无机化学16硼族元素
化学竞赛无机化学绝密课件-硼族元素
H B8
B10 H
H H B1
H
H B9 H
B2
B3
H
B6 H
H
两
B4 H
图
H
中
H B5
B7 H
序
号
是
对
应
的
硼骨架相当 于缺少 2个顶点 的正 20 面体。
H
H
H BH
H
B
B
H
H BH
H
H
如图是丁硼烷－10（B4H10） 的键联关系
H
H
H BH
H
B
B
H
H BH
H
H
B－H 键 6 个 B－B 键 1 个 氢桥键 4个
12. 1 硼单质
无定形硼为黄棕色粉末。 晶体硼黑灰色，高硬度， 高熔点。
12. 1. 1 晶体硼的结构 晶体硼单质的基本结构单元为 正二十面体，十二个硼原子占据多 面体的顶点。
正二十面体共 20 个面，每个面 都是正三角形； 每个面角都是五面角；共 12 个顶点。
我们称这种基本结构单元为 B12
B2H6 和 LiH 两者在乙醚介质 中发生如下反应生成 LiBH4
乙醚
B2H6 + 2 LiH ———— 2 LiBH4
乙醚
B2H6 + 2 LiH ———— 2 LiBH4 该反应的关键环节是
H H B + HLi ———
H HBH
－
Li +
H
H
LiBH4 是白色固体，火箭推进剂。
B2H6 和 NH3 以 1：2 混合，高 温下可制得硼氮六环 B3N3H6 ：
四个端基 H 和两个 B 形成 分子平面。
无机化学-第六章-硼族元素
1
3
4
2
5
6
9
8
10
7
11
12
23-мар-22
无机化学
硼的化学性质
晶体硼较惰性
（1）无定形硼较活泼，高温下能与N2、O2、 S、X2发 生反应，显还原性。
R.T. 973K
2B(s) + 3F2(g) ══ 2BF3 4B(s) + 3O2(g) ══ 2B2O3
B-O Si-O C-O 键能/kJ·mol-1 560-690 > 452 > 358
CuBO2
红
Cu(BO2)2
蓝
Fe(BO2)2
绿
Fe(BO2)3
棕
23-мар-22
无机化学
(1) BX3结构：
硼的卤化物
B：sp2杂化
(2) BX3性质：
BF3
室温下 聚集态
g
熔点/( /℃) -127.1
沸点/( /℃) -100.4
23-мар-22
BCl3 g
-107 12.7
BBr3
BI3
23-мар-22
无机化学
硼的制备 ➢ -菱形硼 12 BI3 = B12(s) + 18 I2(g) ➢无定形硼 Na2B4O7·10H2O+ 2HCl=4H3BO3+ 2NaCl+ 5H2O 2H3BO3 = B2O3 + 3H2O (800K) B2O3 + Mg = 3MgO + 2B (800K)
结构： B：sp2杂化
硼酸 H3BO3
引 导 语 ： 心得 体会是 指一种 读书、 实践后 所写的 感受性 文字。 语言类 读书心 得 同 数 学 札 记相近 ；体会 是指将 学习的 东西运 用到实 践中去 。下面 是小编 为你带 来 的 医 生 的 岗前培 训心得 体会， 希望对 你有所 帮助。 从 那 天 起 ，我们 开始了 胸 科 医 院 的 培训， 前三天 的课程 让我懂 得了很 多以前 在书上 学不到 的东西 ，有院 领 导 的 亲 身 经历和 他们的 所见所 闻，对 医院的 故障制 度有了 一定认 识。这 次培训 中 我 学 到 了 很多知 识，但 感触最 深的是 每一位 领导基 本上都 提到一 个要求 ，那就 是 学 习 、 学 习、再 学习。 一刻也 不能放 松，不 仅要钻 研本专 业的知 识，还 要了解 其 他 专 业 的 知识， 比如说 我自己 ，就应 该多了 解医学 影像诊 断及技 术等方 面的知 识 ，这样 有利于 我提高 工作效 率与质 量。