH+3KNO3=2NaBO2+3KNO2+H2O硼單質(zhì)的制備工業(yè)上用堿法分解硼鎂礦制取單質(zhì)硼。Mg2B2O5?H2O+2NaBO2=2NaBO2+2Mg(OH)24NaBO2+CO2+10H2O=NaB4O7?10H2O+Na2CO3NaB4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2SO42H3BO3=B2O3+3H2OB2O3+Mg=2B+3MgO用硫酸與硼鎂礦反應(yīng)一步制得硼酸：Mg2B2O5?H2O+2H2SO4=2H3BO3+2MgSO4硼氫化合物稱為硼烷已知的有:B2HqB4Hio,B5H9,B8Hi6,B8Hi8BnHn+620B-B。①乙硼烷

硼氫鍵 B-H、硼硼B(yǎng)2H6BH3Bsp2n乙硼烷的結(jié)構(gòu)：sp3,43道與一個(gè)空軌道。11s1sp31976學(xué)獎(jiǎng)。乙硼烷的性質(zhì)自燃性：乙硼烷就是一種還原性極強(qiáng)的物質(zhì)在空氣中可以自燃B2H6(g)+3O2(g)=B2O3(s)+3H2O(l)水解:B2H6+6H2O=2B(OH)3j+6H2T從上述的反應(yīng)我們知道硼烷類化合物遇水、遇氧氣極不穩(wěn)定容易失效因此在硼烷化合物的儲(chǔ)存與運(yùn)輸過程要在無(wú)水無(wú)氧條件下進(jìn)行。被氯氣氧化：B2H6(g)+6CI2(g)=2BCI3(|)+6HCI(g)乙硼烷的制備：(1)質(zhì)子置換法:Mg3B2+6H+tB2H6+3Mg2+(2)氫還原發(fā):2BCI+6H2tB2H6+6HCI(3)負(fù)氫離子：3LiAIH4+4BCI3t2B2H6+3LiCI+3AICI3硼的含氧化合物①三氧化二硼(又稱氧化硼、硼酸酐)450C硼酸故應(yīng)于干燥環(huán)境下密閉保存防止吸水變質(zhì)導(dǎo)致含量下降。微溶于冷水易溶于熱水中。B2O3(s)+3H2O(I)=2H3BO3B2O3(s)+H2O(g)=2HBO23B2O3+3H2O=B3O3(OH)3B2O3硼酸鹽熔珠例如CuO+B2O3=Cu(BO2)2 藍(lán)色FdO3+3B2O3=2Fe(BO2)3 黃色②硼酸B(OH)3化學(xué)性質(zhì)1?Lewis8_10-10與多元順式羥基化合物反應(yīng)酸性增強(qiáng)3、與單元醇反應(yīng)H2SO4H3BO3+3CH3OH======B(OCH3)3+3H2O4、與強(qiáng)酸時(shí),顯堿性PTCI.C1RNaB02HH-I311PTCI.C1RNaB02HH-I31120Mg2B2Mg2B2O5 H2O四硼酸鈉（硼砂,Borax）（重點(diǎn)）(一）硼砂晶體結(jié)構(gòu)1?四硼酸根[B4O5（OH）4]2-個(gè)B: 另2個(gè)B:sp3BO4氫鍵2.各[B4O5（OH）4]2-成鏈(二）T升高,硼砂溶解度偏硼酸T/C10 50 100S/g/100gH2O1偏硼酸T/C 10 50 100S/g/100gH2O 1、610、652、5 可用重結(jié)晶法提(三)硼砂化學(xué)性質(zhì)1.標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液(重點(diǎn))緩沖原理:[B4O5(OH)4]2-+5H2O=2H3BO3+2B(OH)4-+OH-+H+1:1摩爾比H+或OH-,本身pH20CpH=9、2、制備(BN)xNa2B4O7+10H2O+2NH4Cl=2NaCl+B2O3(g)+4H2O+2BN(四)硼砂珠試驗(yàn)——鑒定金屬離子B2O3、B(OH)3—色的鹽。Na2B4O7+CoOCo(BO2)22NaBO2藍(lán)色3Na2B4O7+Cr2O3——2Cr(BO2)36NaBO2綠色TOC\o“1-5”\h\zCu(BO2)2藍(lán)CuBO2紅Fe(BO2)2綠Fe(BO2)3棕Ni(BO2)2黃棕Mn022B2O3紫色硼的鹵化物B_3(_=ClBrI):B_3:Bsp26鍵能/kJ?mol-1BF3BF3 BCl3BI3室溫下聚集態(tài)：g 熔點(diǎn)/C-127、1沸點(diǎn)/C-100、4鍵級(jí)3 +1鍵長(zhǎng)/pmB-F 結(jié)構(gòu)平面三角形ls-107-46 49、912、791、46

