第16章硼族元素-1

1、第第 16 章章硼族元素硼族元素12-3-1 硼族元素概述硼族元素概述0AAAAA He 氦氦2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟Ne 氖氖3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫Cl 氯氯 Ar 氩氩4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪5 In 铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲I 碘碘Xe 氙氙6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po At 砹砹Rn 氡氡有时称为土族元素，其中有时称为土族元素，其中Al2O3为黏土的主为黏土的主要成分，既难溶又难熔要成分，既难溶又难熔1.81.71.61.52.0电负性电负性( )589

2、558579578801I1/(kJmol-1)88.680625027离子半径离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径原子半径/ /pm0、+1 (+3)0、+1 +30、+1 +30、+3 0、+3 主要氧化数主要氧化数6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型价层电子构型814931135原子序数原子序数铊铊(Tl)铟铟(In)镓镓(Ga)铝铝(Al)硼硼(B)A p 是地壳中蕴藏最丰富的金属元素，是地壳中蕴藏最丰富的金属元素，主要以铝矾土矿主要以铝矾土矿(Al2O3xH2O)存在存在 铝是银白色、有光泽的轻金属铝是银白色、有光泽的轻金

3、属具有良好的导电性和延展性具有良好的导电性和延展性 广泛用来作导线、结构材料和器皿广泛用来作导线、结构材料和器皿铝合金质轻又硬，用于飞机制造铝合金质轻又硬，用于飞机制造自然界没有游离硼，自然界没有游离硼，主要矿有主要矿有: 硼砂矿硼砂矿(Na2B4O710H2O)、硼镁矿硼镁矿(Mg2B2O5H2O)、 方硼矿方硼矿(2Mg3B8O15MgCl2)熔点比人的体温还低熔点比人的体温还低(3030左右左右) 液态镓的熔点、沸点相差大，液态镓的熔点、沸点相差大，可作高温温度计，与其它金属可作高温温度计，与其它金属可制低熔合金可制低熔合金在自然界没有独立的矿物，分散在在自然界没有独立的矿物，分散在其它

4、矿物中其它矿物中, 都是软金属都是软金属, 可用于生可用于生产新型半导体材料产新型半导体材料1.81.71.61.52.0电负性电负性( )589558579578801I1/(kJmol-1)88.680625027离子半径离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径原子半径/ /pm0、+1 (+3)0、+1 +30、+1 +30、+3 0、+3 主要氧化数主要氧化数6s26p15s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型价层电子构型814931135原子序数原子序数铊铊(Tl)铟铟(In)镓镓(Ga)铝铝(Al)硼硼(B)A p价电子数价电子数价层电子轨

5、道数价层电子轨道数为缺电子原子，可为缺电子原子，可形成缺电子化合物形成缺电子化合物34N、O、XC、Si、HB、Al举举 例例有孤电子对有孤电子对有空轨道有空轨道特特 点点多电子原子多电子原子价层价层电子电子轨道数轨道数价电子数价电子数等电子原子等电子原子缺电子原子缺电子原子原原 子子1.81.71.61.52.0电负性电负性( )589558579578801I1/(kJmol-1)88.680625027离子半径离子半径r(M3+)/pm17016312214388原子半径原子半径/ /pm0、+1 (+3)0、+1 +30、+1 +30、+3 0、+3 主要氧化数主要氧化数6s26p15

6、s25p14s24p13s23p12s22p1价层电子构型价层电子构型814931135原子序数原子序数铊铊(Tl)铟铟(In)镓镓(Ga)铝铝(Al)硼硼(B)A p氧化数氧化数+3+3化合物稳定性降低化合物稳定性降低氧化数氧化数+1+1化合物稳定性增加化合物稳定性增加 即即IIIA B Al Ga In Tlns2np1B 为非金属，为非金属，Al、Ga、In、Tl 是金属。是金属。常见氧化态：常见氧化态：B、Al、Ga 3 In 1，3 Tl 1最大配位数：最大配位数：B： 4 HBF4 其它：其它：6 Na3AlF6 硼族元素的最大特征是缺电子元素，硼族元素的最大特征是缺电子元素，可形

