第17章 碳 硅 硼精选文档.ppt

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1、第17章 碳 硅 硼本讲稿第一页，共九十四页17-1 17-1 通性通性17-1-1 17-1-1 元素的基本性质元素的基本性质如如p555表表 17-1。17-1-217-1-2 电子构型和成键性质电子构型和成键性质C、Si等电子原子，等电子原子，B为缺电子原子。为缺电子原子。C、Si、B既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成共价既不易失去电子，也不易得到电子，主要形成共价键。键。原子间可相互结合成链，其中以碳成链能力最强。它构成原子间可相互结合成链，其中以碳成链能力最强。它构成了整个有机物的骨架。了整个有机物的骨架。C有有sp、sp2、sp3等多种杂化态成键，可构成结构复杂多样等多种杂化

2、态成键，可构成结构复杂多样的键合方式，包括双键、叁键、的键合方式，包括双键、叁键、p-p键键等。等。Si则则以共价以共价单键为单键为主。主。本讲稿第二页，共九十四页本讲稿第三页，共九十四页本讲稿第四页，共九十四页本讲稿第五页，共九十四页本讲稿第六页，共九十四页本讲稿第七页，共九十四页本讲稿第八页，共九十四页本讲稿第九页，共九十四页本讲稿第十页，共九十四页本讲稿第十一页，共九十四页本讲稿第十二页，共九十四页本讲稿第十三页，共九十四页本讲稿第十四页，共九十四页本讲稿第十五页，共九十四页本讲稿第十六页，共九十四页本讲稿第十七页，共九十四页本讲稿第十八页，共九十四页本讲稿第十九页，共九十四页B原子有原

3、子有4个价个价轨轨道，只有道，只有3个价个价电电子，价子，价轨轨道数多于价道数多于价电电子数，其成子数，其成键键特征是可形成多中心少特征是可形成多中心少电电子子键键。Si特征氧化特征氧化态态是是sp3杂化（配位数为杂化（配位数为4），最高为），最高为sp3d2杂化杂化（八面体构型，配位数为（八面体构型，配位数为6），与），与C相比原子半径较大，不相比原子半径较大，不会形成会形成d-p键，而倾向于键，而倾向于单键单键形成巨型分子。形成巨型分子。17-1-317-1-3 自然存在和丰度自然存在和丰度Si和和B是亲氧元素，在自然界中均以含氧化合物形式存在。是亲氧元素，在自然界中均以含氧化合物形式存在

4、。Si含量在所有元素中居第二位。含量在所有元素中居第二位。17-2 17-2 碳碳17-2-1 17-2-1 单质单质本讲稿第二十页，共九十四页本讲稿第二十一页，共九十四页本讲稿第二十二页，共九十四页一、同素异形体一、同素异形体碳有金刚石、石墨和富勒烯三种同素异形体。碳有金刚石、石墨和富勒烯三种同素异形体。金刚石：金刚石：原子晶体，每个碳原子都以原子晶体，每个碳原子都以sp3杂化轨道与四个碳杂化轨道与四个碳原子形成共价单键，构成正四面体。原子形成共价单键，构成正四面体。每个碳原子位于正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶每个碳原子位于正四面体的中心，周围四个碳原子位于四个顶点上，在空间构成连

5、续的、坚固的骨架结构。点上，在空间构成连续的、坚固的骨架结构。由于由于C-C键的键能大，价电子都参与了共价键的形成，使得晶键的键能大，价电子都参与了共价键的形成，使得晶体中没有自由电子，故金刚石是自然界中最坚硬的固体，熔点体中没有自由电子，故金刚石是自然界中最坚硬的固体，熔点高达高达3 550，且不导电。，且不导电。石墨：石墨：属于混合键型的晶体。石墨中碳原子用属于混合键型的晶体。石墨中碳原子用sp2杂化轨道与杂化轨道与相邻的三个碳原子以相邻的三个碳原子以键结合，形成正六角形蜂巢状的平面键结合，形成正六角形蜂巢状的平面层状结构。层状结构。本讲稿第二十三页，共九十四页每个碳原子还有一个每个碳原子

6、还有一个2p轨道，其中有一个轨道，其中有一个2p电子。这些电子。这些p轨轨道互相平行，并垂直于碳原子道互相平行，并垂直于碳原子sp2杂化轨道构成的平面，形杂化轨道构成的平面，形成了大成了大键。因而这些键。因而这些电子可以在整个碳原子平面上活动，电子可以在整个碳原子平面上活动，类似金属键的性质。类似金属键的性质。平面结构的层与层之间依靠分子间作用力平面结构的层与层之间依靠分子间作用力(范德华力范德华力)结合起结合起来，形成石墨晶体。来，形成石墨晶体。石墨有金属光泽，在层平面方向有很好的导电性质。由石墨有金属光泽，在层平面方向有很好的导电性质。由于层间的分子间作用力弱，因此石墨晶体的层与层之间于层