210(正常B-FB-_鍵能B-_613、3456263、6(FI)BCI3、BBr3II64較弱,BI3可忽略U64鹵化物的水解：B_3+3H2O=B(OH)3+3H_(ClBrI)4BF3+3H2O=B(OH)3+3H[BF4]BF3+HF=HFBF3B_3(g)+3H2O(l)=B(OH)3(s)+3H_(g)親核機(jī)理_=Cl,△rG=-157、07kJmol-1<0_=F,△rG=+29、59kJmol-10S、S、,298K,BF3LewisB_3LewisBF3+:NH3=F3BJNH3BF3+HFBF3+HFHBF4氟硼酸,強(qiáng)酸（B_3+_B_4sp2 sp32、 Lewis酸性強(qiáng)弱順序:BF3<BCl3<BBr3BI3若只考慮電負(fù)性:BF3BCl3BBr3BI3若只考慮46強(qiáng)度\:BF3 BCl3BBr3BI32、1:鋁的物理性質(zhì)660、32C,2519C2699g/cm3;因?yàn)殇X的密度較小,所以被廣泛用于制造輕合金,作為飛機(jī)與航天器的材料。而且鋁具有良好的延展性,能代替銅用來(lái)制作電線,盡管其導(dǎo)電性能不如銅,但卻有資源豐富與密度小的優(yōu)勢(shì)。2、2:鋁的化學(xué)性質(zhì)首先要明確鋁的最重要的化學(xué)性質(zhì)在于它具有兩性,即:鋁不僅可以與酸反應(yīng)生成對(duì)應(yīng)的鹽與氫氣(鋁屬于一種活潑的金屬)鋁還可以與強(qiáng)堿(如NaOH)生成偏鋁酸鹽以及氫氣)2AI+6HCl=2AICI3+3H2T2AI+2NaOH+2H2O=2NaAIO2+3H2T鋁在空氣中易于中的氧氣發(fā)生反應(yīng),生成一種致密的氧化膜,可以保護(hù)內(nèi)部的鋁不再與氧氣與水發(fā)生作用,甚至遇到濃硝酸或濃硫酸時(shí)也可以不發(fā)生作用,所以鋁可以用來(lái)做日用器皿的材料。NaCI制器皿中的菜肴容易敗壞就就是這樣的原因。工業(yè)上鋁的制備方法及流程因?yàn)殇X在自然界中大多以氧化物存在于它的礦物里面,所以工業(yè)上通常采取化學(xué)法來(lái)制備單質(zhì)鋁。而鋁礬土就是提取與冶煉鋁的主要原料。制備流程如下:首先用堿浸取鋁礬土,并加壓煮沸,使其中的鋁元素以鋁酸鹽形式存在Al2O3+2NaOH+3H2O=2Na[Al(OH)4]CO2pHAI(OH)32AI(OH)3=AI2O3+3H2OAl203(Na3[AIF6]Al2O31223K下進(jìn)行電解。在陰極上得到金屬鋁。電解反應(yīng)可以表示為:2Al2O3=4AI+3O2f鋁與硼相似,都就是親氧元素,可以與氧氣化合并且放出大量的熱,工業(yè)生產(chǎn)中也可以用該反應(yīng)來(lái)從其她金屬氧化物置換出金屬。我們通常稱其為鋁熱反應(yīng)。例如鋁粉與氧化物粉末的混合物,點(diǎn)燃鎂條引發(fā)反應(yīng):2AI+Fe2O3=2Fe+AI2O33000C將被熔化。這個(gè)反應(yīng)可以用來(lái)焊接損壞的鐵軌。P,S,Si2AI+3S=AI2O3鋁就是不可以直接與氫化合的但就是鋁的氫化物(AIH3)n存在的。制備需要在乙醚的環(huán)境中進(jìn)行,3nLiH+nAICI=(AIH3)n+3nLiCILiH(LiAIH4成、氫化鋰鋁就是重要的還原劑,尤其在有機(jī)反應(yīng)中十分重要。2、3:鋁的含氧化合物AI2O3a—AI2O3AI2O3。a—AI2O3AI(OH)3°a—Al2O3就是其不溶于水,也不溶于酸或堿中。AI2O3AI(OH)3Al2O3a—AI2O3。⑵Al3+AI(0H)3,水中；與之相對(duì)應(yīng)的Al3+NaOHAI(OH)3,而其可以溶于過量的中,生成鋁酸鈉

