最新第十六章-硼族元素..教学讲义ppt.ppt

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1、第十六章-硼族元素..一、教学要求：1、通过硼、铝及其化合物的结构和性质的学习，了解硼的缺电子特性，以及硼与铝成键的相似性和差异性。2、掌握硼、铝、铊的单质及其重要化合物的制备、性质和用途；了解镓的性质和用途。3、熟悉Tl+的化合物的稳定性以及TlX与AgX的某些相似性，Tl2O3、TlF3等在酸性介质中的强氧化性。4、掌握惰性电子对效应和对角线规则。5、掌握Al3+的鉴定方法。二、教学时数：4学时三、典型习题：P791-792：2、3、6、7、8、9(2)(3)(4)、11、14第十六章硼族元素ⅢA——B、Al、Ga、In、

2、Tl——称硼族元素其中Ga、In、Tl及Ge属分散性稀有元素，没有单独的矿藏。本章主要讲述：(1)B及其化合物中的多中心键(3c-2e键)；(2)B、Al及其重要化合物的结构、性质、制备和用途；(3)B与Si的相似性(对角线规则)；(4)Tl+的稳定性，Tl(Ⅲ)的化合物的不稳定性。(小结惰性电子对效应，并探讨其产生的原因。)表16-2B、Si、C的某些单键的键能411318389键能(kJ·mol-1)C-HSi-HB-H键358452561键能(kJ·mol-1)C-OSi-OB-O键485565613键能(kJ·mol-

3、1)C-FSi-FB-F键346222293键能(kJ·mol-1)C-CSi-SiB-B键铝热反应：4Al+3O2==2Al2O3rHm=-3339kJ·mol-1冰晶石矿Na3[AlF6]的存在，说明Al也是亲O、F的元素。B是亲O、亲F元素，其次是Si。而C的自相成键能力最强Al在酸、碱介质中都表现出强还原性Tl3+的化合物具有强氧化性Tl+的化合物特别稳定铝易置换氢氟酸中的氢——为什么？2Al+6H+===2Al3++3H22Al+2NaOH+6H2O===2NaAl(OH)4+3H2§16-2硼及其化合物2-

4、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方硼矿——2Mg3B8O15·MgCl2白硼钙石——Ca2B6O11·3H2O等我国西部地区的内陆盐湖和吉林、辽宁等省有硼矿。2-2硼的成键特征(硼的化学主要表现在缺电子性质上)(1)基态B的价层结构2s22p1BB是缺电子原子(2)硼化合物中激发态B的价层电子分布B可采取sp2、sp3杂化轨道成键2s12p2B(3)硼原子成键的三大特征①共价性——B以形成共价化合物为特征B的原子半径小，I1、I2、I3大，B在形成化合物时：可以采

5、取sp2杂化成键，例如：BX3、B(OH)3也可以采取sp3杂化成键，例如：BF4-、BH4-、B(OH)4-②缺电子B化合物易与电子对供体形成配键：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。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。图16-3-菱形硼的结构巢状硼烷结构2-3单质硼(1)硼的同素异形体无定形硼为棕色粉末；晶态硼有16种以上

6、的同素异形体有黑色的、亮红色的、黄色的等，其中-菱形硼呈黑灰色。图16-3-菱形硼的结构-菱形硼中含有B12基本结构单元，其中Bsp3杂化。B12为正二十面体的笼状结构，上、下部各有5个等边三角形，中部有10个等边三角形。[见P770图16-3(a)(b)]基本结构单元间有两种形式的化学键：2c-2e键连接的B—B间距为171pm（前、后各3个B）3c-2e键连接的B—B间距为203pm（腰部的6个B）(2)性质及用途：晶态硼是原子晶体，其硬度接近金刚石，有高的熔点、高的电阻，其导电率随温度的升高而增大，化学性质呈惰

7、性。无定形硼化学性质较活泼，其主要反应及用途如下：与O2的反应硼可用于炼钢业中作去氧剂与非金属单质的反应2B+3X2＝2BX32B+N2＝2BN4B+C＝B4C其中：BN、B4C是有特殊性能的材料。与酸及熔碱的反应B+3HNO3(浓)＝H3BO3+3NO2↑2B+3H2SO4(浓)＝2H3BO3+3SO2↑2B+6NaOH(熔融)＝2Na3BO3+3H2↑与金属的反应高温下硼几乎能与所有的金属反应生成间充型硼化物。硼钢具有硬度大，耐高温，抗腐蚀等特点。金属硼化物一般不符合原子价规律。(3)制取或：BI3-菱形硼1000～13

8、00K,Ta丝粗B用HCl、NaOH、HF等处理(金属氧化物、金属硼化物、B2O3等)，可得高纯度的棕色无定形B。2-4硼烷硼的氢化物目前已知的仅20多种，按其组成可将硼烷分为两类（其命名同碳烷）：BnH(n+4)B2H6B5H9（戊硼烷-9 ）   B16H20BnH(n