第十三章 硼族元素-学生
② H3BO3 是 Lewis酸，是一元酸。 OH OH B
OH
－
＋ Ｈ2O OH
所以硼酸是一元弱酸。
OH
B OH
OH
＋ H＋
Ka = 5.8 10－10
③ H3BO3 中加入甘油，酸性可增强。 原因是加入的物质可以与 B(OH) 4— 结合成很稳 定的结构单元 B (C3H6O3) 2－
硼酸酯 结构单元B (C3H6O3) 2－ ，消耗了 B (OH)4－ ， 使平衡右移, [ H+ ] 增加。
铝不能同 H2 直接化合， (AlH3)n 在乙醚中制备 3n LiH ＋ n AlCl3 = 过量时，将有Li(AlH4)生成。 ④ 铝和氢氧化物反应放出氢气 2 Al ＋ 2NaOH ＋ 6 H2O = 2 NaAl(OH)4 ＋ 3H2 (AlH3)n ＋ 3n LiCl (AlH3)n是白色的聚合物，当反应混合物中 LiH
13 － 2 － 2 铝的含氧化合物
① Al2O3 主要有两种晶体 α-Al2O3 和 γ-Al2O3 α-Al2O3 刚玉 硬度大， 不溶于水、酸、碱。刚玉中 若含有少许 Cr（III）时， 则显红色，称为红宝石；含 Fe（II，III），Ti（IV）时 显蓝色，称蓝宝石。 γ-Al2O3 化学性质活泼，溶于酸和碱中。 γ-Al2O3 受强热可以转化为α-Al2O3。
三中心两电子氢桥键
端基 H 和 B 之间形成 键（s －sp3 ）； 四个端基 H 和两个 B 形成分子平面。
上方氢原子的 1s 轨道与左边 B 原子的单电子 sp3 杂化轨道以及右边 B 原子的空 sp3 轨道重叠成键；
三中心两电子氢桥键 键能一般为共价键的 一半左右
下方氢原子的 1s 轨道与右边 B 原子的单电子 sp3 杂化轨道以及左边 B 原子的空 sp3 轨道重叠成键；
B12 单元在空间如图所示排布，即为最普通的 一种，α－菱形硼。 每个 B12 单元，与同一层中的 6 个 B12 单元 以三中心二电子键联结。
3. 单质硼的化学性质
(1) 与非金属反应 ① 单质硼常温下与 F2 化合：
2 B ＋ 3F2 = 2 BF3
② 硼在 O2 中燃烧：
4 B ＋ 3O2 = 2 B2O3
④ 3 B2H6 + 6 NH3 = 2 B3N3H6 + 12 H2 环氮硼烷
B3N3H6，称为无机苯，是苯的等电子体。具有环 状结构，分子中原子间的键联关系如图。
N 和 B 均为 sp2 等性杂化。 N
B
N 的单电子杂化轨道与环中的两个硼原子及 环上的一个氢原子成键。 B 的单电子杂化轨道与环中的两个氮原子及环 上的一个氢原子成键。
H3BO3 脱水 制得 B2O3
硼砂和硫酸反应 制硼酸 H3BO3
Mg2B2O5•H2O + 2 NaOH = 2 NaBO2 + 2 Mg(OH)2 4 NaBO2 + CO2 + 10 H2O = Na2B4O7•10H2O + Na2CO3 Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O = 4 H3BO3 + Na2SO4 2 H3BO3 = B2O3 + 3 H2O B2O3 + 3 Mg = 3 MgO + 2 B
第 13 章 硼族元素
13-1 硼单质及其化合物 13-2 铝单质及其化合物 13-3 镓、铟、铊
B 为非金属，Al、Ga、In、Tl 是金属。 常见氧化态：B、Al In 、Ga Tl 最大配位数：B： 4 其它：6 ＋3 ＋1，＋3 ＋1 HBF4 Na3AlF6
硼族元素的最大特征是缺电子元素（所谓缺电子 即最外层电子数小于轨道数），可形成缺电子化合 物。
