第十三章硼族元素总体目标:1、掌握硼单质、氢化物、卤化物与含氧化物的性质、用途与制备方法2、通过硼及其化合物的结构与性质,掌握缺电子化合物的成键特征3、掌握铝及其化合物的结构、性质与制备4、、认识铍与铝的相似性各节目标:第一节硼单质及其化合物1、掌握硼单质的结构、化学性质、用途与制备方法2、掌握乙硼烷、硼酸(H3BO3)、硼砂与三卤化硼的性质、结构与制备方法3、通过硼及其化合物的结构与性质,掌握缺电子化合物的成键特点与桥键的形成第二节铝单质及其化合物1、掌握铝及其化合物的主要性质与AlCl3的结构,了解铝的提取与冶炼2、认识铍与铝的相似性,如金属单质、无水卤化物、水合卤化物、氢氧化物第三节镓、铟、铊了解镓、铟、铊单质及其重要化合物的性质习题一、选择题⒈下列有关硼、铝性质的叙述,错误的就是( )A、都就是缺电子原子B、B(OH)3就是弱酸,Al(OH)3就是两性偏碱性C、其三卤化物分子都就是平面三角形结构D、都就是亲氧元素⒉在下列a—Al2O3的制备方法中,不妥的就是( )A、灼烧Al(OH)3B、灼烧Al(NO3)3C、高温电解Al2(SO4)3D、金属铝在氧中燃烧⒊下列铝的化合物不能用湿法制得的就是( )A、Al2(CO3)3B、Al2(SO4)3C、AlCl3D、Al(Ac)34、以下矿物中含有铝的就是( )A、冰晶石B、孔雀石C、白云石D、方铅矿5、下列化合物属于缺电子化合物的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A、BCL3B、H[BF4]C、B2O3D、Na[Al(OH)4]6、在硼的化合物中,硼原子的最高配位数不超过4,这就是因为( )A 、硼原子半径小B、配位原子半径大C、硼与配位原子电负性差小D、硼原子无价层d轨道7、下列关于BF3的叙述中,正确的就是( )A、BF3易形成二聚体B、BF3为离子化合物C、BF3为路易斯酸D、BF3常温下为液体8、下列金属单质中,熔点最低的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A、CuB、ZnC、NaD、Ga9、下列化合物中,熔点最低的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A、BCl3B、CCl4C、SiCl4D、SnCl410、下列物质中水解并能放出H2的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A、B2H6B、N2H4C、NH3D、PH311、下列化合物中不能稳定存在的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A、SbI3B、PI3C、AlI3D、TiI312 、下列含氧酸中属于一元酸的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A 、H3AsO3B、H3BO3 C、H3PO3 D 、H2CO313、下列物质中,酸性最弱的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A、、H3PO3 B 、H2S C、H3BO3 D、H5IO614、下列金属中,与硝酸反应得到产物的氧化数最低就是( )A 、In B、Tl C、Fe D 、Bi15、下列金属中,氧化能力最强的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A、NO2B、SO3 C 、B2O3 D、Tl2O316、下列分子中,偶极矩最小的就是( ) (吉林大学《无机化学例题与习题》)A 、B2H6 B、SO2C、NCl3 D、SF417、下列化合物中,氧化性与惰性电子对效应有关的就是( )A 、I2O5 B、Tl2O3 C 、Mn2O7 