第16章-硼族元素

合集下载

元素化学——硼族

元素化学——硼族
的偏硼酸: B2O3 + 3H2O == H3BO3 B2O3 + 3H2O(水蒸气) == 2HBO2
32
硼酸
罕见的固体酸。 H3BO3 在水中是一元酸。 其质子转移平衡与B原子的缺电子性 质密切相关:
θ B(OH)3(aq) + 2 H2O(l) == H3O+(aq) + [B(OH)4]-(aq) pK a 9.2
③ 氧化物的熔点和硬度都很高(Al2O3刚玉); ④ 卤化物均有共价型; ⑤ 盐都易水解,高价阴离子的盐难溶,如 AlPO4;
12
硼与硅的相似性
① B-O、Si-O键能很大,自然界均以含氧化合物形式存
在; ② 单质易与强碱反应; ③ 由于B-B和Si-Si键能较小,烷的数目比碳烷烃少得多, 且易水解、容易自燃; ④ 卤化物易水解,均为Lewis酸; ⑤ 易形成多酸:如:Na2B4O7、Si6O1812-。
pKaq 值表明 H3BO3 的酸性极弱,不能直接用 NaOH 滴定。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,从而可用滴定法测定硼含量
33
硼酸
OH HO—B + HO—CH2 HO—CH HO—CH2 O—CH2 B C(OH)H + H3O+ + H2O O—CH2
以杂质形式与其它矿物共生,镓存在于铝矾土矿、煤矿中,铟 和铊存在于闪锌矿中。
25
单质的制备方法
酸法 Mg2B2O5· H2O(硼镁矿) + 2H2SO4 == 2 H3BO3 + 2 MgSO4
虽一步可得到 H3BO3,但需耐酸设备等苛刻条件。
26
单质的制备方法
碱法
Mg2B2O5· H2O + 2 NaOH == 2 NaBO2 + 2 Mg(OH)2 (浓) ↓ 浓的水溶液 ↓通CO2调碱度

硼族元素及其化合物

硼族元素及其化合物

无机化学
硼族元素及其化合物
氢氧化铝(Al(OH)3)是两性物质,既溶于酸又溶于碱: Al(OH)3+NaOH → NaAlO2+2H2O 2Al(OH)3+6HCl → 2AlCl3+3H2O 氢氧化铝的碱性比酸性略强,故铝盐都易水解。
硼族元素及其化合物
铝的卤化物从氟化物到碘化物,键型由离子键过渡 到共价键,这是因为F-、Cl-、Br-、I-的变形性依次增强, 其中最重要的是AlCl3。无水氯化铝是无色晶体,常温下 有挥发性,经测定其蒸发密度知它的分子式相当于Al2Cl6, 是共价化合物,为双聚分子。AlCl3溶于所有的有机溶剂, 在水中也易溶,因水解作用,其溶液显较强酸性,水解 过程中有碱式盐生成,其水解过程如下:
3. 铝的重要化合物
铝的重要化合物有氧化物、氢氧化物及卤化物。
氧化铝(Al2O3)是一种难熔的且不溶于水的白色粉末, 经灼烧后的氧化铝也不溶于酸。刚玉是存在于自然界中的 结晶氧化铝,其硬度仅次于金刚砂(碳化硅),是很好的 磨料。经特殊处理的氧化铝粉末,疏松多孔,具有很大的 相对表面积,有很强的吸附性能,叫做活性氧化铝,广泛 用作层析工作中的吸附剂。
无机化学
硼族元素及其化合物
硼族元素位于周期表中第ⅢA族,主 要包括硼(B)、铝(Al)、镓(Ga)、 铟(In)、铊(Tl)五种元素。
硼族元素及其化合物
一、 硼族元素通性
硼族元素的价电子层结构为ns2np1,其氧化数为+3 和+1,以+3为主要特征,在+3氧化态时完全是共价化合 物。由于它们价电子层的四个轨道中只有三个电子,价电 子数少于价电子层轨道数,故称为缺电子原子,所形成的 化合物被称为缺电子化合物。因此硼族元素有极强的接受 电子的能力,易形成聚合型分子(如Al2Cl6)和配位键化 合物。表8-19是硼族元素的一些基本性质。