N 和 B 均为 sp2 等性杂化。 N
B
3 个 N 原子的 2 pz 轨道中有 6 个电子。B 只提供 空的 2 pz 轨道。 于是形成 6 中心 6 电子的 6 。 6
2. 硼烷的结构
最简单的硼烷是 B2H6
B2H6 分子内键联关系
B sp3 不等性杂化
2p 2s sp3 不等杂化轨道
13 － 2 铝单质及其化合物
13 － 2 － 1 铝单质
1 铝的提取和冶炼
铝矾土 Al2O3 分离、焙烧 NaOH Na[Al(OH)4]溶 液 电解 熔融Na3AlF6 通入CO2 调 pH 铝 Al(OH)3 沉淀
较纯净 的Al2O3
Al2O3 + 2NaOH + 3 H2O = 2 Na[Al(OH)4] 2 Na[Al(OH)4] + CO2 = 2 Al(OH)3 + Na2CO3 +H2O 2 Al(OH)3 = Al2O3 + 3H2O Al2O3 = 4 Al + 3 O2
2 硼砂及其它硼酸盐
硼砂： ① 硼砂 Na2[ B4O5(OH)4 ]•8 H2O 是带有结晶水的 四硼酸的钠盐，酸根B4O5(OH)42－的键联关系为： [B4O5(OH)4]2－ B: sp2 杂化 sp3 杂化
② 硼砂晶体在空气中易失去水而风化。受热到 400 ˚C左右，将失去 8 个结晶水和 2 个羟基水， 形成化学式为 Na2B4O7 的无水盐。
③ 其他三卤化硼，水解时生成硼酸和相应的卤化 氢。 BCl3 + 3 H2O —— —— B(OH ) 3 + 3 HCl
④ 路易斯酸性一般为 BI3
＞
BBr3 ＞ BCl3 ＞ BF3
但如果路易斯碱强度弱，则路易斯酸性为 BI3 ＜ BBr3 ＜ BCl3 ＜ BF3
其他价态的卤化硼
B2Cl4 在固相中具有平面构型的分子。 而在气相和液相中具有非平面构型的分子。
② B2O3是硼酸的酸酐，易溶于水生成硼酸 ，粉 末状的B2O3可用作吸水剂: B2O3＋ 3 H2O = 2 H3BO3 (aq) 若水量不充足，如遇到热的水蒸气或潮气时 B2O3 ＋ H2O ( g ) = 2 HBO2 ( g ) 偏硼酸
③ B2O3 是酸性氧化物， 和金属氧化物共熔融，生 成有特征偏硼酸盐熔珠，例如 CoO + B2O3 = Co(BO2)2 CuO + B2O3 = Cu(BO2)2 深蓝色 蓝色
硼烷中有五种键型
硼氢键 硼硼键 氢桥键 B
B－H B－B
H
二中心二电子键
B B B B B
开放的3中心－2电子硼桥键
三 中 心 二 电 子 键
闭合的3中心－2电子硼桥键
B
B
13 － 1 － 3 硼的含氧化合物
1. B2O3 和 H3BO3
B2O3 ： ① B2O3 是最难结晶的物质之一。在红热条件 下硼酸脱水只能得到玻璃态的 B2O3，只有在较 低的温度下、极其缓慢地脱水才能得到 B2O3 晶 体。
④ H3BO3 遇到比它强的酸时，显碱性，如 B(OH)3 + H3PO4 = BPO4 + 3 H2O ⑤ 硼酸的鉴定 在浓硫酸催化作用下，硼酸和乙醇发生酯 化反应生成硼酸三乙酯. 3 C2H5OH + B(OH)3 ——— (C2H5O)3B + 3 H2O 点燃硼酸三乙酯，有绿色火焰。
浓 H2SO4
2. 结构
① BX3 的中心硼原子 采用 sp2 杂化，构型为三角 X B X X 形，为缺电子结构。 ② 中心硼原子一个未参 加杂化的空的 p 轨道与卤素 原子充满一对电子的一个p 轨道，重叠形成大 6 4 键。
3. 化学性质