D、CrO318、与NaCO3溶液反应生成碱式盐沉淀的离子就是( )A、Al3+B、Ba2+C、Cu2+D、Hg2+19、氧化性最强的就是( )A、Al2O3B、Ga2O3C、In2O3D、Tl2O320、水解性最强的就是( )A、AlCl3B、AlBr3C、NaClD、KNO321、下列物质熔点最高的就是( )A、单质硼B、金属铝C、金属镓D、AlCl322、用电解法制备金属铅时,在Al2O3中加入Na3AlF6的作用就是( )A、使Al2O3的熔化温度降低B、作为原料C、防止金属铝氧化D、加快反应速度23、下列关于乙硼烷的叙述中,不正确的就是( )A、它就是缺电子化合物B、围绕B—B键可自由旋转C、分子中存在三中心二电子氢桥键D、它最终水解产物就是氢气与硼酸24、硼酸与多元醇反应,生成配位酸,使其酸性( )A、减弱B、增强C、不变D、变化不定二、填空题1、最简单的硼氢化合物就是, B原子的杂化方式为;由于它属于化合物,B与B存在碱。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)2、AlCl3·6H2O加热后,产物就是。
3、由于铝,所以它不溶于水。
由于铝,所以它不与浓硝酸反应。
铝与氢氧化钠溶液作用生成与。
4、GaCl2就是磁性物质,结构式应写成5、硼砂的化学式为,其为元碱。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)6、写出用稀硝酸处理金属铊的反应方程式。
7、写出向KI溶液中加入TlCl3溶液的反应方程式。
8、无机苯的化学式为,其结构为,与的结构相似。
9、硼酸为状晶体,硼酸分子之间以键结合,层与层之间以结合,故硼酸晶体具有性,可作为剂。
10、放在手中能够融化的金属有,以液相存在的温度范围最大的就是。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)11、硼酸与乙醇生成硼酸三乙酯的化学式,其火焰为色,以此可以鉴定硼酸。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)12、B2O3与金属氧化物共熔生成的硼珠有特征的颜色,称为硼珠试验,如CoO的硼珠Co(BO2)2为深蓝色,则CuO 的硼珠为色,MnO 的硼珠为色,NiO的硼珠为色,Cr2O3的硼珠为色,Fe2O3的硼珠为色。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)13、判断:⑴化合物的热稳定性Ga2O3Tl2O3⑵化学活泼性a—Al2O3r—Al2O3⑶酸性Al(OH)3Ga(OH)3⑷酸性溶液中,氧化性Ga2O3Tl2O3⑸In+与Tl+在水中歧化的就是14AlCl3在气态或CCl4溶液中就是体,其中有桥键。
15、Ga3+与F-配位时形成,与Cl-配位时形成。
三、简答题TlOH易溶而TlCl难溶; (吉林大学《无机化学例题与习题》)BCl3的沸点比AlCl3低(吉林大学《无机化学例题与习题》)CuCl2 顺磁性而InCl2 为逆磁性。
(吉林大学《无机化学例题与习题》)1.4、铝与硼有哪些相同与不同的性质？5.⑴就铝盐与铝酸盐的生成与性质作一简单扼要的比较。
⑵就Al2Cl6与B2H6的结构作一比较。
6、根据铝在酸性或碱性时的标准电极电势说明:(1)铝在酸、水、碱中溶解的可能性,以便确定铝在这些溶液中的稳定性。
(2)实际上铝不溶于水中,但能溶于NH4Cl或Na2CO3的溶液中。
四、计算题⒈在铝盐溶液中滴加碱溶液,并充分搅拌,当刚有Al(OH)3沉淀生成时,溶液中Al3+离子浓度为0、36mol/L,问开始沉淀时溶液的pH值为多少？(已知Ksp[Al(OH)3]=1、9×10-33)？2、求饱与Al(OH)3水溶液的pH值。