第十六章-硼族元素PPT课件

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

-H2O
H3BO3
2B 3MgO 性质: B 2 O 3 3Mg
B2O3
+H2O -H2O
2HBO2
+H2O -H2O
2H3BO3
xB2O3· yH2O 多硼酸
② 硼酸
H3BO3
偏硼酸
HBO2
多硼酸
xB2O3· yH2O
结构: B:sp2杂化
H
O
B
O H
O
H
性质: • 一元弱酸 (固体酸,Lewis酸) B(OH)-4 H K =5.8×10-10 H3BO3 H2O
973 K
与其它非金属
2B N2 2BN B F2 常温 BF3 B X2 BCl3 , BBr3
BS B2S3
与H2O 与酸
B H2O(g) H3BO3 H2 B HNO3 (浓) H3BO3 NO2 B H2SO 4 (浓) H3BO3 SO 2
硼砂珠实验:
Na2B4O7 CoO Co(BO2 )2 2NaBO2 (蓝色) Na2B4O7 NiO Ni(BO2 )2 2NaBO2 (绿色)
3.硼的卤化物
2杂化 B : sp • BX3结构: 非极性分子
X
B
• BX3性质:
X
X
BF3
BCl3 BBr3
BI3 s 49.9 210
室温下 g g l 聚集态 熔点/℃ -127.1 -107 -46 沸点/℃ -100.4 12.7 91.3
制取:
B2O3 3H2SO 4 (浓) 3CaF2 BF3 3CaSO 3H2O
B2O3 3C 3Cl 2 2BCl3 3CO

第十六部分硼族元素教学-精选

第十六部分硼族元素教学-精选
+3氧化态的化合物(如:BF3)为缺电子 化合物,有较强的继续接受电子的能力。表 现在分子的自聚(2BH3→B2H6)及同电子 对给予体形成稳定配合物(HBF4)等方面。 2.惰性电子对效应:
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

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。

硼族元素

硼族元素

刚玉, α-Al2O3:刚玉,宝石 Al2O3 + 3K2S2O7 γ-Al2O3:活性氧化铝 △ 3K2SO4 + Al2(SO4)3
两性Al(OH)3 两性 Al(OH)3 + OH- = Al(OH)4沉淀-溶解平衡: 沉淀 溶解平衡: 溶解平衡 Al3++3OHAl(OH)3 +H2O [Al(OH)4]-+H+
[三卤化铝 : 三卤化铝]: 三卤化铝 卤化铝(AlF3, AlCl3, AlBr3, AlI3) 卤化铝 AlF3离子化合物,白色难溶的固体。 离子化合物,白色难溶的固体。 AlCl3、AlBr3、AlI3 均为共价化合物,均易溶于水 均为共价化合物, AlCl3缺电子共价化合物,分子式:Al2Cl6 缺电子共价化合物,分子式:
硼砂珠实验: 硼砂珠实验: 兰色) Na2B4O7 + CoO = 2NaBO2•Co(BO2)2(兰色) 兰色 Cu(BO2)2 天蓝色,Cr(BO2)3绿色 天蓝色, Na2B4O7 == B2O3+2NaBO2 +) CoO +B2O3 == Co (BO2)2 Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2 除氧化物 定性分析 陶瓷、 陶瓷、玻璃上釉 制造人造宝石
3)结构 ) 硼原子sp 杂化,形成片面三角的BO 3 硼原子 2杂化,形成片面三角的 单元。分子之间形成氢键,构成片层结构。 单元。分子之间形成氢键,构成片层结构。 片层之间以范德华作用力相连。 片层之间以范德华作用力相连。
4)性质 ) 硼酸受热脱水,具有一定的挥发性, ⑴硼酸受热脱水,具有一定的挥发性, HBO2挥发性更大。 挥发性更大。
16-2-2 氢化物 硼烷 少氢型 BnHn+4 较稳定 多氢型 BnHn+6 不稳定