7、成缺电子化合物。可形成缺电子化合物。IIIA族族: B Al Ga In Tl 硼硼 铝铝 镓镓 铟铟 铊铊最高价氧化物对应水化物的酸性减弱+1氧氧化化态态稳稳定定性性逐逐渐渐增增大大B Al Ga In Tl2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1+3氧化态稳定性逐渐减小I1基本逐渐减小非金属性减弱、金属性增强氢化物的稳定性减弱氧化态为缺电子化合物+316 1 硼单质及其化合物硼单质及其化合物 无定形硼无定形硼晶形硼晶形硼棕色粉末棕色粉末黑灰色黑灰色化学活性高化学活性高硬度大硬度大熔点，沸点都很高熔点，沸点都很高16 1 1 硼单质硼单质1 硼的同素异形体及硼的晶体结构硼

8、的同素异形体及硼的晶体结构 -菱形硼菱形硼(B12)结构结构硼单质硼单质（1）硼的同素异形体）硼的同素异形体 无定形硼（棕色粉末）无定形硼（棕色粉末） 单质硼单质硼 晶体硼：最重要的是晶体硼：最重要的是 -菱形硼（黑灰色）菱形硼（黑灰色） -菱形硼结构菱形硼结构 原子晶体，结构单元：原子晶体，结构单元：B12 123456712101198棱数：B12单元内，每个B与另5个B相连，有5条棱与之有关，合计512/2 = 30条棱B12结构结构：正二十面体，：正二十面体，12个顶点个顶点B原子，原子， 3 12 = 36个价电个价电 子子 B12 单元内部成键单元内部成键 由“多面体顶角规则”确定

9、： 多面体顶点数 n 12 成键轨道数 n+1 13 成键电子数 2n+2 26 总的价电子数：总的价电子数：10 + 26 = 36 与与B12价电子数一致。价电子数一致。123456712101198与外部与外部B12 成键成键 腰部：腰部： 6个个B原子（原子（1、2、7、12、10、4）与）与同一平面内相邻的另同一平面内相邻的另6个个B12共形成共形成6个个3c-2e键，键距键，键距203 nm，用去，用去62/3e = 4e 顶部和底部：顶部和底部： 顶部（顶部（3、8、9）和底部（）和底部（5、6、11）各各3个个B原子与上一层原子与上一层3个个B原子或下一原子或下一层层3个个B原

10、子共形成原子共形成6个正常个正常B-B 2C-2e键键171 nm，共用去，共用去6（2/2）e = 6e与外部与外部B12 成键共用去成键共用去4e + 6e = 10 e 123456712101198 -菱形硼结菱形硼结构六方晶格构六方晶格2 单质硼的化学性质单质硼的化学性质 2 B 3F2 2 BF3 4 B 3O2 2 B2O3 2 B 6 H2O(g) 2 B(OH)3 3 H2 2 B N2 2 BN 2 B 3 Cl2 2 BCl3 2 B 3 S B2S3 B 3 HNO3(浓浓) B(OH)3 3 NO2 2 B 3 H2SO4 (浓浓) 2 B(OH)3 3 SO2 2

11、B 2 NaOH3 KNO3 2 NaBO23 KNO2H2O3.硼单质的制取硼单质的制取注意：硼是亲氧元素，由于注意：硼是亲氧元素，由于B在自然界中是以含氧的矿物在自然界中是以含氧的矿物存在，制备单质硼时，主要采用还原法。存在，制备单质硼时，主要采用还原法。（1）工业上：用碱法分解硼镁矿制取单质硼。）工业上：用碱法分解硼镁矿制取单质硼。 Mg2B2O5H2O = 2NaBO2 + 2Mg(OH)2 4NaBO2+CO2+10H2O = Na2B4O710H2O+Na2CO3 Na2B4O7 + H2SO4 +5H2O = 4H3BO3 +Na2SO4 2H3BO3 (加热加热) B2O3 +

12、 3H2O B2O3 + 3Mg （加热（加热) 2B + 3MgO制备制备有酸法、碱法、电解还原法有酸法、碱法、电解还原法 酸法酸法：Mg2B2O5H2O(硼镁矿硼镁矿) + 2H2SO4 = 2 H3BO3 + 2 MgSO4 虽一步可得到虽一步可得到 H3BO3，但需耐酸设备等苛刻条件，但需耐酸设备等苛刻条件. 碱法碱法：Mg2B2O5H2O + 2 NaOH =2 NaBO2 + 2 Mg(OH)2 (浓浓) 结晶出来结晶出来 浓的水溶液浓的水溶液 通通CO2调碱度调碱度4 NaBO2 + CO2 + 10 H2O= 2 Na2B4O710H2O + NaCO3 硼砂硼砂 溶于水，用溶