7、间的分子间作用力弱，因此石墨晶体的层与层之间容易滑动，工业上用石墨作固体润滑剂。容易滑动，工业上用石墨作固体润滑剂。C C6060：分子晶体，分子晶体，又叫富勒又叫富勒烯烯或布基球。或布基球。本讲稿第二十四页，共九十四页17-2-2 17-2-2 碳的氧化物、含氧酸及其盐碳的氧化物、含氧酸及其盐一、氧化物一、氧化物主要氧化物为主要氧化物为CO和和CO2。1.1.一氧化碳一氧化碳结构：结构：与与N2、CN-、NO+是等电子体。是等电子体。C采取采取sp等性杂化，等性杂化，C提供了两个电子，形成两个共价键；提供了两个电子，形成两个共价键；O提供了四个电子，两个两个共价键，另两个单独提供给提供了四个

8、电子，两个两个共价键，另两个单独提供给C形形成配位键（反馈键）成配位键（反馈键）。:CO:，CO键级为键级为3。从键的形成结构看，一个是从键的形成结构看，一个是键，两个是键，两个是键；键；从键的极化方向看，其中两个是共价键，一个是配位键。从键的极化方向看，其中两个是共价键，一个是配位键。本讲稿第二十五页，共九十四页化学性质：化学性质：(1)还原性还原性(2)配位性：与有空轨道的金属原子或低氧化态的金属离子形配位性：与有空轨道的金属原子或低氧化态的金属离子形成羰基配合物。成羰基配合物。(3)与其它非金属反应与其它非金属反应(4)与碱的作用：与碱的作用：NaOH+CO=HCOONa2.2.二氧化碳

9、二氧化碳结构：结构：碳原子采取碳原子采取sp杂化轨道与氧原子成键，两个杂化轨道与氧原子成键，两个sp杂化杂化轨道分别与两个轨道分别与两个O原子生成两个原子生成两个键，两个未参加杂化的键，两个未参加杂化的p轨轨道与道与sp杂化轨道成直角，且从侧面同氧原子的杂化轨道成直角，且从侧面同氧原子的p轨道分别肩并轨道分别肩并肩地发生重叠，生成两个肩地发生重叠，生成两个三中心四电子的离域键。三中心四电子的离域键。本讲稿第二十六页，共九十四页CO2无极性，易液化。无极性，易液化。二氧化碳分子结构很稳定，化学性质不活二氧化碳分子结构很稳定，化学性质不活泼。泼。二、碳酸和碳酸盐二、碳酸和碳酸盐碳酸为二元弱酸。碳酸

10、为二元弱酸。碳酸不稳定，只存在于水溶液中。碳酸不稳定，只存在于水溶液中。碳酸盐碳酸盐有两种类型：正盐有两种类型：正盐(碳酸盐碳酸盐)和酸式碳酸盐和酸式碳酸盐(碳酸氢盐碳酸氢盐)。(i)溶解性溶解性 除铵和碱金属除铵和碱金属(锂除外锂除外)，多数碳酸盐难溶于水；，多数碳酸盐难溶于水；大多数酸式碳酸盐易溶于水大多数酸式碳酸盐易溶于水。难溶碳酸盐，其相应酸式盐较正盐的溶解度大。如：难溶碳酸盐，其相应酸式盐较正盐的溶解度大。如：CaCO3+CO2+H2O=Ca(HCO3)2 (难溶难溶)(易溶易溶)本讲稿第二十七页，共九十四页易溶碳酸盐，其相应酸式盐的溶解度相对较小。如：易溶碳酸盐，其相应酸式盐的溶解

11、度相对较小。如：2Na+CO32-+H2O=2NaHCO3(ii)水解性水解性 M()CO3水溶液呈碱性，水溶液呈碱性，M()HCO3水溶液水溶液呈微碱性呈微碱性。金属离子与可溶性碳酸盐间三种沉淀形式：金属离子与可溶性碳酸盐间三种沉淀形式：(a)2Fe3+3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3+3CO22Al3+3CO32-+3H2O=2Al(OH)3+3CO2(b)2Cu2+2CO32-+H2O=Cu2(OH)2CO3+CO2(c)Ba2+CO32-=BaCO3(iii)热稳定性热稳定性 金属离子的极化力越强，其碳酸盐热稳定性越金属离子的极化力越强，其碳酸盐热稳定性越差差。一般规律：一般规