① BX3 是典型的强的路易斯酸，如： BF3(g) ＋ NH3 ② 将 BF3 通入水中: BF3＋ 3 H2O 进一步反应: BF3 ＋ HF H＋ ＋ BF4－ 氟硼酸 B(OH)3 ＋ 3 HF H3N→BF3 酸碱配合物
② 用 H2 还原三溴化硼制取 B
2 BBr3 + 3 H2 ——— 2 B + 6 HBr
钽丝，高温
③ 分解含硼化合物
2 BI3 ——— 2 B + 6 I2
钽丝，高温
13 － 1 － 2 硼的氢化物 1. 乙硼烷（B2H6）的制备与性质
制备： ① 间接制备法： Mg3B2 + H3PO4 硼烷混合物 B2H6
2 铝单质的性质
① 铝是银白色金属，具有良好的延展性。 ② 铝是活泼金属，可以从其它金属氧化物中置换 出金属 2 Al ＋ Fe2O3 = 2 Fe ＋ Al2O3 (铝热反应)
铝和盐酸反应放出氢气 2 Al ＋ 6HCl = 2 Al ＋ 3H2
③ 在高温下，铝容易同 P、S、Si 等非金属反应 2 Al＋3 S Al2S3
无定形硼不与非氧化性酸作用 （4）有氧化剂存在时，硼与熔融的强碱反应：
2 B ＋ 2 NaOH＋3 KNO3 = 2 NaBO2＋3 KNO2＋H2O
∆
4. 硼单质的制备
① 浓碱分解 硼镁矿， 制取 NaBO2 用 Mg 还 原 B2O3 制取 B
向 NaBO2 的浓溶液中通入 CO2，调 pH，可以浓缩结 晶出硼砂 Na2B4O7•10H2O
13 － 1
硼单质及其化合物
硼单质
13 － 1 － 1
1. 硼的同素异形体
无定形硼 棕色粉末 化学活性高 晶形硼 黑灰色 较惰性
熔点，沸点都很高
2. 硼单质的晶体结构
晶体硼单质的基本结构 单元为正二十面体，12 个硼原子占据多面体的 顶点。我们称这种基本 结构单元为 B12 。 α-菱形硼(B12)结构
这种鉴定金属氧化物的方法叫做硼珠实验。 常见硼珠的颜色： CoO 深蓝色 CuO NiO 蓝色 绿色 Cr2O3 MnO Fe2O3 绿色 紫色 黄色
H3BO3 ： ① H3BO3 具有片层结构，易溶于水。层与层之间 以分子间力联系在一起。因此硼酸晶体有解理性，可 作为润滑剂。
第13章硼族元素
空气中允许的最高浓度10-6（ppm） 3）毒性大 COCl2 光气 HCN 氰化氢 B2H6 1 10 0.1
4）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。 （1） 乙硼烷B2H6 价电子数：3×2 + 1×6 = 12
H H B H H
若 H
B H
则2个BH3之间不结合，且每个B成键后仅 6 e → 不合理！
B：
SP2
杂 化
H3BO3 在水中是Lewis酸，一元酸。 其质子转移平衡与B原子的缺电子性质密切相关： B(OH)3(aq) + 2 H2O(l) H3O+(aq) + [B(OH)4]-(aq)
pK θ =9.2 a
水解离出OH-
H3BO3酸性很弱，但多羟基化合物（如甘露醇、甘 油等）与 H3BO3 反应生成稳定的配合物并使显示强 酸性，从而使滴定法可用于测定硼含量：
晶形硼 黑灰色 硬度大
熔点，沸点都很高
1）硼制备：
钽、钨或氮化硼表面
(1) -菱形硼 12 BI3
══════
800~1100 ℃
B12(C) + 18 I2(g)
(2)无定形硼 Mg2B2O5· 2O + 2NaOH = 2NaBO2 + 2Mg(OH)2 H NaBO2 + CO2 + 10H2O = Na2B4O7· 2O + Na2CO3 10H Na2B4O7· 2O + 2HCl = 4H3BO3 + 2NaCl + 5H2O 10H 2H3BO3 = B2O3 +3 H2O (800 K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800 K)
