第四章硼族元素

第11章硼族元素本章主要内容(一)硼、铝单质、氢化物、卤化物、含氧化合物的结构和性质

(二)

了解硼、铝化合物的缺电子性

(三)熟悉硼族元素性质递变规律§11.1

硼族元素通性●IIIA族

硼(B)铝(Al)镓(Ga)铟(In)铊(Tl)

BAlGaInTl价电子结构2s22p13s23p14s24p15s25p16s26p1主要氧化态+3+3

+3+3,+1+1共价半径/pm82118126144148

B为非金属单质，Al、Ga、In、Tl是金属11.2.1硼族元素的单质硼铝镓铟

B非金属

Al，Ga，In，Tl金属§11.2

单质和化合物在地壳中含量居第三硼单质●

同素异形体：无定型硼，晶型硼

棕色粉末,黑灰色

化学活性高，硬度大

熔点，沸点都很高●

晶型硼（B12）原子晶体（B12）正二十面体α-菱形硼晶型硼惰性，无定型硼稍活泼，高温下显还原性①

易在氧气中燃烧(B亲O)B在炼钢中作脱氧剂

4B

+3O2═══2B2O3

973K②与卤素作用加热与氯气,溴单质等反应2B+F2═══2BF3室温硼化学性质

平面三角形分子④

无定型B被热的浓H2SO4或浓HNO3氧化2B

+3H2SO4(浓)══2H3BO3+3SO2↑B

+3HNO3(浓)══H3BO3+3NO2↑⑤

无定型硼与浓的强碱溶液反应,有氧化剂存在并强热时与强碱共熔2B+2KOH+3KNO3═══3KNO2+2KBO2+H2O

③

无定型B在赤热下同水蒸汽作用

2B

+6H2O═══2H3BO3+3H2铝单质①

与非金属反应（O2，卤素，N2等）●铝为银白色,质软,轻而有延展性的金属●空气中生成致密氧化膜,稳定2Al+3X2=2AlX34Al+3O2══2Al2O3(s)

②与酸或碱均反应

Al是“两性元素”Zn与Al处于对角线，Zn也是两性元素2Al+6H+=2Al3++3H2↑Al在冷浓H2SO4

、浓HNO3中“钝化”2Al+6H2SO4(热浓)=Al2(SO4)3+3SO2↑+6H2O2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4-+3H2↑

③

铝的冶炼

四羟基合铝酸根镓

铟

铊均为银白色,质软,轻而有延展性的金属,有毒Ga:熔点(303K)~沸点(2523K)液态范围在金属中最大，用在高温温度计最简单的硼烷

一系列硼的氢化物,20多种-----硼烷◆

组成BnHn+4类（稳定）BnHn+6类◆物理性质臭味，无色气体或液体，毒性大

空气中B2H6的最高允许含量为0.1μg/g11.2.2硼族元素的氢化物例：B2H6B4H10乙硼烷丁硼烷硼烷的化学性质◆

易燃,且放热高能燃料B2H6+3O2══2B2O3+3H2O◆

不稳定性，加热分解，产物复杂◆

强还原性B2H6+6Cl2══2BCl3+6HCl◆

水解放出氢气(放热)水下火箭燃料B2H6+6H2O

══2H3BO3+6H2◆

加合反应

1.硼的含氧化合物(I)硼酸酐(II)与金属氧化物共熔B2O3(s)

白色固体

(晶型、无定型体)M2OM2O3共熔B2O3(s)+

硼酸盐（特征颜色）11.2.3硼族元素的含氧化物硼玻璃层状结构，似石墨，滑腻,有解离性硼酸H3BO3◆H3BO3

白色片状晶体,室温微溶于水

T↗，溶解度↗◆

一元Lewis弱酸：不是三元质子酸！Ka

=5.8×10-10，很弱。B(OH)3+H2OBOHOHOHOH-+H+硼酸盐硼砂无色晶体，在空气中中易风化失水与酸反应制H3BO3脱水水解呈碱性Na2B4O7+7H2O=4H3BO3+2NaOHH3BO3+OH－