教学课件第16章硼族元素

教学课件第16章硼族元素

共价键B:2s22p1受到激发→2S12Px12Py12Pz0
硼单质是由B12二十面体对称体为结构单元, B-B相互间如果只形成3个传统的共价键, 达不到稳定的电子结构;缺少电子,不 稳定。折中的办法形成了,三中心2电子 的特殊的键。
P772反应: 无定型硼:B+O2→ B+Cl2→ B+N2→
赤热 B+6H2O(g)→2B(OH)3+3H2↑ 热 B+3HNO6(浓)→B(OH)3+NO2↑ 碱中 B+NaOH+3KNO3→NaBO2+KNO2+H2O
NiO+B2O3→Ni(BO2)2
16-3惰性电子对效应
斜对角线规则
Li-Mg Be-Al B-Si 碳酸及其盐热分解 易 H2CO3>HCO3-->NaCO3- 难 Li2CO3>Na2CO3>K2CO3 MgCO3>CaCO3>BaCO3
Li2CO3~MgCO3 Na2CO)3++H2O→B(OH)4-+H+ P780卤化物 B2O3+HF→BF3(g)
BF3+AlCl3→AlF3+BCl3(g) BF3+H2O→H3O++BF4-+B(OH)3 P783氧化物 B2O3+H2O(g)→HBO2(g) B2O3+H2O(l)→H3BO3 硼珠试验:CuO+B2O3→Cu(BO2)2 兰
C2H6+O2→CO2+H2O ΔH=-1559KJ•mol-1 除硼以外,均为金属
硼族元素单质
自 然 界 存 在 : Na2B4O7•10H2O,Al2O3 铝 矾 土
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第16章硼族元素16.1 硼族元素的通性16.1.1 硼族元素的通性包括硼、铝、镓、铟、铊五种元素。

硼在自然界中有硼镁矿、硼砂等;铝在地壳中的含量仅次于氧和硅,占第三位,主要以长石、云母、高岭土等硅酸盐形式存在。

镓、铟、铊比较分散,没有单独矿藏,与其他矿物共生。

硼的原子半径最小,核电荷对外层电子的吸引较强,为非金属,其余四种元素为金属,从硼到铝是由非金属突变到金属,不是逐渐过渡的。

●硼族元素氧化物的酸碱性递变规律:硼的氧化物呈酸性,铝和镓的氧化物为两性,铟和铊的氧化物是碱性的。

●硼族元素的价电子构型为ns2np1,一般氧化态为+III。

“惰性电子对效应”,随着原子序数的递增,生成低氧化态的(+I)的倾向增强。

镓、铟、铊在一定的条件下能显示出+I氧化态,特别是Tl ,其+I氧化态常见,Tl(+I)的化合物具有较强的离子健特征。

●硼、铝两元素亲氧特性表现得突出。

●硼族元素价电子轨道(ns和np)数为4,而价电子仅为3,为缺电子原子,它们所形成的化合物有些为缺电子化合物。

有空的价键轨道,这些化合物有很强的接受电子的趋势,容易形成聚合分子(如:Al2Cl6)和配合物(如:HBF4)。

在此过程中,中心原子价轨道由sp2杂化过渡到sp3杂化,相应分子从平面结构过渡到立体结构。

硼原子最高配位数为4,而其它元素外层d轨道可参与成键,最高配位数可以为6。

16.2 硼族元素的单质及其化合物硼在自然界主要以含氧化合物的形式存在。

硼的重要矿石有硼砂Na2B4O7·10H2O,方硼石2Mg3B8O15•MgCl2,硼镁矿Mg2B2O5•H2O等。

铝在自然界分布很广,主要以铝矾土矿形式存在,它是一种含有杂质的水合氧化铝矿。

镓、铟、铊在自然界单独矿物,以杂质的形式分散在其它矿物中。

16.2.1 硼族元素的单质1. 单质硼(1) 单质硼的结构单质硼有多种同素异形体,包括无定形硼和晶体硼。

无定形硼为棕色粉末,晶体硼呈黑灰色。

晶体硼有各种复杂的晶体结构(只有三种测出结构),但都是以B12 的20面体为基本单元。

该20面体有20个等边三角形面和12个顶角硼原子,每个硼原子与邻近的5个硼原子距离相等,如图16-2(a) 所示。

图16-2 B12 20面体由于20面体之间的连结方式不同,键型不同,所形成的硼晶体类型不同。

图16-3 在α—菱形硼中的三中心键(虚线三角形表示三中心键) 最普通的一种是α—菱形硼:由B12单元组成的层状结构。

在每层中,每个B12单元通过6个硼原子用6个三中心二电子键与在同一平面的6个B12单元连结(图中的虚线三角形表示三中心键)。

这种由20面体组成的片层,又依靠20面体上下各3个硼原子(图16-2b中的3,8,9和5,6,11)以6个B-B共价单键与上下两层6个邻近的20面体相连接,3个在上一层,3个在下一层。

因此,在α—菱形硼晶体中,既有普通的σ键,又有三中心键。

(2) 单质硼的性质和用途单质硼晶体属于原子晶体,熔点、沸点很高,硬度很大(仅次于金刚石)。

晶体硼相当稳定,化学性质不活泼。

但无定形硼较活泼,能发生一些化学反应。

●在氧气中燃烧除生成B2O3外,还可生成少量BN。

973k4B+3O22B2O3Δr H mө= -2547 kJ•mol-1硼与氧的亲和力强,它能从许多稳定的氧化物(如SiO2、P2O5等)中夺取氧,常用作还原剂,如在炼钢工业中用作去氧剂。