大学无机化学第13章 硼族元素
硼化物一般具有高的硬度和熔点。
25
二、金属铝
1.物理性质和用途 （1）物理性质 • Al、Ga、In、Tl均为银白色，质软、轻而富有延
展性的金属。 • 铝是一种银白色有光泽的金属，密度2.7g·cm-3，
熔点为930K，沸点为2740K。它具有良好的延展性 和导电性，能代替铜用来制造电线、高压电缆、 发电机等电器设备。
2
§13.1 硼族元素的通性
0
ⅢA Ⅳ硼AB ：以Ⅴ硼A酸盐Ⅵ矿物A存在Ⅶ。A He 氦
2B 3 Al
硼 铝
SC(Ai 铝l2O碳硅A除 属3)l最硼。：NP为以由为广A磷氮于非泛l-O镓金，S键O、属第存3铟外在氧硫位，， 、。CF矿其铊l物余的氟氯以均性铝NA为质矾er 土氩氖金十
4 Ga 镓 Ge镓锗G分a相A：似s与砷Z，n,常SFe称e, A这硒l，三CB种rr等元溴矿素共K生为r 。氪镓
Ga存在于铝矾土和煤中，In和Tl存在于闪锌矿中。 • 地球元素含量（％）：O(46.4)、Si(28.2)、Al(8.3)、
Fe(5.6) 、 Ca(4.2) 、 Na(2.4) 、 Mg(2.3) 、 K(2.1) 、 Ti(0.57)、H（0.14）
14
13-2-1 硼族元素在自然界中的分布
价价原••••I电主1层离 r电/子价缺缺例注((负要特原kM电3子半电电电如意子J3氧子性·+半m径子子子：：数)轨化点子/(po径/数原化BH价m道l数pF-p1合子[m)3)B数层，：物F0缺8电H4、228]有：价0不.387电0子+B14空成电∧3是O子轨轨键子03缺5原。1、15道道电数74.电0子5+38子数3<子等对价化为形配 05电116、数层+缺 多72合位.‖缺成2+子3629轨电中1<物键电缺原价道子心。0(子子电51、1如8层数原键+56.有多037原子+H38轨子(1如孤电[子化B道可0∨8B对子F51、1(，合数形28+487H.]电原3.8+)069成6可物))1子子
无机化学第三版13章PPT课件
.
38
铍和铝的相似性
金属单质
都是易钝化的 都是两性金 都能溶于酸 属
都能溶于碱并 其碱土金属均
放出氢气
非两性
卤化物
无水的三氯化 都是桥连而 物都是共价化 二聚体 合物、沸点低 易升华。
水合卤化物受 热均会发生水 解
氢氧化物
都难溶于水 都为两性氢 氧化物
.
39
13.3 镓、铟、铊
• 13.1镓、铟、铊单质
.
33
氢氧化铝：Al(OH)3
两性： Al(OH)3+ 3H+ Al3+ + 3H2O
Al(OH)3+ OH- [Al(OH)4]在碱性溶液中存在[Al(OH)4]-或[Al(OH)6]3-
AlO
2或AlO
3 3
泡沫灭火器
Al2(SO4)3+6NaHCO3==3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2↑
.
22
脱水
干燥的空气中易风化失水，受热失去结晶水，加 热至300-450℃形成无水硼酸钠。
Na 2B4O7 10H2O 878 B2O3 2NaBO 2 10H 2O
.
23
硼砂的硼砂珠实验
Na 2B4O7 CoO Co(BO 2 )2 2NaBO 2 (蓝色) Na 2B4O7 NiO Ni(BO 2 )2 2NaBO 2 (棕色)
硼的同素异形体
无定形硼
棕色粉末
化学活性大
共同点
晶形硼 黑灰色 硬度大
熔、沸点都很高
.
3
.
4
.