13、于水，用H2SO4调酸度调酸度Na2B4O7 + H2SO4 + 5 H2O =4 H3BO3 + Na2SO4 溶解度小溶解度小 脱水脱水 2 H3BO3 = B2O3 + 3H2O Mg B2O3 + 3 Mg = 3 MgO + 2 B (粗硼粗硼) 粗硼含金属氧化物、硼化物及未反应完的粗硼含金属氧化物、硼化物及未反应完的 B2O3 用用 HCl, NaOH, HF (l) 处理处理 纯硼纯硼 ( 95 % 98 % ) I2 BI3 钽丝（钽丝（10001300K） 2BI3 2B（晶态硼）（晶态硼） + 3I2 （99.95%) 电解还原熔融的硼酸盐或四氟硼酸盐，电解还原熔融的硼酸盐

14、或四氟硼酸盐，B2O3 在在 KBF4 中的融体电解中的融体电解可得粉末硼可得粉末硼.用途用途无定形硼可用于生产硼钢无定形硼可用于生产硼钢. 硼钢主要用于制造喷气发动机硼钢主要用于制造喷气发动机 和核反应堆的控制棒和核反应堆的控制棒. 前一种用途基于其优良的抗冲击性，前一种用途基于其优良的抗冲击性， 后一种用途基于硼吸收中子的能力后一种用途基于硼吸收中子的能力. (2)酸法制备单质硼酸法制备单质硼 Mg2B2O5H2O + 2H2SO4 = 2H3BO3 + 2MgSO4(3)热还原法热还原法BBr3(g) + 3/2 H2(g)_13731573K B(s) + 3HBr(g)12-3-2

15、硼的氢化物硼的氢化物16 1 2 硼的氢化物硼的氢化物硼氢化合物性质与碳的氢化物硼氢化合物性质与碳的氢化物(烷烃烷烃)、硅的氢化、硅的氢化物物(硅烷硅烷)相似，所以硼的氢化物称为硼烷相似，所以硼的氢化物称为硼烷类型类型B5H11(戊硼烷戊硼烷-11)B5H9(戊硼烷戊硼烷-9)B4H10(丁硼烷丁硼烷-10)BnHn+6B2H6(乙硼烷乙硼烷)举例举例BnHn+4通式通式 由于硼烷及其衍生物的特由于硼烷及其衍生物的特殊结构、性质和用途，使硼殊结构、性质和用途，使硼烷及其有关的碳硼烷化学成烷及其有关的碳硼烷化学成为目前无机化学主要发展领为目前无机化学主要发展领域之一域之一16 1 2 硼的氢化物

16、硼的氢化物1.硼烷的结构硼烷的结构 最简单的硼烷是最简单的硼烷是 B2H6 2 BH3(g) B2H6(g) rH 148 kJmol1sp3n乙硼烷（乙硼烷（B2H6）通过实验测定，有如下实）通过实验测定，有如下实验事实：验事实：1）乙硼烷分子具有抗磁性（电子均以成对）乙硼烷分子具有抗磁性（电子均以成对）2）根据）根据1HNMR检测：两种检测：两种H，比例，比例4：2（4个个H和和2个个H）3）2个个B与与4个个H平面平面n为此，为此，1960年代初，由年代初，由Lipscomb（李普斯（李普斯昆）提出了如下乙硼烷的结构，从而解决昆）提出了如下乙硼烷的结构，从而解决了乙硼烷的结构问题。了乙硼

17、烷的结构问题。乙硼烷结构乙硼烷结构两个两个3c-2e键键四个四个B-H 2c-2e键键在同一水平面上在同一水平面上两个两个3c-2e键键位于水平面上下位于水平面上下与水平面垂直与水平面垂直多中心键多中心键 三中心二电子键三中心二电子键(3c-2e)简称三中心键简称三中心键是多中心键的一种形式是多中心键的一种形式定义：是指定义：是指3个或个或3个以上原子之间所个以上原子之间所 形成的共价键形成的共价键B 缺电子原子缺电子原子H等电子原子等电子原子形成二个三中心二电子键形成二个三中心二电子键强度：为一般共价键强度的一半强度：为一般共价键强度的一半形成：缺电子原子形成：缺电子原子 等电子原子等电子原

