化学性质4B(s)+30,(g)22B,0,(s) △rH=-2887kJ ·mo1-1燃烧反应硼可用于炼钢常温下较惰性,仅与F,反应业中作去氧剂与非金属反应B+X2-→2BX3高温下 B+N2→BN B+S→B,S3与氧化性酸反应B+ HNO,(浓)→H,BO3 +NO↑B+H,SO4(浓)→H,BO3+SO21B+NaOH Na,BO, +H,1与强碱反应高温下,硼几乎与所有的金属反应生成硼化物。与金属反应具有硬度大,耐高温,抗腐蚀等特点。金属硼化物一般不符合原子价规律,如MgBz、Cr,B、LaB、Nb,B,等
硼可用于炼钢 常温下较惰性,仅与F2反应 业中作去氧剂 B+X2→2BX3 高温下 B+N2 → BN B+S → B2S3 B+ HNO3 (浓) → H3BO3+NO↑ B+H2SO4 (浓) → H3BO3+SO2↑ 高温下,硼几乎与所有的金属反应生成硼化物。 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,如MgB2、Cr4B、 LaB6、Nb3B4等。 化学性质 燃烧反应 与非金属反应 与氧化性酸反应 与强碱反应 与金属反应 4B(s)+3O2(g)===2B2O3(s) △rH=-2887kJ·mol-1 973K B+NaOH → Na3BO3+H2↑ △
制备1.金属还原B,0,+3Mg==2B +3Mg0KBF +3Na==3NaF+KF+B2.工业上:从硼键矿Mg,B,OHO一→单质硼一→精制硼偏硼酸钠溶硼镁矿碱溶硼砂溶解后液通入CO,Mg,B,OsH,0用H,SO47镁还原调节酸度硼酸\粗硼氧化硼硼精制2B(粗) + 3I,===2BI3热分解800-1000℃2BI==2B(α-菱形硼)+3I
B2O3 + 3Mg==2B + 3MgO KBF4 + 3Na==3NaF + KF + B 1.金属还原 2.工业上:从硼镁矿Mg2B2O5·H2O → 单质硼 → 精制硼 制备 硼镁矿碱溶 Mg2B2O5·H2O 偏硼酸钠溶 液通入CO2 硼砂↓ 粗硼 氧化硼 硼酸↓ 溶解后 用H2SO4 镁 还原 △ 调节酸度 精制——硼 2B(粗) + 3I2===2BI3 热分解800-1000℃ 2BI3==2B( 菱形硼) + 3I2
B,0, + 2AI = Al,0 + 2B △G = -784.6kJ?为什么不用铝来还原制备纯B(镁还原)>Al,0,难溶于酸p511;△rG?29s<0,热力学自发倾向很大。为提高反应速率,需高温。但高温灼热过的Al,O,不溶于酸、碱,难与B分离;MgO可用酸溶解,与B(s)分离。所以用Mg,不用Al。>有黑色的AIB1杂质生成。用途:天无定形硼可用于生产硼钢。优良的抗冲击性一一制造喷气发动机硼吸收中子的能力一一核反应堆的控制棒
B2O3 + 2Al = Al2O3 + 2B ΔG = -784.6kJ 为什么不用铝来还原制备纯B(镁还原)? Al2O3难溶于酸p511; △rG 298 < 0,热力学自发倾向很大。为提高反应速率,需高温。 但高温灼热过的Al2O3不溶于酸、碱,难与B(s)分离;MgO可用酸 溶解,与B(s)分离。所以用Mg,不用Al。 有黑色的 AlB12 杂质生成。 用途:无定形硼可用于生产硼钢。 优良的抗冲击性——制造喷气发动机 硼吸收中子的能力——核反应堆的控制棒
铝族元素个1npns2成键特征CICICAlAT共价特点CICI缺电子特点Al,Cl.中的氯桥键与硼类似,铝族元素的原子为缺电子原子。最高氧化数+3在铝和镓的化合物中同样表现出缺电子特铊+1稳定点。而随原子半径的增大,钢铊逐渐过渡为金属性质。少数表现铝的金属性比强,是优良的导电体,离子性镓和钢是制半导体的重要材料
↑↓ ↑ ns2 np1 与硼类似,铝族元素的原子为缺电子原子。 在铝和镓的化合物中同样表现出缺电子特 点。而随原子半径的增大,铟铊逐渐过渡 为金属性质。 Cl Al Cl Cl Cl Al Cl Cl Al2Cl6中的氯桥键 铝的金属性比镓强,是优良的导电体, 镓和铟是制半导体的重要材料。 铝族元素 成键特征 共价特点 缺电子特点 最高氧化数+3 铊+1稳定 少数表现 离子性
铝石墨地壳中最丰富,第二铁槽O金属,铝是两性金属有钝化性Liquidonotite+bauiteEiguidaluminum冶炼一熔融金属铝电解法制备p513电解金属铝示意图铝矾土矿一碱溶除SiO,、Fe,O,杂质一纯制Al,O,一熔融电解碱溶除杂:Al,O3(s)+20H ==2[AI(OH)4]-+H,02[AI(OH)4]- + CO2(g) == 2A1(OH)3|+ HCO3电解1030℃,冰晶石电解:4AI(阴极)+302(阳极)2Al,03助熔)NaAIF.离子有很高的水合能-不能从水溶液中提取干态钠还原--经济、操作上不利
铝矾土矿→碱溶除SiO2、Fe2O3杂质→纯制Al2O3 →熔融电解 铝 碱溶除杂:Al2O3 (s) + 2OH- == 2[Al(OH)4 ] - + H2O 2[Al(OH)4 ] - + CO2 (g) == 2Al(OH)3↓+ HCO3 - 地壳中最丰富,第二 金属,铝是两性金属, 有钝化性 冶炼— 电解法制备p513 离子有很高的水合能-不能从水溶液中提取 干态钠还原-经济、操作上不利 电解金属铝示意图 电解: 2Al2O3 =====4Al(阴极) + 3O2 (阳极) 电解 1030℃,冰晶石 Na3AlF6 助熔) 铁槽 石墨 熔融金属铝