●与非金属作用无定形硼在室温下与F2反应生成BF3,在高温时,除H2、Te、稀有气体外,能与所有非金属化合。

如:2 B +3 F2= 2 BF32 B +3 X2 = 2 BX3(X=Cl、Br、I) 加热●与水蒸气作用无定形硼在赤热下可以同水蒸气作用:2 B + 6H2O (g) = 2 B(OH)3 + 3 H2↑加热●与氧化性酸作用无定形硼不与非氧化性酸(如盐酸)作用,但可被氧化性酸如浓HNO3、浓H2SO4和王水所氧化:B + 3 HNO3= B(OH)3 + 3 NO2↑2 B +3 H2SO4 = 2 B(OH)3 + 3 SO2↑●与强碱作用无定形硼可与浓的强碱溶液反应:2 B + 2 NaOH + 2 H2O = 2 NaBO2 +3 H2↑加热有氧化剂存在时,硼与强碱共熔,可得到偏硼酸盐:2 B + 2 NaOH +3 KNO3 = 2 NaBO2 + 3 KNO2 + H2O↑加热单质硼常作为原料来制备一些有特殊用途的硼化合物,如金属硼化物和碳化硼等。

(3)单质硼的制备单质硼的制备方法主要有以下几种:●用碱溶液分解硼镁矿硼镁矿经热碱溶液溶出后,先得到偏硼酸钠晶体,使之溶于水,通入CO2调节pH值,经浓缩后可得到硼砂,硼砂溶于水后经H2SO4酸化可析出硼酸,再加热脱水生成B2O3,最后用镁等活泼金属将其还原,得到单质硼。

Mg2B2O5•H2O + 2 NaOH 2 NaBO2 + 2 Mg(OH)24 NaBO2 + CO2 +10 H2O Na2B4O7•10H2O + Na2CO3Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O 4 H3BO3 +Na2SO42 H3BO3 = B2O3 + 3 H2O (加热)B2O3 + 3 Mg = 2 B + 3 MgO (加热)得到无定形硼,而且还混杂有难熔的杂质—金属氧化物和硼化物,用酸处理产物,使这些杂质溶于酸,这样可使硼的纯度提高到95% —98%。

●电解还原熔融的硼酸盐或四氟硼酸盐例如在1073 K下,于熔融的KCl-KF中电解还原KBF4。

此法成本较低,但只能得到纯度为95%的粉末状硼。

●用氢还原挥发性硼化合物如在热的钽(Ta)金属丝上,使BBr3与H2反应:2 BBr3(g) +3 H2(g) 1373~15732B(s) + 6 HBr(g)所得的晶态硼的纯度达99.9%。

④硼化合物的热分解卤化硼热分解可得到纯度达99.95%的晶体硼。

2 BI3 1073~1273K2 B +3 I22. 金属铝钽丝铝是一种银白色有光泽的轻金属(密度为:2.2g.cm-3)。

具有一定程度的耐腐蚀性,具有良好的延展性和导电性,能与多种金属形成高强度的合金。

铝及其合金可用于制造电讯器材、发电机、建筑以及汽车、飞机和宇宙飞行器等。

(1)铝的性质和用途●铝的亲氧性铝是亲氧元素(氧化铝的标准生成自由能负值很大)。

铝一接触空气或氧气,其表面就被一层致密的氧化物膜所覆盖,使内层铝不能进一步被氧化,它也不溶于水,因而铝在空气和水中都很稳定,可用来制作日用器皿。

铝同氧在高温下的反应可放出大量的热:4 Al + 3 O2 2 Al2O3Δr H mө = -3351 kJ·mol-1由于铝的亲氧,铝常被用来从其它氧化物中置换出金属。

在反应过程中释放的热量可以将反应混合物加热至很高温度,以致使产物熔化而同氧化铝熔渣分层。

例如,将铝粉和Fe2O3粉末按一定比例混合,用引燃剂点燃,反应即猛烈地进行,得到氧化铝和单质铁并放出大量的热,温度可达3273K,使生成的铁熔化。

2 Al + Fe2O3Al2O3 + 2 Fe这种方法也常被用来还原一些难以还原的氧化物,如MnO2,Cr2O3等。

铝是冶金上常用的还原剂,在冶金学上称其为铝热法。

铝也是炼钢的脱氧剂,在钢水中投入Al块可以除去溶在钢水中的氧。

另外,铝可用来制造高温金属陶瓷,广泛应用于火箭和导弹技术中。

●铝的两性铝是两性金属,铝既能溶于稀盐酸或稀硫酸中,也能溶于强碱中2 Al + 6 H+ 2 Al3+ +3 H2↑2 Al + 2 OH- + 6 H2O 2 Al(OH)4- +3 H2↑在冷的浓硫酸及浓硝酸中,铝的表面被钝化而不发生作用。