12、律：碱金属盐碱金属盐 碱土金属盐碱土金属盐 过渡金属盐过渡金属盐铵盐铵盐本讲稿第二十八页，共九十四页碳酸盐碳酸盐 碳酸氢盐碳酸氢盐 碳酸碳酸。17-2-3 17-2-3 碳的硫化物和卤化物碳的硫化物和卤化物一、二硫化碳一、二硫化碳无色或淡黄色透明液体，有刺激性气味，易挥发。不溶于水，无色或淡黄色透明液体，有刺激性气味，易挥发。不溶于水，溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。溶于乙醇、乙醚等多数有机溶剂。二、碳的卤化物二、碳的卤化物CX4中中CF4最稳定，化学性质不活泼，对热和化学试剂都不活最稳定，化学性质不活泼，对热和化学试剂都不活泼。泼。四氯化碳分子呈正四面体结构，为非极性分子。四氯化碳分子呈正四面

13、体结构，为非极性分子。常温下，常温下，CCl4为无色液体，几乎不溶于水，可溶于乙醇、乙为无色液体，几乎不溶于水，可溶于乙醇、乙醚和氯仿。醚和氯仿。本讲稿第二十九页，共九十四页CCl4有化学惰性，一般情况下不助燃，与酸和强碱不起作有化学惰性，一般情况下不助燃，与酸和强碱不起作用。对某些金属用。对某些金属(如铝、铁如铝、铁)有明显的腐蚀作用。有明显的腐蚀作用。17-3 17-3 硅硅成键特征：成键特征：1.可用可用sp、sp2、sp3杂杂化化轨轨道形成道形成2到到4个个键键；2.不能形成不能形成p-p键键，因，因Si的半径大，的半径大，sp和和sp2态态不不稳稳定，定，难难形成多重形成多重键键好好

14、(双双键键或或叁键叁键)；3.Si有空的有空的d轨轨道，可参与成道，可参与成键键如如sp3d2 杂杂化；化；4.能形成能形成d-p键键。17-3-1 17-3-1 单质硅的性质、制备和用途单质硅的性质、制备和用途晶体硅结构与金刚石类似，熔沸点较高，质硬而脆。而无晶体硅结构与金刚石类似，熔沸点较高，质硬而脆。而无定形硅为灰黑色粉末，较晶体硅活泼。定形硅为灰黑色粉末，较晶体硅活泼。本讲稿第三十页，共九十四页化学性质不活泼，室温时不与化学性质不活泼，室温时不与O2、H2O、HX 反应，但：反应，但：(1)(1)与非金属作用：与非金属作用：常温下，常温下，Si只与只与F2反应；在高温下，能与反应；在高

15、温下，能与其它卤素及一些非金属单质反应。其它卤素及一些非金属单质反应。(2)(2)与金属作用：与金属作用：液态液态Si极为活泼，与金属可形成简单互溶极为活泼，与金属可形成简单互溶合金或二元化合物。合金或二元化合物。(3)(3)与酸作用：与酸作用：Si+4HNO3+12HF=3SiF4+4NO+8H2O(4)(4)与碱作用：与碱作用：Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2高纯硅是最重要的半导体材料、集成电路元件、电子计高纯硅是最重要的半导体材料、集成电路元件、电子计算机元件。算机元件。17-3-2 17-3-2 硅烷硅烷硅烷常温下多为液体或气体，能溶于有机溶剂，性质较活泼硅烷常温下多为

16、液体或气体，能溶于有机溶剂，性质较活泼。本讲稿第三十一页，共九十四页如硅甲烷为无色气体，遇空气可自燃，并放出大量热。如硅甲烷为无色气体，遇空气可自燃，并放出大量热。硅烷的化学性质较相应烷烃活泼。硅烷的化学性质较相应烷烃活泼。(1)(1)还原性比甲烷强还原性比甲烷强(2)(2)稳定性比甲烷差稳定性比甲烷差(3)SiH(3)SiH4 4在碱的催化作用下剧烈水解在碱的催化作用下剧烈水解17-3-317-3-3 硅的卤化物和氟硅酸盐硅的卤化物和氟硅酸盐一、卤化物一、卤化物硅的卤化物均为无色。常温下硅的卤化物均为无色。常温下SiF4为气体，为气体，SiCl4和和 SiBr4为为液体，液体，SiI4是固体