=B(OH)4－

pH=9.24，可作为缓冲盐硼砂与B2O3、B(OH)3一样，与一些金属氧化物共熔→带特征颜色的偏硼酸盐。硼砂

硼砂珠试验——鉴定金属离子Na2B4O7+CoO=2NaBO2.Co(BO2)2

蓝宝石色Na2B4O7=B2O3+2NaBO2

+)CoO+B2O3

=Co(BO2)2

Na2B4O7+CoO=2NaBO2·Co(BO2)2Δ(I)-Al2O3自然界存在刚玉:熔点高,硬度大,惰性大(II)-Al2O3吸附剂和催化剂三氧化二铝多种变体,-Al2O3,-Al2O32.铝的含氧化合物天然宝石:透明氧化铝晶体含不同杂质而呈现鲜明颜色红宝石(Cr3+)

蓝宝石(Fe3+)

绿宝石(Cu2+)氢氧化铝两性铝的含氧酸盐Al3+易水解[Al(H2O)6]3+[Al(OH)(H2O)5]2++H+铝钾矾(明矾)：探究性教学之

硼砂的药理作用药理作用

抑菌、抗惊厥及抗癫痫、防腐及保护皮肤黏膜的作用。临床应用

治疗百日咳、腰扭伤、癫痫、汗斑、慢性支气管炎、鹅口疮、湿疹、中耳炎、咽喉炎等。注意事项宜忌：多作外用，内服宜慎。探究性教学之

硼砂在食品中的应用与禁止硼砂在食品中的作用

◊硼砂具有增加食物韧性、脆度及改善食物保水性及保存度等功能◊防止虾的黑变，使虾有好的卖相硼砂对人体的危害

硼砂经由食品摄取后，可与胃酸作用产生硼酸，不易被排出，连续摄取后，会在体内蓄积，妨碍消化酵素作用，引起食欲减退、消化不良、抑制营养素之吸收、促进脂肪分解因而体重减轻。其中毒症状为呕吐、腹泻、红斑、循环系统障碍、休克及昏迷等硼酸症状。◆硼的三卤化物

①

Lewis酸性：

BX3是缺电子化合物，与Lewis碱加合。BF3+:NH3=F3B←NH3BF3+HF=HBF4氟硼酸，强酸BCl3(l)+3H2O(l)=H3BO3(s)+3HCl(aq)11.2.4硼族元素的卤化物②潮湿空气中水解发烟4BF3(l)+3H2O(l)=H3BO3(s)+3HBF4(aq)强酸③BX3都是共价化合物BF3(g)BCl3(g)BBr3(l)BI3(s)m.p.b.p.升高◆铝的三卤化物

AlF3AlCl3AlBr3AlI3共价性增强离子型二聚体,共价型AlCl3最重要●

AlCl3

溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂,

气态或非极性溶剂中都以Al2Cl6存在AlCl3AlCl3●

AlCl3水中强烈水解.潮湿空气中的AlCl3，遇NH3生成NH4Cl白烟为NH4Cl白烟为NH4Cl●

用干法合成AlCl3●

AlCl3

溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂,

气态或非极性溶剂中都以Al2Cl6存在AlCl3◆硼族卤化物的比较

●

三价卤化物的稳定性逐渐减弱B和Al-----只有三价卤化物Ga,In,Tl------既有三卤化物,又有一价卤化物Tl的一价卤化物比三卤化物稳定Tl(III)I3不存在TlClTlBrTlI存在，并且难溶于水，TlF易溶于水●

三价卤化物通常是较强的路易斯酸●Al,Ga,In的三卤化物易得二聚体

1、硼与浓NaOH反应,所得的含硼产物是（）(A)NaBO2(B)Na3BO3(C)B2O3(D)H3BO3

A2、下列关于铝的卤化物的叙述,正确的是()(A)铝的卤化物都是共价化合物；(B)除AlI3是共价化合物外，其余都是离子化合物；(C)AlF3、AlCl3是离子化合物，AlBr3、AlI3是共价化合物；(D)铝的卤化物中，仅AlF