NaOHNa[AI(OH)4]AI(OH)3氧化物。AI(OH)3+NaOH=Na[AI(OH)4]2、4:鋁的三鹵化物(1)化合物類型:離子化合物有：AIF3(氣體分子為單分子形式存在)共價(jià)化合物有:AICI3,AIBr3,AII3(氣體分子均就是二聚的)二聚分子的結(jié)構(gòu)示意圖(如AICI3)CICICICIAIC3AIsp3AI4一個(gè)三中心四電子鍵晶,左邊的鋁提供一個(gè)電子橋式氯原子提3AIC3二聚分子的形成原因就是鋁原子缺電子結(jié)構(gòu)的原因;AI:1s22S22p63s23p1AIC3液中不能結(jié)晶出它的無(wú)水鹽。無(wú)水三氯化鋁可用干燥的氯氣做氧化劑在高溫下制備 加熱2AI+3C2====2AIC3AIC3物易溶于共價(jià)化合溶劑中。2、5鈹與鋁的相似性致密的氧化膜而鈍化。其她堿土金屬均非鈍化金屬。而且鈹與鋁都就是兩性金屬,即可溶于酸,又可溶于堿。其她的堿土金屬均非兩性。鹵化物BeC24H2O二加熱)=Be(OH)CI+3HO+HCIAIC36H2O=(加熱)=AI(OH》CI+4H2O+2HCIBeC2AIC3華。這就是其物理性質(zhì)BeC2與AIC3BeC2Be雜化,AIC3AIsp3氫氧化物Be(OH)2AI(OH)3可以溶于酸,也可以溶于強(qiáng)堿,其她的金屬的氫氧化物均不就是兩性,不溶于強(qiáng)堿三,鎵銦鉈物理性質(zhì):1.鎵,銦,鉈就是典型的稀有分散元素,很難形成獨(dú)立的礦物,在地殼中更傾向于以硫化物的形式存在,而不就是與氧結(jié)合在一起。1875化學(xué)性質(zhì)。18694、7gcm-35、9~6、0gcm-35、94g-cm-3。傢就是銀白色的軟金屬熔點(diǎn)為29、76°C,在人手中就能熔化而2204C特點(diǎn)傢被用來(lái)制造測(cè)量高溫的溫度計(jì)。鎵的發(fā)現(xiàn)證實(shí)了元素周期的重要性與正確性。銦與鉈的物理性質(zhì)就是相似的?；瘜W(xué)性質(zhì):鎵的化學(xué)性質(zhì)與鋁的很相似,但沒有鋁活潑,其原因也就是鎵的表面有氧化膜,常溫下有些遲鈍。鎵,銦,鉈中只有鎵能與苛性堿溶液反應(yīng)放出氫氣。鎵,銦,鉈都能與非氧化性酸反應(yīng),例如與稀硫酸的反應(yīng)為:2Ga+3H2SO4=Ga2（SO4）3+3H2T2ln+3H2SO4=In2(SO4)3+3H2T2TI+H2SO4=Tl2SO4+H2f2、 鎵銦鉈也都能溶于稀鹽酸但只有加熱時(shí)反應(yīng)速率才比快。它們可HNO3Ga+6HNO3=Ga(NO3)3+3NO2f+3H2OIn+6HNO3=|n(NO3)3+3NO2f+3H2OTI+2HNO3=TINO3+NO2T+H2OGa,ln被氧化到+3價(jià)而鉈只能被氧化到+1價(jià)。傢銦鉈與氯氣及溴的化合在常溫下就可以進(jìn)行在高溫下它們都可以與O2,S,P,As等非金屬單質(zhì)直接化合。氧化性增強(qiáng)GsbO2(白色) In2O3(黃色) Tl2O3(棕色)Ga(OH)3(白色)In(OH)3(白色)Tl(OH)3(紅棕色兩性偏堿兩性弱堿性堿性增強(qiáng).穩(wěn)定性的比較：Ga(OH)3In(OH)3,,Tl(OH)3不存在。不僅+3+3+1物有時(shí)也可以存在而由于惰性電子對(duì)效應(yīng)鉈的+3+1Tl+36s