18、子硼烷的性质比烷烃活泼硼烷的性质比烷烃活泼 硼烷中有五种键型 硼氢键硼氢键 BH 硼硼键硼硼键 BB 氢桥键氢桥键BH闭合的闭合的3中心中心2电子硼桥键电子硼桥键BBB开放的开放的3中心中心2电子硼桥键电子硼桥键*B B*量子化学研究认为此种键可以不予考虑量子化学研究认为此种键可以不予考虑癸硼烷癸硼烷-14(B10H14)的键联的键联关系示意图关系示意图2.乙硼烷的制备和性质乙硼烷的制备和性质通常情况下不稳定，在空气中能自燃通常情况下不稳定，在空气中能自燃 反应速率大，并放出大量热。反应速率大，并放出大量热。曾想用作火箭或导弹的高能燃料曾想用作火箭或导弹的高能燃料,但因毒性太大而未采用但因毒性

19、太大而未采用B2H6(g)+3O2 B2O3(s)+3H2O(g)遇水发生水解遇水发生水解B2H6(g)+6H2O 2H3BO3+ 6H2能与能与NH3、CO(有孤电子对有孤电子对)分子发生分子发生加合作用加合作用B2H6 + 2CO 2H3B COB2H6 + 2NH3 2H3B NH3B2H6 (g) 6 Cl2 (g) = BCl3 (l) 6 HCl (g)另外，另外，B2H6与与NH3反应可得到被称为反应可得到被称为“无机苯无机苯”的的B3N3H6,它与苯是等电子体，具有与苯极其它与苯是等电子体，具有与苯极其相似的平面六边形结构：相似的平面六边形结构：3B2H6 + 6NH3 453

20、K 2B3N3H6 + 12H2注：乙硼烷是剧毒气体，在空气中的最高允许注：乙硼烷是剧毒气体，在空气中的最高允许浓度比大家熟知的有毒气体浓度比大家熟知的有毒气体HCN和光气和光气COCl2的最高允许浓度还低得多。使用和制备时要注的最高允许浓度还低得多。使用和制备时要注意安全。意安全。nLewis酸性：与Lewis碱加合 B2H6 + 2CO 2 H3BCOnB2H6 +2NH3 BH2(NH3)2+ BH4-n 异 裂nB2H6 + 2R3N： 2H3BNR3n 叔胺 均 裂当Lewis碱为氨或胺时，B2H6 有两种“裂变”方式： -1 -1 与LiH 或 NaH加合另：另：4NaH+B(OC

21、H3)3=NaBH4+3NaOCH3乙硼烷的制备乙硼烷的制备不能通过硼和氢气直接化合制得，通过间接方法制备不能通过硼和氢气直接化合制得，通过间接方法制备（1）Mg3B2+H3PO4硼烷混合物硼烷混合物 B2H6 （2）BCl3+3H2 = B2H6 +3HCl（无声放电）（无声放电） （3）3LiAlH4+4BCl3 = 2B2H6 + 3LiCl + 3AlCl3 （乙醚介质中，不能在水中进行）（乙醚介质中，不能在水中进行）16 1 3 硼的含氧化合物硼的含氧化合物1 B2O3 和和 H3BO3 B2O3 是最难结晶的物质之一。在红热条件下硼酸脱是最难结晶的物质之一。在红热条件下硼酸脱水只能

22、得到玻璃态的水只能得到玻璃态的 B2O3，只有在较低的温度下、极其，只有在较低的温度下、极其缓慢地脱水才能得到缓慢地脱水才能得到 B2O3 晶体。晶体。 若水量不充足，如遇到热的水蒸气或潮气时若水量不充足，如遇到热的水蒸气或潮气时 B2O3 H2O ( g ) 2 HBO2 ( g ) B2O3易溶于水生成硼酸易溶于水生成硼酸，粉末状的粉末状的B2O3可用作吸水剂可用作吸水剂 B2O3 3 H2O 2 H3BO3 (aq)nB2O3和金属氧化物共熔融时，生成优特征颜和金属氧化物共熔融时，生成优特征颜色的硼珠，可用于鉴定金属氧化物。例如：色的硼珠，可用于鉴定金属氧化物。例如： CoO + B2O