5
硼的化学性质
晶态硼的化学反应活性很低，无定形硼则比较 活泼。常温时，硼能与氟气反应；高温下硼能与 氮气、氧气、硫、氯气、碘等单质反应：
第13章硼族元素
第13章硼族元素一、单项选择题1. 有一淡黄色固体含23%硼(B的相对原子质量为10.81)和77%氯，他是从三氯化硼制得的，0.0516 克此试样在69 ℃蒸发，蒸气在2.96 kPa时占有体积268 cm3，此化合物的化学式是( )A. B4C l4B. B8Cl8C. B12Cl12D. B16Cl162. 硼的成键特征是( )A. 共价性B. 缺电子性C. 多面体性D. 前三者均是3. 硼成键为SP2杂化，且含三个单键， 1 个π46键的化合物是( )A. B2O3B. BF4-C. BO33-D. B2H64. 硼的独特性质表现在( )A. 能形成正氧化态化合物，如BN ，其它非金属则不能B. 能生成大分子C. 能形成负氧化态化合物，其它金属则不能D. 在简单的二元化合物中总是缺电子的5. 在 菱形硼的B12单元中，表现出硼原子是缺电子原子性质的原子个数是( )A. 3个B. 6个C. 9个D. 12个6. 下列关于单质硼化性的描述，错误的是( )A. 常温下不活泼，但高温下可与许多非金属反应B. 与碳相似，炽热的硼可与水蒸气反应C. 可与盐酸反应D. 可与碱反应7. 硼与浓NaOH反应，所得的含硼产物是( )A. NaBO2B. Na3BO3C. B2O3D. H3BO38. 硼与浓硝酸反应，所得的含硼产物是( )A. B(NO3)3B. H3BO3C. BND. B2O39. 乙硼烷( )A. 是强氧化剂B. 是强还原剂C. 很稳定D. 不水解10. 下列对硼酸性质的描述不正确的是( )A. 硼酸是三元酸B. 硼酸是一元路易斯酸C. 硼酸与多元醇反应，生成配合物，使酸性增强D. 硼酸的溶解度小11. 硼酸可缩合成( )A. 链状或环状多硼酸B. 笼状多硼酸C. 蛛网状多硼酸D. 片层状多硼酸12. 在硼酸中加入下列何种物质，可以提高其酸性( )A. NaOHB. H3PO4C. C2H5OHD. 多羟基醇13. 鉴别硼酸根时，可用的物质是( )A. CH3OHB. CH3OCH3C. HOCH2CH2OHD. CH3CHO14. 在H3BO3中加入Na2CO3可制得( )A.Na3BO3B. NaBO2C. Na4B2O5D. Na2B4O715. H3BO3与过量的强碱NaoH作用，可得到( )A. Na3BO3B. NaBO2C. Na4B2O5D. Na2B4O716. 硼砂的水溶液呈( )A，碱性 B. 中性 C. 酸性 D. 弱酸性17. 用盐酸滴定硼砂水溶液至恰好中和时，溶液呈( )A. 中性B. 弱酸性C. 弱碱性D. 强碱性18. 下列关于硼酸结构的叙述错误的是( )A. 硼酸为白色片状晶体，其结构单元为B(OH)3三角形B. 硼原子通过SP3杂化轨道与氧原子成键C. 分子间通过氢键形成接近于六角形的对称层状结构D. 层与层间以范德华力联系19. 在分析化学中，硼砂被用来作标准溶液是因为它________A. 易水解B. 在干燥空气中易风化C. 溶融态时可溶解金属氧化物D. 稳定，易提纯20. 反应H3BO3 + 3 C2H5OH ＝B(OC2H5)3 + 3 H2O (条件浓硫酸，点燃).用于( )A. 硼化物的定性分析B. 硼酸的定量分析C. 两者均是D. 两者均否21. 硼族元素最重要的特征是( )A. 共价性特征B. 缺电子性特征C. 共价性和缺电子性特征D. 易形成配合物和自身聚合的特征22. 硼的缺电子性表现在( )A. 易形成缺电子多中心键及配合物B. 易形成含桥键的化合物C. 易形成不同类型杂化，形成化合物D. 易形成共价化合物23. 硼族元素的原子都属缺电子原子，而硼原子的缺电子性在形成化合物时表现得尤为突出，其原因是( )A. 原子的半径最小，电离能最高B. 原子的半径最小，电负性最大C. 原子的非金属性最强D. 