17、。是固体。SiCl4为有刺激性的无色液体，易水解：为有刺激性的无色液体，易水解：SiCl4+3H2O=H2SiO3+4HClNH3和和SiCl4同时蒸发，形成的烟雾更浓，可作烟幕。同时蒸发，形成的烟雾更浓，可作烟幕。本讲稿第三十二页，共九十四页SiF4水解为可逆的水解为可逆的：SiF4+4H2O H4SiO4+4HF且：且：SiF4+2HF =2H+SiF62-3SiF4+4H2O H4SiO4+4H+2SiF62-制备：制备：SiO2+4HF =SiF4+2H2O SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO二、氟硅酸盐二、氟硅酸盐3SiF4+2Na2CO3+2H2O =2Na2SiF6+H

18、4SiO4+2CO2SiF4+2KF=K2SiF617-3-417-3-4 硅的含氧化合物硅的含氧化合物一、二氧化硅一、二氧化硅自然界中，自然界中，SiO2有晶体和无定形体两种形态。有晶体和无定形体两种形态。2CaF4+SiO2+2H2SO4 2CaSO4+SiF4+8H2O 本讲稿第三十三页，共九十四页17-3-417-3-4 硅的含氧化合物硅的含氧化合物一、二氧化硅一、二氧化硅自然界中，自然界中，SiO2有晶体和无定形体两种形态。有晶体和无定形体两种形态。SiO2+4HF=SiF4+2H2OSiO2+Na2CO3 =Na2SiO3+2CO2SiO2+Na2SO4 =Na2SiO3+2SO3

19、SiO2+2KNO3 =K2SiO3+NO2+NO+O2二、硅酸二、硅酸硅酸为二元弱酸。硅酸为二元弱酸。硅胶为稍透明的白色固态物质。由于硅胶内有很多微小的孔隙，硅胶为稍透明的白色固态物质。由于硅胶内有很多微小的孔隙，内表面积很大，故硅胶有很强的吸附，可内表面积很大，故硅胶有很强的吸附，可SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O 本讲稿第三十四页，共九十四页作为吸附剂、干燥剂和催化剂的载体。作为吸附剂、干燥剂和催化剂的载体。三、硅酸盐三、硅酸盐1.1.硅酸钠硅酸钠(i)溶解性溶解性 只有碱金属硅酸盐可溶于水，只有碱金属硅酸盐可溶于水，重金属硅酸盐难溶重金属硅酸盐难溶于水且有特征颜色于水且有特

20、征颜色。(ii)水解性水解性 由于硅酸为弱酸，所以硅酸钠在水溶液中强烈水解由于硅酸为弱酸，所以硅酸钠在水溶液中强烈水解且呈碱性且呈碱性。SiO32-+2H2O=H2SiO3+2OH-2.2.天然硅酸盐天然硅酸盐17-4 17-4 硼硼17-4-1 17-4-1 硼原子的成键特征硼原子的成键特征B由于原子半径小，电负性大。由于原子半径小，电负性大。本讲稿第三十五页，共九十四页硼原子的价电子数硼原子的价电子数（3）价层轨道数价层轨道数（4），这种原子称，这种原子称为为缺电子原子缺电子原子。缺电子原子可形成。缺电子原子可形成缺电子化合物缺电子化合物，如，如BF3。缺电子化合物因有空的价层轨道能接受电

21、子对，易形成配合缺电子化合物因有空的价层轨道能接受电子对，易形成配合物物（HBF4）。B原子取原子取sp3杂化。杂化。硼原子成键特征：硼原子成键特征：(1)共价性共价性化合物主要共价型；化合物主要共价型；(2)缺电子缺电子除了作为电子对受体易与电子对供体形成除了作为电子对受体易与电子对供体形成 配键以外，还有形成多中心键的特征；（硼的化学性质配键以外，还有形成多中心键的特征；（硼的化学性质主要表现在其缺电子性上）主要表现在其缺电子性上）(3)多面体习性多面体习性晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体的碎片而成笼状或巢状等结构。的碎片而成笼状或巢状等结构。本

22、讲稿第三十六页，共九十四页17-4-2 17-4-2 单质硼单质硼一、单质硼的结构一、单质硼的结构硼具有无定型硼和晶体硼。硼具有无定型硼和晶体硼。晶体硼都以晶体硼都以B12正二十面体为基本结构单元，属于原子晶体。正二十面体为基本结构单元，属于原子晶体。因此，硼的硬度大，熔点、沸点高，化学性质也不活泼。因此，硼的硬度大，熔点、沸点高，化学性质也不活泼。二、单质硼的性质和用途二、单质硼的性质和用途晶体硼为原子晶体，化学性质不活泼。而无定形硼则比较活泼。晶体硼为原子晶体，化学性质不活泼。而无定形硼则比较活泼。(1)易在氧中燃烧：易在氧中燃烧：4B+3O2=2B2O3因与氧结合能力极强，故在炼钢工业中