23、3 = Co(BO2)2 （深蓝色）（深蓝色） 这种鉴定金属氧化物的方法叫做这种鉴定金属氧化物的方法叫做硼砂珠实验硼砂珠实验。常见硼珠的颜色如下：常见硼珠的颜色如下： Cr2O3的硼珠的硼珠绿色绿色 CuO的硼珠的硼珠蓝色蓝色 MnO的硼珠的硼珠紫色紫色 NiO的硼珠的硼珠绿色绿色 Fe2O3的硼珠的硼珠黄色黄色硼的含氧酸硼的含氧酸硼的含氧酸硼的含氧酸名称名称分子式分子式偏硼酸偏硼酸HBO2正硼酸正硼酸( (简称硼酸简称硼酸) )H3BO3多硼酸多硼酸xB2O3yH2OH2OH3BO3 HBO2 B2O3H2O12-3-3 硼酸及其盐硼酸及其盐硼酸硼酸硼酸硼酸分子间通过氢键形成接分子间通过氢键

24、形成接近六角形的对称层状结近六角形的对称层状结构，层与层之间借助微构，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起弱的范德华力联在一起因此硼酸晶体为鳞片状因此硼酸晶体为鳞片状此结构使硼酸具有解离性此结构使硼酸具有解离性可用作润滑剂可用作润滑剂B：SP2杂化；存在分子间氢键杂化；存在分子间氢键 硼酸具有片层状结构，层与层之间以分子间力联系在硼酸具有片层状结构，层与层之间以分子间力联系在一起。因此硼酸晶体有一起。因此硼酸晶体有解离性，可作为润滑剂。解离性，可作为润滑剂。 H3BO3是是Lewis酸，是一元酸。酸，是一元酸。OHOHOHB 2OOHBOHOHOH H 硼酸酸性很弱，硼酸酸性很弱，Ka5.81

25、010，加入多羟基化合物，加入多羟基化合物（例如甘油）可增加酸性。这是因为加入的物质可以与（例如甘油）可增加酸性。这是因为加入的物质可以与B(OH)4结合成很稳定的物质，如：结合成很稳定的物质，如：OHOCHCH2CH2OBOHOCHCH2CH2O硼酸遇到较强的酸时，显碱性：硼酸遇到较强的酸时，显碱性：B(OH)3 + H3PO4 = BPO4 + 3H2OH3BO3 3 CH3OH B(OCH3)3 3 H2OH2SO4燃烧绿色火焰燃烧绿色火焰可鉴别硼酸及盐可鉴别硼酸及盐硼酸的鉴定：硼酸的鉴定：此鉴定实验用乙醇代替甲此鉴定实验用乙醇代替甲醇亦可。醇亦可。2 硼砂及其它硼酸盐硼砂及其它硼酸盐B

26、4O5(OH)42B: sp2 杂化杂化 sp3 杂化杂化硼砂硼砂化学式为化学式为Na2B4O5(OH)48H2O习惯用习惯用Na2B4O710H2O表示表示 无色透明晶体，在空气中易风化失水无色透明晶体，在空气中易风化失水加热至加热至350 400脱水成为脱水成为Na2B4O7, 878 熔融熔融, 冷却后成玻璃状物质冷却后成玻璃状物质, 即硼砂玻璃即硼砂玻璃易溶于水易溶于水, 其溶解度随温度升高而增大其溶解度随温度升高而增大易水解，水溶液呈碱性易水解，水溶液呈碱性4BO2 + H2O B4O7 + 2OH - -B4O7 + 7H2O 4H3BO3 + 2OH - -2-2-BOHOOOB

27、OOOHBBHOOH2- 硼砂晶体在空气中易失去水而风化。受热到硼砂晶体在空气中易失去水而风化。受热到400 C左右，将失去左右，将失去 8 个结晶水和个结晶水和 2 个羟基水，形成化学式为个羟基水，形成化学式为 Na2B4O7 的无水盐。的无水盐。 硼砂本身为硼砂本身为缓冲溶液，在洗衣粉中作填料。缓冲溶液，在洗衣粉中作填料。Na2B4O7 7 H2O 4 H3BO3 2 NaOH H3BO3 OH B(OH)4pH 9.24硼砂与水反应总反应式：硼砂与水反应总反应式：B4O5(OH)42- + 5H2O = 2H3BO3 + 2B（OH)4- 硼砂珠实验可用于除氧化物，定性分析，玻璃、陶瓷硼