此 外，就 是希望 能尽快 地进入 工作状 态， 做 好 思 想 意 识的转 变，从 受者转 变成施 者。我 认为我 在这方 面做得 也比较 到位， 经 过 学 习 和 互动， 感觉现 在也慢 慢走上 正轨了 ，希望 我们能 脚踏实 地的工 作，养 成 良 好 的 工 作与生 活习惯 ，为自 己积累 资本、 为医院 创造价 值。 通 过 第 四和 第 五 天 的 培 训我明 白了什 么是沟 通，沟 通就是 人们在 互动过 程中通 过某种 途径将 一 定 的 信 息 从发送 者传递 给接收 者，并 获得理 解的过 程，双 方互动 的过程 。我们
第十六章-硼族元素PPT课件
-0.34
Tl3+ 1.25 Tl+ -0.336 Tl 1.36 TlCl -0.557
Tl(OH)3 -0.05 TlOH -0.344 Tl
Tl3+的化合物具有强氧化性
Tl+.的化合物特别稳定
8
§16-2 硼及其化合物
2-1 硼在自然界的存在
——以硼酸盐的形式存在
主要矿有：
硼砂—— Na2B4O7·10H2O
27
B2H6的结构由美国化学家—— 利普斯科姆（Lipscomb,W.N.）提出：
1949年后，利普斯科姆开始对硼烷、碳硼烷及其一系列 衍生物进行系统研究。关于硼烷的结构，早在半个世纪前
曾有人做过研究，但都未能真正解释明白硼烷及其衍生物 组分的多样化结构的复杂性。
利普斯科姆利用低温X 射线衍射方法等测定了多种硼烷 结构。根据他测定的结果，硼烷分子具有代表性的结构是
BF3 + F- BF4-
B(OH)3 + OH- [B(OH)4]单质硼和B化合物中还能形成多中心键
3c-2e 键 、 sp2杂化的硼化合物中的大键。
.
11
③ 多面体习性
——晶态B和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片， 形似笼状或巢状等结构。 这种多面体的习性同它能形成多种类型的键有关。
巢图状16硼-3 烷-结菱形构硼的结构
中除外向B—H键以外的其它类型的化学键。
键型
所用轨道数 所用电子数 键数
B—B
2
2
y
B—H—B
3
2
s
开口B—B—B
3
2
闭合B—B—B
3
t 2
B—H
2
2
硼族
Na 2B4O7 NiO Ni(BO2 )2 2NaBO2 (棕色)
3.硼的卤化物
• 结构： B：sp2杂化 • BX3性质： BF3
X
B
X
BCl3 BBr3 l -46 91.3 BI3 s 49.9 210
X
室温下 g g 聚集态 熔点/℃ -127.1 -107 沸点/℃ -100.4 12.7
④ 被氯氯化
B2 H6 (g) 6Cl2 (g) 2BCl3 (l) 6HCl
r H -1376kJ mol
m
-1
2.硼的含氧化合物
① 三氧化二硼 B2O3
结构：原子晶体：熔点460C
无定形体：软化 B(无定形)
O2
Mg或Al +H2O -H2O
B2O3
H3BO3
水解：
BX3 3H2O H3BO3 3HX (X Cl,Br,I)
4BF3 3H2 O H3 BO3 3H[BF 4]
BF3 HF HF BF3
卤素的电负性为F>Cl>Br>I,但为什么卤化硼接受电 子对能力的次序为BF3<BCl3<BBr3<BI3? 除配位原子的电负性影响卤化硼分子接受电子对的 能力外，还有其他因素： 1 离域p键的形成降低了B原子进一步接受外来电子 的能力，BX3中B原子利用空的2p轨道和卤素原子形 成Π46大p键，降低了该空轨道接受电子对的能力。 而F半径最小，I半径最大，因此大键强度为 BF3>BCl3>BBr3>BI3，所以BI3最易接受外来电子。 2 卤化硼接受外来电子对后分子构型将由平面三角形 变为四面体，构型的转化需要一定的能量。卤化硼 构型改变能大小顺序为BF3>BCl3>BBr3>BI3。