原子半径小，电负性大，有空2p轨道24. 下列化合物属于缺电子化和物的是( )A. BeCl3B. H[BF4]C. B2O3D. Na[Al(OH)4]25. 在硼的化合物中，硼原子的最高配位数不超过4，这是因为( )A. 硼原子半径小B. 配位原子半径大C. 硼与配位原子电负性差小D. 硼原子无价层d轨道26. 下列关于BF3的叙述中，正确的是( )A. BF3易形成二聚体B. BF3为离子化合物C. BF3为路易斯酸D.BF3常温下为液体二、多项选择题1. 下列分子或晶体，何者的结构表现出硼原子的缺电子性( )A. B2O3B. NaBO2C. H3BO3D. H3BO3E. B2H6三、解释简答题1. 说出硼砂作焊药焊接某些金属时的化学原理，并举三例。
第13章 硼族元素
硼氢化钠可由氢化钠与硼酸甲酯的 反应制得： 4 NaH + B （OCH3）3 —— NaBH4 + 3 NaOCH3 其他硼氢化物可由硼氢化钠制得。
硼氢化锂与水激烈反应： LiBH4 + 2 H2O —— LiBO2 + 4 H2 硼氢化钠可以在冰水中重结晶，硼氢 化钾在水中很稳定。
13－1－3 硼的含氧化合物
与闪锌矿共生 在地壳中的质量分数为 6 10－5 %
1 硼单质的晶体结构
13－1 硼单质及其化合物
13－1－1 硼单质
无定形硼为棕色粉末。 晶体硼呈黑灰色，高硬度，高熔点。
晶体硼单质的基本结构单元为正二十面 体，12 个硼原子占据多面体的顶点。
这种基本结构单元称为 B12
B12 单元中，前面 3 个硼原子构成的三角 形，其所在的平面与后面 3 个硼原子构成的三 角形所在的平面互相平行。 B12 单元中，中层 6 个硼原子不在同一 平面内。
硼氢化合物中有 5 种常见键型 B—H H B8 H2 H B1 H1 H B5 B2 H H B9 B6 H H B3 10 个 B10 H H4 B4 H H3 B7 H
硼氢化合物中有 5 种常见键型 B—B H B8 H2 H B1 H1 H B5 B2 H H B9 B6 H H B3 2个 B10 H H4 B4 H H3 B7 H
（2） 在无声放电的条件下，用氢气 还原 BCl3 可以得到乙硼烷： 2 BCl3 + 6 H2 —— B2H6 + 6 HCl
乙硼烷是一种还原性极强的物质，在 （3）在乙醚介质中，使用氢化铝锂还 原 BCl3 可以得纯度较高的乙硼烷。 4 BCl3 + 3 LiAlH4 —— 2 B2H6 + 3 LiCl + 3 AlCl3 空气中自燃： B2H6 + 3 O2 ——— B2O3 + 3 H2O 乙硼烷也能被氯气氧化： B2H6（g）+ 6 Cl2（g）—— 2 BCl3（l）+ 6 HCl（g）
2024年化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素-(含多场合)
化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素-(含多场合)化学竞赛无机化学绝密课件硼族元素摘要：本文主要介绍了化学竞赛中无机化学部分的重要知识点——硼族元素。
通过对硼族元素的概述、性质、化合物以及应用等方面的详细讲解，旨在帮助参赛者更好地掌握这一部分内容，提高化学竞赛成绩。
一、硼族元素概述硼族元素位于元素周期表的第二族，包括硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）和铍（Tl）等元素。
硼族元素在自然界中分布广泛，其中硼和铝是地壳中含量较多的元素。
硼族元素在化学性质上具有一定的相似性，但在物理性质和应用方面存在较大差异。
二、硼族元素的性质1.电子结构：硼族元素的原子结构中，最外层电子数为3个，因此它们在化学反应中容易失去3个电子，形成+3价离子。
2.金属性和非金属性：从上到下，硼族元素的金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