28、砂珠实验可用于除氧化物，定性分析，玻璃、陶瓷上釉、制造人造宝石等。上釉、制造人造宝石等。 硼砂珠实验硼砂珠实验: : Na2B4O7 B2O3 2 NaBO2 ) CoO B2O3 Co (BO2)2 Na2B4O7 CoO 2 NaBO2Co(BO2)2(蓝宝石色）蓝宝石色）Cr2O3 为绿色为绿色 , Fe2O3 为黄色为黄色. 偏硼酸钠与过氧化氢作用，可以生成过硼酸钠，大量偏硼酸钠与过氧化氢作用，可以生成过硼酸钠，大量的过硼酸钠被用于洗衣粉中作增白剂。的过硼酸钠被用于洗衣粉中作增白剂。 NaBO2 H2O2 NaBO3H2O 概念：概念：硼砂珠实验：硼砂珠实验： 硼砂与硼砂与B2O3一样

29、，在熔融状态能溶解一一样，在熔融状态能溶解一些金属氧化物，并依金属的不同而显出些金属氧化物，并依金属的不同而显出特征的颜色，在分析化学中可以用硼砂特征的颜色，在分析化学中可以用硼砂来作来作“硼砂珠实验硼砂珠实验“，鉴定金属离子。，鉴定金属离子。化学键化学键 三角形和四面体的轮廓线三角形和四面体的轮廓线 硼酸盐的种类很多，结构也很复杂，但都是由最基硼酸盐的种类很多，结构也很复杂，但都是由最基本的结构单元本的结构单元三角形的三角形的BO3和四面体的和四面体的BO4联联结而成的。结而成的。 (a) (b)16 1 4 硼的卤化物硼的卤化物 BX3的中心硼原子的轨道采用的中心硼原子的轨道采用sp2杂化

30、，构型为三角形，杂化，构型为三角形，为缺电子结构。为缺电子结构。 XBX X 将将 BF3 通入水中通入水中: BF3 3 H2O B(OH)3 3 HF 进一步反应进一步反应: BF3 HF H BF4 BX3水中发生强烈水解：水中发生强烈水解：BCl33 H2O B(OH)33 HCl BX3 是典型的强的路易斯酸，如：是典型的强的路易斯酸，如：BF3(g) NH3 H3NBF316 2 铝单质及其化合物铝单质及其化合物 16 2 1 铝单质铝单质 1 铝的提取和冶炼铝的提取和冶炼(化学反应式见教材化学反应式见教材422423页）页）铝矾土铝矾土Al2O3 NaOHNaAl(OH)4溶液溶

31、液通入通入CO2 Al(OH)3沉淀沉淀 分离、焙烧分离、焙烧 较纯净较纯净的的Al2O3 电解电解 熔融熔融Na3AlF6铝铝 2 铝单质的性质铝单质的性质 铝最重要的性质是两性（反应式见教材），是典型的铝最重要的性质是两性（反应式见教材），是典型的亲氧元素。亲氧元素。 铝可以从其它金属氧化物中置换出金属铝可以从其它金属氧化物中置换出金属 2 Al Fe2O3 2 Fe Al2O3 铝不能同铝不能同 H2 直接化合，直接化合， (AlH3)n 要在乙醚中制备要在乙醚中制备3n LiH n AlCl3 (AlH3)n 3n LiCl (AlH3)n是白色的聚合物，当反应混合物中是白色的聚合物，

32、当反应混合物中LiH过量时，过量时，将有将有Li(AlH4)生成。生成。 在高温下，铝容易同在高温下，铝容易同 P、S、Si 等非金属反应等非金属反应 2 Al3 S Al2S316 2 2 铝的含氧化合物铝的含氧化合物 -Al2O3 具有强的吸附能力与催化能力具有强的吸附能力与催化能力 -Al2O3 刚玉刚玉 -Al2O3 固体电解质：具有离子传到能力（允许固体电解质：具有离子传到能力（允许Na+通通过）过）12-3-4 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝氧化铝氧化铝两种主要变体两种主要变体-Al2O3(刚玉刚玉)硬度大，密度大硬度大，密度大熔点高，不溶于酸熔