(Ksp[Al(OH)3]=1、3×10-33)3、在pH=10时,要使0、10M铝盐溶液不生成Al(OH)3沉淀,NaF浓度至少需要多大？参考答案一、选择题1、C2、C3、A4、A5、A6、D7、C8、D9、A 10A11、D 12、B 13、C 14、B 15、D 16、A 17、B 18、C 19、D 20、A 21 A 22、A 23、B 24、B二、填空题1、乙硼烷,sp3,缺电子,三中心二电子氢桥健。
2、Al(OH)Cl2+HCl 。
3.表面有一层致密氧化膜覆盖,能被浓硝酸钝化,Na[Al(OH4)],H24、逆,Ga[GaCl4]5、Na2B4O7、10H2O 二6、、3Tl+4HNO3(稀)===3TlNO3+N O↑+2H2O7、TlCl3+3KI===Tl I↓+I2+3KCl9、片,氢,分子间力,理解,润滑10、Cs 与Ga11、(C2H5O)3B ,绿12、蓝,紫,绿,绿,黄13、⑴> ⑵< ⑶> ⑷< ⑸In+14、双聚体, 氯三、简答题1、OH-变形小,与Tl+间极化作用差,TlOH为离子化合物;Tl+半径较大,与间的离子键不强;所以TlOH易溶。
Cl-变形性比OH-大,Cl-与半径大的Tl+间有相互极化作用,TlCl中共价成分较大;所以,TlCl难溶。
2、三氯化硼的共价性比三氯化铝强,而分子半径比三氯化铝小,因而三氯化硼的沸点应比三氯化铝低3、CuCl 2中的Cu 2+电子构型为3d 0,有一个单电子,因而CuCl 2为顺磁性。
InCl 2化合物就是由In + 与 In 3+构成,即可以写成In[InCl 4],,In + 与 In 3都无单电子,因而InCl 2就是反磁性的。
4、 答:Al 与B 的价电子层结构都就是ns 2np 1,最高氧化态为+3,都就是缺电子原子,都有桥状结构化合物,都有MX 3卤化物与M 2O 3氧化物。
MX 3就是缺电子化合物,为路易斯酸,容易形成卤化物(如AlCl 3、BF 3等)。
这些卤化物也都容易水解。
但两者金属性不同,Al 为金属,B 为非金属,Al(OH)3系两性,而B(OH)3为酸。
5、答:⑴Al 、Al 2O 3或Al(OH)3与酸作用都得铝盐(Al 3+);与强碱作用,都生成铝酸盐(-2AlO )。
铝盐与铝酸盐一般都溶于水,只要价结合的相反电荷离子无色,这些盐一般无色,它们都水解。
Al 3+水解使溶液显酸性,而-2AlO 水解使溶液显碱性。
⑵Al 为缺电子原子,它与Cl 2结合形成双聚分子而具有桥状结构。
Al 原子进行sp 3杂化,每个Al 原子与3个Cl 原子形成3个Al~Cl σ键,还有一个sp 3空轨道可以接受来自Cl 原子的孤对电子对,形成三中心四电子键,生成桥键配位化合物。
这种桥键称卤桥键。
B 也就是缺电子原子,它与氢形成化合物时也必须形成组成为B 2H 6的分子才能满足价轨道的需要。
两个B 原子各以两个sp 3杂化轨道同两个H 原子形成2个B —H σ键,这4个σ键在同一个平面之上,剩下的四个价电子在2个B 原子与另外2个H 原子之间垂直于上述平面的两个三中心两电子键,一个在平面之上,一个在平面之下,每个三中心键就是由一个H 原子与二个B 原子共用价电子构成的,这种B —H —B 三中心两电子键称为氢桥键。
所以Al 2Cl 6与B 2H 6都就是桥式结构,分子中卤桥键及氢桥键也都就是三中心键。
但由于Cl 原子对由孤电子对,H 原子没有;Al 的原子半径比B 大,Cl 的原子半径比氢大,Cl 桥键的键长比B —H 桥键的键长长一些,键能则弱一些。
Al —Cl —Al 桥键同B —H —B 桥键都就是离域键,但前者有配键性质。
6、 答:(1)有关标准电极电势如下:Al 3++3e -=Al E A 0=-1、66VH 2AlO 3-+H 2O+3e --=Al+4CH - E B 0=-1、66V2H ++2e -=H 2 E A 0=0、00V2H 2O+2e -= H 2+2OH - E B 0=-0、828V由此可见无论在酸、水或碱中Al 都就是不稳定的,容易置换溶液中的H +使之成为H 2而自身被氧化为Al(Ⅲ)。