硼和铝具有较强的非金属性，而铟和铍的金属性较强。
3.离子半径：硼族元素的离子半径随着原子序数的增加而增大，这是因为原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
4.电负性：硼族元素的电负性随着原子序数的增加而减小，这是因为原子核对最外层电子的吸引力逐渐减弱。
三、硼族元素的化合物1.氧化物：硼族元素与氧元素形成的氧化物具有多种类型，如硼酸、氧化铝、氧化镓等。
这些氧化物在工业、医药等领域具有广泛的应用。
2.硼化物：硼族元素与金属元素形成的硼化物具有高熔点、高硬度和良好的导电性等特点，如碳化硼、氮化硼等。
3.氢化物：硼族元素与氢元素形成的氢化物在有机合成中具有重要应用，如硼氢化钠、硼氢化铝等。
4.硼酸盐：硼酸盐是一类重要的无机化合物，如硼砂、硼酸铝等。
它们在玻璃、陶瓷、洗涤剂等领域具有广泛应用。
四、硼族元素的应用1.金属铝：铝是硼族元素中应用最广泛的元素，广泛应用于建筑、交通、包装、电力等领域。
铝具有良好的导电性、导热性和轻质等特点，是国民经济的重要支柱产业。
2.硼化合物：硼化合物在农业、医药、化工等领域具有重要应用。
无机化学教学13章硼族元素PPT课件
镓的氧化物包括Ga₂O₃和GaO，它们具有高熔点和稳定性，可用于制备其他镓的化合物。镓的氧化物可以 由金属镓与氧气反应得到。
镓的硫化物和硒化物
镓的硫化物
镓的硫化物包括Ga₂S₃和GaS，它们具有较高的硬度、熔点和导电性。镓的硫化物可以 由金属镓与硫反应得到。
镓的硒化物
镓的硒化物包括Ga₂Se₃和GaSe，它们具有与硫化物类似的性质，如高熔点和导电性。 镓的硒化物可以由金属镓与硒反应得到。
有机镓化合物
有机镓酸酯
有机镓酸酯是一类重要的有机化合物， 它们可以通过酯交换反应制备。有机镓 酸酯在聚合反应中用作催化剂和添加剂 。
VS
其他有机镓化合物
除了有机镓酸酯外，还有许多其他有机镓 化合物，如有机镓醇、有机镓酸盐等。这 些化合物在医药、材料科学和催化等领域 有广泛的应用。
06 铟的化合物
铟的卤化物和氧化物
铟的卤化物
铟与卤素（如氟、氯、溴、碘）反应，生成 相应的卤化物。这些卤化物具有较高的熔点 和沸点，在常温下多为固态。
铟的氧化物
铟与氧气反应，可以生成多种氧化物，如 In2O3和In2O。这些氧化物具有不同的性 质和应用，例如In2O3是一种半导体材料， 可用于制备透明导电膜。
铟的硫化物和硒化物
无机化学的重要性
无机化学在化学学科中占据重要地位 ，是学习其他化学课程的基础。
无机化学在工业生产和科学研究中具 有广泛的应用，如制药、农业、能源 等领域。
02 硼族元素概述
硼族元素的定义
硼族元素
指周期表中第13族（ⅢA族）的元 素，包括硼（B）、铝（Al）、镓 （Ga）、铟（In）、铊（Tl）等元 素。
硼氢化合物和有机硼化合物
硼氢化合物
第13章p区元素一之硼族元素-文档资料
硼族元素
Boron Group Elements
General Indroduction Boron and Compound Aluminum and Compound Ga，In，Tl
硼族元素概述
硼族(ⅢA)：B(boron)，Al(aluminum)，
Ga(gallium)，In(indium)，Tl(thallium)
Al: 铝土矿Al2O3.SiO2，明矾KAl(SO4)2.12H2O。铝矾土Al2O3,
刚玉α-Al2O3 , 冰晶石Na3AlF6。尖晶石，石榴石，粘土。
Ga, In, Tl: 硫化物存在地壳中。
B: 非金属，
Al、Ga、In、Tl: 金属。
General properties
B 价电子结构 2s22p1 Al 3s23p1 Ga 4s24p1 In 5s25p1 144 1.78 Tl 6s26p1 148 1.8