33、点高，不溶于酸化学性质稳定化学性质稳定可作高硬质材料可作高硬质材料耐磨材料和耐火材料耐磨材料和耐火材料- Al2O3(活性氧化铝活性氧化铝)硬度小，质轻硬度小，质轻不溶于水不溶于水, 溶于酸和碱溶于酸和碱表面积大表面积大, 有强的有强的吸附能力和催化活性吸附能力和催化活性可作吸附剂和催化剂可作吸附剂和催化剂刚玉中含微量刚玉中含微量 Cr() 红宝石红宝石 Fe()、Fe()、Ti() 蓝宝石蓝宝石刚玉中含少量刚玉中含少量Fe3O4刚玉粉刚玉粉氢氧化铝氢氧化铝在铝酸盐溶液中通入在铝酸盐溶液中通入CO2, 得到晶态得到晶态Al(OH)3 在铝在铝()盐溶液中加入氨水或适量碱盐溶液中加入氨水或适量碱

34、, 得到得到凝胶状含水量不定的水合氧化铝凝胶状含水量不定的水合氧化铝 (Al2O3xH2O) 通常也写成通常也写成2Al(OH)4- - +CO22Al(OH)3 +CO3 +H2O(白色白色)2-氢氧化铝氢氧化铝难溶于水难溶于水两性两性溶于酸溶于酸 Al(OH)3+3H+ + Al3+3+3H2O溶于碱溶于碱 Al(OH)3+OH- - Al(OH)4- -经光谱实验证实：经光谱实验证实： 溶液中不存在溶液中不存在AlO2 或或AlO33-铝的含氧化合物最重要的性质是两性：铝的含氧化合物最重要的性质是两性： Al(OH)3 3 HCl AlCl3 3 H2OAl(OH)3 NaOH NaAl

35、(OH)416 2 3 铝的三卤化物铝的三卤化物 A族除族除 B 的卤化物及的卤化物及A族元素的氟化物以外，均族元素的氟化物以外，均为二聚形式，如：为二聚形式，如：(GaCl3)2，(InCl3)2，(AlBr3)2，(AlI3)2， (GaBr3)2等。等。 AlCl3 中铝为中铝为 sp3 杂化杂化在三卤化物中，除在三卤化物中，除AlF3为离为离子化合物外，其余均为共价子化合物外，其余均为共价化合物。只有化合物。只有AlF3以单分子以单分子形式存在。形式存在。12-3-5 铝盐铝盐三氯化铝三氯化铝16-3-5 16-3-5 铝盐铝盐无水无水AlCl3只能用干法制取只能用干法制取2Al +

36、3Cl2 2AlCl3 Al2O3+3C + 3Cl2 2AlCl3 +3CO 常温下纯常温下纯AlCl3为无色晶体为无色晶体气态气态AlCl3具有具有双聚分子缔合结构双聚分子缔合结构无水无水AlCl3溶于有机溶剂溶于有机溶剂 无水无水AlCl3在水中发生水解，在潮湿空气在水中发生水解，在潮湿空气中因强烈水解而冒烟中因强烈水解而冒烟硫酸铝硫酸铝2Al(OH)3+ 3H2SO4 Al2(SO4)3+6H2O制取：制取： 纯氢氧化铝与热纯氢氧化铝与热、浓硫酸反应浓硫酸反应Al2O3+ 3H2SO4 Al2(SO4)3+ 3H2O常温下自溶液析出无色针状晶体常温下自溶液析出无色针状晶体 (Al2(S

37、O4)318H2O)硫酸与铝矾土或高岭土作用硫酸与铝矾土或高岭土作用硫酸铝硫酸铝易溶于水，水溶液由于易溶于水，水溶液由于Al3+水解呈酸性水解呈酸性Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+易与碱金属易与碱金属( (除除Li外外) )或铵形成矾或铵形成矾如如 Al(SO4)212H2O弱酸的铝盐在水中完全水解弱酸的铝盐在水中完全水解 2Al3+ + 3S2- + 6H2O 2Al(OH)3+ 3H2S2Al3+ + 3CO3 +3H2O 2Al(OH)3+ 3CO22-三氯化铝双聚分子结构三氯化铝双聚分子结构2个个Al 原子原子与两侧的与两侧的4个个Cl原子在原子在同一平面上同一平面上中间的中间的2个个Cl原子位于原子位于该平面两侧该平面两侧动画演示动画演示1.金属单质金属单质都是两性金属都是两性金属Be+2NaOH+2H2O = Na2Be(OH)4+H2Na+2NaOH+6H2O = 2NaAl(OH)4+3H22.铍和铝都是钝化金属，与冷的浓硝