常用铝制容器装运浓硝酸或浓硫酸等。

但铝同热的浓硫酸反应。

2 Al + 6 H2SO4(浓,热) Al2(SO4)3 + 3 SO2↑+ 6 H2O铝的纯度越高,它在酸中的反应越慢。

高纯度的铝(99.95%)不与一般酸作用,只溶于王水。

(2) 铝的冶炼用铝矾土制取金属铝,一般要经过Al2O3的纯制和Al2O3的熔融电解两步。

●首先从铝矿中提取出水合氧化铝,然后经碱溶转化成可溶性的铝酸盐,再用CO2中和铝酸盐溶液得到符合电解需要的纯净氧化铝。

●将Al2O3熔在熔融的冰晶石(Na3AlF6)中进行电解,阴极上得到金属铝。

Al2O3 (铝矾土)+ 2 NaOH + 3 H2O 2 Na[Al(OH)4]2 Na[Al(OH)4] + CO2 2 Al(OH)3↓+ Na2CO3 + H2O2 Al(OH)3 = Al2O3 + 3 H2O (加热)2 Al2O3 Na3AlF6 4 Al + 3 O2(阴极) (阳极)生产金属铝的电解槽的结构如图6-4所示,槽体用铁做外壳,以电解槽的碳衬里为阴极,石墨为阳极。

电解时在阳极产生的氧会使石墨电极燃烧而耗损,因此需要把它逐渐下降。

阳极除产生O2、CO、CO2外,还生成少量的氟和CF4。

电解约在1300 K进行,所以电解出来的铝是液态的,可以定时排出,铸成铝锭。

电解铝的纯度可达98% ~ 99%,主要杂质为Si、Fe、Ca。

3. 镓、铟、铊镓、铟、铊均是比铅还软的金属。

镓具有银白色光泽,其熔点(301.78 K)和沸点(2676 K)间的液态温度区间是所有金属中最大的,被用来制造测量高温的温电解度计;镓在凝固时体积膨胀。

铟、铊的物理性质与镓相近。

镓、铟、铊的高纯金属及其合金都是半导电材料。

铟及其镉铋合金可在原子能工业中测定及吸收电子,铊盐可用于制作荧光粉活化剂。

16.2.2硼族元素的氢化物硼可以形成一系列的共价氢化物,这类氢化物与烷烃相似,故称之为硼烷。

硼和氢不能直接化合,只能用间接的方法制备。

例如:用NaH、LiH或NaBH4还原BX3,可制得纯度较高、产率较高的B2H6。

3 NaBH4 + 4 BF3 323~343K 3 NaBF4 + 2 B2H6现已制得二十多种硼烷及其大量的衍生物。

硼烷在组成上与烷烃相似,按氢原子数的多少有少氢型(B n H n+4)和多氢型(B n H n+6)两大类,硼烷的命名原则与烷烃相同。

1. 硼烷的性质硼烷通常无色,具有抗磁性;硼烷多数有毒,其毒性不亚于氰化氢(HCN)和光气(COCl2),空气中B2H6的最高允许含量为1×10-7(体积浓度)。

低级硼烷在室温下为气体,随着相对分子量的增加,它们成为挥发性的液体或固体。

在硼烷中最简单的是乙硼烷(B2H6)(BH3尚未制得)。

B2H6是一种在空气中易燃,易水解的剧毒气体,乙硼烷在硼烷中具有特殊的地位,它是制备其它硼烷的原料,也是p型半导体材料的掺杂剂。

●B2H6可在空气中剧烈燃烧且放出大量的热:B2H6 + 3 O2 = B2O3 + 3 H2O Δr H mө= -2166kJ•mol-1●B2H6水解也放出大量的热:B2H6 + 6 H2O 2 H3BO3↓+ 6 H2 Δr H mө = -509 kJ•mol-1●B2H6具有强还原性,可被氧化剂氧化,如:B2H6 + 6 X2 2 BX3 + 6 HXB2H6只有在低于373K温度下稳定,高于此温度,则转变为高级硼烷。

相关文档
最新文档