②第四周期元素表现出异样性(d区插入) 例如：溴酸、高溴酸氧化性分别比其 它卤酸(HClO3 ，HIO3)、高卤酸(HClO4， H5IO6)强。 ( ClO /Cl ) 1 . 458 V E 3 2
( BrO /Br ) 1 . 513 V E 3 2 IO /I ) 1 . 209 V E ( 3 2
缺电子化合物特点：
a. 易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成双聚物Al2Cl6
Cl Cl
Al
Cl Cl
Al
Cl Cl
Boron and Compound Boron
硼有多种同素异形体，可以以无定形和晶形硼形式存在， 化学活性明显地取决于纯度、结晶度、细分状态和反映温 度。 无定形硼 晶形硼
第13章--硼族元素
(3) Al(OH)4-+NH4+ — Al(OH)3 + NH3 + H2O
4. 为何BH3不存在，而BF3却稳定存在？
解: 因为BH3是缺电子化合物，不稳定，经过形成B2H6使 B旳缺电子性得到补偿； BF3虽然也是缺电子分子，但是F原子中未参加成键旳P 轨道有孤对电子，能够与B旳空旳P轨道形成离域π键π46 ，补偿了B旳缺电子性质，所以不需要形成二聚体。
三、 硼旳卤化物
BX3旳中心硼原子旳轨道采用sp2杂化，构型 为三角形，为缺电子构造。
X
B
X
X
BX3 是经典旳强旳路易斯酸，如：
BF3(g) ＋ NH3
H3N→BF3
BX3水中发生强烈水解：
BCl3＋3 H2O
B(OH)3＋3 HCl
将 BF3 通入水中: BF3＋ 3 H2O ——B(OH)3 ＋ 3 HF
5. 为何BF3中B-F键能是646kJ/mol, 而NF3中N-F仅为 280kJ/mol 解：BF3分子中存在离域π键π46，即B-F除σ键外还有π键 ，而NF3分子中N-F键是单键； 而且NF3是三角锥形，F原子之间斥力大，使分子稳定性 降低，键能减小，BF3是三角形，F原子间斥力小，分子 稳定，键能增大。
3B2H6+6NH3→2B3N3H6+12H2 xB2H6+2xNH3=2(BN)x+6xH2
二、 硼旳含氧化合物
1 B2O3 和 H3BO3
B2O3 是最难结晶旳物质之一。在红热条件下 硼酸脱水只能得到玻璃态旳 B2O3，只有在较低旳 温度下、极其缓慢地脱水才干得到 B2O3 晶体。
第十三章 p区元素(中)—硼族
p 制备
件
课 酸法： 原理 Mg2B2O5·H2O(硼镁矿) + 2H2SO4 → 2 H3BO3 + 2 MgSO4
化学 虽一步可得到 H3BO3，但需耐酸设备等苛刻条件。
学 大 京 南 2014/7/30 赛黄晶 Danburite：CaB2[SiO4]2
碧玺 Tourmaline：XY3Z6[Si6O18](BO3)3(OH,F)4
理 (蓝色) 原 (淡红棕色) 学
化
京大学 2014/7/30 南
ü 硼化镁
件
理课 硼化镁（MgB2）是一种离子化合物，晶体结构属六方晶系。它是
原 一种插层型化合物，镁层和硼层交替排列。研究人员在 2001 年发
学 现，它在 40 K（相当于 -233℃）会转变为超导体。
化
京大学 2014/7/30 南
化 年发明并推广。自那时以来，很多盐如碳酸钠或氟化钠
大学 被用作助熔剂，继硼砂之后最重要的是磷酸氢钠铵，它
京 是磷酸珠试验的基础。
南
2014/7/30
ü 硼珠实验
课件
Na2B4O7 + CoO → Co(BO2)3 · 2NaBO2 Na2B4O7 + NiO → Ni(BO2)3 · 2NaBO2
学 构成缓冲溶液 pH = 9.24 (20℃)
京大 ü 与酸反应制 H3BO3
2014/7/30 南 ü 脱水
Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O → 4 H3BO3 + Na2SO4
风化脱水 受热脱水
ü 硼珠实验
课件
原理 硼砂珠试验是熔珠试验的一种，是一种传统的金属
学 分析试验，由瑞典化学家永斯·雅各布·贝采利乌斯于1812