高中化学竞赛辅导 无机化学 15.1硼及其化合物知识点素材-人教版高中全册化学素材

第十五章 硼族元素Chapter 15 The Boron Family ElementsBoron (B) Aluminum (Al) Gallium (Ga) Indium (In) Thallium (Tl)Electron configuration：ns2np1§15-1 硼及其化合物Boron and its Compounds一、General Properties 1．硼的化学性质与 Si 有某些相似之处（对角线相似原则），通常硼呈现+3 氧化态，负氧化态的情况很少。硼与金属形成非化学计量的化合物（nonstoichiometric compounds），M4B、M2B、MB、M3B4、MB2、MB6等。 (1) B2O3与 SiO2都是固态酸性氧化物，Al2O3是两性，CO2是气态酸性; (2) H3BO3与 H4SiO4都是很好的酸； (3) 多硼酸盐与多硅酸盐结构相似； (4) 硼烷、硅烷可形成多种可燃性气态物质，而 AlH3是固态。 2．在自然界中，硼以硼砂（borax）：Na2B4O7·10H2O，四水硼砂（kernite）：Na2B4O7·4H2O，天然硼酸 ( sassolite）：H3BO3存在。 3．硼在自然界中丰度之所以低，是因为，所以硼材料可作为核反应堆的减速剂和生物防护。二、The Simple Substance 1．Boron has several allotropic forms. 无定形硼为棕色粉末， The crystals of boron are black. 高熔沸点（m.p. 2300℃，b.p. 2550℃） 单质硼有多种复杂的晶体结构，其中最普通的一种是  菱形硼，其基本结构单元为正二十面体的对称几何构型，然后由 B12的这种二十面体的布起来组成六方晶系的  菱形硼。 2．Properties (1) 硼和硅一样在常温下较惰性，仅与 F2反应。对于单质硼的同素异构形体而言，结晶状单质硼较惰性，无定形硼则比较活泼，在高温下： (2)单质硼作还原剂： 3SiO2 + 4B3Si + 2B2O3 2B + 6H2O(g)2B(OH)3 + 3H2↑ (3) 与氧化性的酸反应，生成 H3BO3 (4) 在有氧化剂存在时，与碱反应：Fig 15.1 Icosahedral arrangement of B12 2B + 2NaOH + 3KNO32NaBO2 + 3KNO2 + H2O 3．Preparation： (1) 金属还原： B2O3 + 3Mg2B + 3MgO KBF4 + 3Na3NaF + KF + B (2) 工业上：从硼镁矿 → 单质硼 → 精制硼 a．用浓碱溶液来分解硼镁矿： Mg2B2O5·5H2O + 2NaOH2NaBO2 + 2Mg(OH)2 + 4H2O b．通入 CO2调节碱度,分离出硼砂 4NaBO2 + CO2 + 10H2ONa2B4O7·10H2O + Na2CO3 c．用 H2SO4调节酸度，可析出溶解度小的硼酸晶体： Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O4H3BO3 + Na2SO4 d．加热，脱水： 2H3BO3B2O3 + 3H2O e...