第十六部分硼族元素教学-精选
TI(Ⅲ)化合物有较强氧化性。TI(Ⅰ)化合 物稳定，具有较强的离子键特征。
3.电离能反常： I1(Ga)>I1(AI),Ga有3d10；
硼酸盐比硼酸稳定，除碱金属盐外， 多数金属的硼酸盐难溶于水。
硼砂（Na2B4O7·10H2O） 结构
2OH
O BO
HO B
O
B OH
OB O
OH
2个BO3原子团和2个BO4原子团通过公用 角顶氧原子而联结成 Na2B4O5(OH)4·8H2O
硼砂水溶液显碱性，具有缓冲作用。
B4O5(OH)42+5H2O=2H3BO3+2B(OH)4-
一、自然界分布 二、硼族元素的单质 三、硼的氢化物 四、卤化物 五、含氧化合物
硼：硼酸盐，如硼砂Na2B4O7·10H2O， 硼镁矿Mg2B2O5·H2O.
铝：铝矾土矿，主AI2O3·XH2O
镓、铟、铊：均无单独矿物，以杂质形 式共生于其它矿中。
1.硼
无定形硼：棕色粉末，性质活泼 晶态硼：原子晶体,黑灰色,熔沸点高,硬度大, 不活泼.导电率随温度升高而增高.以B12正二十 面体为基本结构单元形成许多变体.
③与多羟基化合物的反应-生成强酸
CH2-OH
CH2-O
O-CH2
B(OH)3+2CH-OH
HO-CH
B CH-OH+H++3H2O
CH2-OH
CH2-O
0-CH2
H3BO3的鉴 定
无机化学第十六章 硼族元素
第十六章硼族元素1.硼 单质 硼烷 硼的含氧化合物 硼与硅的相似性2.铝 Al2O3的两种变体 铝盐 §本章摘要§3.镓铟铊Tl(III)的氧化性§1.硼 一.单质 黄棕色固体，高硬度，高沸点1. 制备和Si制备相比较 用Mg或Al 还原B2O3，相当于用C还原SiO2 B2O3 + 3Mg --- 3MgO + 2B (高温) 用H2还原三溴化硼，相当于用H2还原SiCl4 2BBr3 + 3H2 --- 2B + 6HBr (W丝, 高温) 2. 硼的反应 常温下不活泼，高温下活泼 4B + 3O2 --- 2B2O3 2B + 3Cl2 --- 2BCl3与硅相似 2B + N2 --- 2BN (均在高温下进行) 和氧化性酸起反应，比硅活泼些 B + 3HNO3(浓) --- H3BO3 + 3NO2 和强碱起反应 2B + 2NaOH(浓) + H2O ---2NaBO2 + 3H2(气体) (偏硼酸钠) 二硼烷 硼氢化合物虽没有碳氢化合物种类多, 但远比硅烷多. 其结构比烷烃、硅烷复杂.1. 结构 最简单的硼烷，理应是BH3, 但结构研究表明它的分子式是B2H6, 分子间键联关系: 2. 乙硼烷制备质子置换法: 相当于Mg2Si和盐酸反应制备SiH4。
还原法: 4BCl3 + LiAlH4 --- 2B2H6 + 3LiCl + 3AlCl3相当于SiCl4和LiAlH4反应制SiH4。
端基上的H和B之间形成σ键(sp3-s). 四个端H和两个B形成分子平面，中间两个H不在分子平面内，其连线垂直于分子平面，上下各一个, 上面的H所成的键共用价电子44个3. 乙硼烷的性质1°稳定性 B2H6 ----B + H2 B2H6要在100℃以下保存，稳定性不如硅烷。
2 °还原性 B2H6 + 3O2 --- B2O3 + H2O 自燃 属高能燃料，但毒性极大，不易储存。
16第十六章 硼族元素
R-
CH
C H H3H 2O
R'
R'
R
R' R
H C O H HO
OH H O C H
B
H C O H HO
HOCH
R'
R'
第十六章 硼族元素
如：与甘油反应——生成强酸
C H 2-O H
C H 2-O
O -C H 2
B (O H )3+2C H -O H H O -C H BC H -O H+H ++3H 2O
沸点/K 173 286 364 483
均共价化合物，蒸气分子为单分子。
第十六章 硼族元素
1. 分子结构：平面三角形
B采取sp2杂化：
分子内含有
6 4
：未参与杂化的p空轨道与
3个X原子的充满电子的p轨道肩并肩重叠
形成
缺电子分子；BX3均为共价化合物，分子 晶体。
第十六章 硼族元素
2. 主要性质(缺电子分子的性质) (1) 均路易斯酸
1. 共价性：硼所有化合物均为共价化合物。 2. 缺电子性：易与电子对给体形成σ配键 （B F 4），易形成多中心键（例：3c-2e）。 3. 多面体特性：晶体硼和硼的许多化合物 为多面体。
二、单质硼 1. 同素异形体：
第十六章 硼族元素
无定形硼：棕色粉末，反应活性较高
晶形硼：原子晶体，黑灰色，硬度高、电阻
C H 2-O H
C H 2-O O -C H 2
iv. 与醇发生酯化反应：H3BO3的鉴定
H 3 B O 3 + 3 C 2 H 5 O H 浓 H 2 S O 4 B ( O C 2 H 5 ) 3 + 3 H 2 O
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。
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第十六章 硼族元素
1． 下表中给出第二、三周期元素的第一电离能数据（单位kJ ·mol 1-）试说明B,Al 的第
一电离能为什么比左右两元素的都低？
形成全充满的稳定结构。
2． 在实验室中如何制备乙硼烷，乙硼烷的结构如何？ 答：氢负离子置换法：
3LiAlH 4+4BF 3−−→−乙醚2B 2H 6+3LiF+3AlF 3
3NaBH4+4BF3−−
→−乙醚
2B 2H 6+3NaBF 4 B 2H 6 的结构见课本P 778
3． 说明三卤化硼和三卤化铝的沸点高低顺序，并指出蒸汽分子的结构。
答：三卤化物的熔沸点顺序见课本P780
三卤化硼的蒸气分子均为单分子，AlF 3的蒸气为单分子。
而AlCl 3的蒸气为二聚分子，其结构见课本P781
4． 画出B 3N 3H 6（无机苯）的结构。
答：
5． B 10H 14的结构中有多少种形式的化学键？各有多少个？ 答：B 10H 14的结构
6． 为什么硼酸是一种路易斯酸？硼砂的结构应怎样写法？硼砂水溶液的酸碱性如何？ 答：硼酸为缺电子化合物，中心原子B 上还有一个空的p 轨道，能接受电子对，因而为路易斯酸；
硼砂的结构式见课本P787； 硼砂水溶液显强碱性。
7． 试用化学反应方程式表示从硼砂制备下列各化合物的过程：
（1）H 3BO 3 (2) BF 3 (3) NaBH 4
答：将硼砂浓溶液与浓硫酸作用后冷却得H 3BO 3
4233242454243])([SO Na BO H O H SO H OH O B Na +=++；
8． 怎样从明矾制备(1) 氢氧化铝，（2）硫酸钾，（3）铝酸钾？写出反应式。
答：将明矾KAl （SO 4）2 12H 2O 溶于水，加入适量KOH 溶液得到Al （OH ）3沉淀；
Al 3++3OH -=Al （OH ）3↓
过滤蒸发浓缩即得到K2SO4
将Al（OH）3与KOH作用得无色溶液，蒸发浓缩后即得到KAlO2
9．写出下列反应方程式：
（1）固体碳酸钠同氧化铝一起熔烧，将熔块打碎后投入水中，产生白色乳状沉淀？
（2）铝和热浓NaOH溶液作用，放出气体；
（3）铝酸钠溶液中加入氯化铵，有氨气产生，且溶液中有乳白色凝胶状沉淀；
（4）三氟化硼通入碳酸钠溶液中。
答：（1）Na2CO3+Al2O3=2NaAlO2+CO2↑
NaAlO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaOH
（2）2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2
（3）Na[Al(OH)4]+NH4Cl=Al(OH)3↓+NH3↑+NaCl+H2O
（4）8BF3+3Na2CO3+3H2O=2Na Al(OH)4+3H2↑
10．在金属活动顺序表中Al在Fe之前，更在Cu之前，但Al比Fe抗腐蚀性强，这是为什么？Cu可以和冷的浓硝酸反应，而Al却不能，这是为什么？
答：Al虽然是活泼金属，但由于表面上覆盖了一层致密的氧化物膜，使铝不能进一步同氧和水作用而具有很高的稳定性。
在冷的浓硫酸和浓硝酸中，铝的表面被钝化而不发生作用。
11．硫通铝在高温下反应可得到Al2S3，但在水溶液中Na2S和铝盐作用，却不能生成Al2S3，为什么？试用化学反应方程式表示。
答：Al2S3+H2O=Al（OH）3↓+H2S↑
12．讨论氮化硼在结构上和石墨的异同点，在性质上与氮化铝、碳化硅的异同点。
答：氮化硼的结构上与石墨一样。
13．说明InCl2为什么式反磁性物质？TlI3为什么不能稳定存在？
答：InCl2化合物是由In+和In3+构成，即InCl2可以写成In[InCl4]，In+和In3+都无单电子，因而InCl2是反磁性的。
TII3不能稳定存在可以由“惰性电子对效应”解释。
14．已知ϕθ
Tl
Tl/+= —0.34V，ϕθ+
+Tl
Tl/
3
= 1.25V，计算ϕθ
Tl
Tl/
3+
之值，并计算298K时
3Tl+(aq) 2Tl + Tl3+(aq)反应的平衡常数。
解：由
θ
ϕ
θ
ϕ
θ
ϕ
TI
TI
TI
TI
TI
TI/
/
3
2
/
3
3
+
+
+
+
=
+
解得
θ
ϕ
TI
TI/
3+=0.72V
15．Tl（Ⅰ）的化合物和Ag(I)的化合物有哪些相似形，并说明原因。
答：I+和Ag+的半径相似，电荷相同，极化能力相近，因而两者化合物有相似之处；
（1）化合物的难溶性
TICl和AgCl 均为白色难溶化合物，TI2S，Ag2S均为难溶化合物
（2）TICl和AgCl等卤化物见光易分解
它们也有许多不同之处，如：
（1）氢氧化物稳定性不同
AgOH室温下不稳定，易分解为Ag2O，而TIOH较稳定，TIOH溶液为强碱，与KOH 相似。
（2）Ag+易生成稳定配合物，而Tl+不易生成稳定配合物。
（3）Ag+有较强的氧化性，而Tl+有一定的还原性。
Tl+可以代替K+成矾，而Ag+则不能。
16．填空： 2
（1）
7
9
答（1）1.Ga2O3 2.GaCl3 3.Ga(NO3)3 4. Ga2S3 5.通电 6.OH-7.Ga(OH)3（2）1.TlI 2.Tl2CO3 3.TlOH 4.Tl2SO4 5.TlCl 6.Tl2O 7.Tl2S 8.Tl2O39.TlCl3
17．非金属单质在常温常压下的存在状态有哪些规律？这些非金属单质的结构有哪些特点？
答：非金属单质在常温常压下的存在状态基本上是气态和液态，固态很少。