23、用作去氧剂。因与氧结合能力极强，故在炼钢工业中用作去氧剂。本讲稿第三十七页，共九十四页(2)与非金属作用：硼能与与非金属作用：硼能与F2(在室温下在室温下)、Cl2、Br2、S、N2(高温下高温下)反应，分别得到反应，分别得到BF3、BCl3、BBr3、B2S3和和BN(在在空气中燃烧有少量此产物空气中燃烧有少量此产物)。不与。不与H2作用。作用。(3)与酸的作用：不与盐酸作用，仅被氧化性酸作用：与酸的作用：不与盐酸作用，仅被氧化性酸作用：B+3HNO3=H3BO3+3NO22B+3H2SO4=2H3BO3+3SO2(4)与强碱作用：无定形硼与与强碱作用：无定形硼与NaOH有类似硅的反应：有类

24、似硅的反应：2B+6NaOH(熔融熔融)=2Na3BO3+3H2(5)与金属作用：生成硼化物，如：与金属作用：生成硼化物，如：MgB3、Cr4B等。等。三、单质硼的制备三、单质硼的制备17-4-3 17-4-3 硼的氢化物（硼烷）和硼氢配合物硼的氢化物（硼烷）和硼氢配合物一、硼烷的性质一、硼烷的性质本讲稿第三十八页，共九十四页共价型硼氢化物，称为硼烷。共价型硼氢化物，称为硼烷。硼烷在组成上与硅烷、烷烃相似，而在物理、化学性质方面更硼烷在组成上与硅烷、烷烃相似，而在物理、化学性质方面更像硅烷。像硅烷。硼烷有硼烷有BnHn+4和和BnHn+6两大类，前者较稳定，后者稳定性较差。两大类，前者较稳定，

25、后者稳定性较差。硼烷多数有毒、有气味、不稳定、强还原性、能水解。硼烷多数有毒、有气味、不稳定、强还原性、能水解。在空气中激烈地燃烧且放出大量的热。因此，硼烷曾被在空气中激烈地燃烧且放出大量的热。因此，硼烷曾被考虑用作高能火箭燃料。考虑用作高能火箭燃料。B2H6+3O2=B2O3+3H2O rH =-2166 kJmol-1B2H6+6X2=2BX3+6HXB2H6+6H2O=2H3BO3+6H2在乙醚环境中制备：在乙醚环境中制备：4BF3+3NaBH4=2B2H6+3NaBF4本讲稿第三十九页，共九十四页二、乙硼烷的分子结构二、乙硼烷的分子结构 B BHHHHHH价键：价键：两个两个B B 氢

26、桥键，叫三中心二电子键氢桥键，叫三中心二电子键（简称三中心键）简写为（简称三中心键）简写为“3c-2e”键。键。H空间构型：空间构型：B原子取原子取sp3杂化，杂化，4个氢原子和两个个氢原子和两个B原子处于原子处于同一平面，两个氢桥键垂直于此平面，是一个立体结构。同一平面，两个氢桥键垂直于此平面，是一个立体结构。三、硼氢配合物三、硼氢配合物空间构型：空间构型：B原子取原子取sp3杂化，杂化，4个氢原子和两个个氢原子和两个B原子处原子处于同一平面，两个氢桥键垂直于此平面，是一个立体结于同一平面，两个氢桥键垂直于此平面，是一个立体结构。构。本讲稿第四十页，共九十四页三、硼氢配合物三、硼氢配合物B2

27、H6与与LiH反应，得到一种比反应，得到一种比B2H6的还原性更强的还原剂的还原性更强的还原剂硼氢化理硼氢化理LiBH4。过量的过量的NaH与与BF3反应，可得到硼氢化钠反应，可得到硼氢化钠NaBH4。2LiH+B2H6=2LiBH44NaH+BF3=NaBH4+3NaF NaBH4、LiBH4都是白色盐型化合物晶体，能溶于水或乙醇，都是白色盐型化合物晶体，能溶于水或乙醇，无毒，化学性质稳定。由于其分子中有无毒，化学性质稳定。由于其分子中有BH4-离子（即离子（即H-离子）离子），是极强的还原剂。，是极强的还原剂。在还原反应中，均有选择性（例如在还原反应中，均有选择性（例如NaBH4只还原醛、

28、酮只还原醛、酮和酰氯类），且用量少，操作简单，并且产品质量好。和酰氯类），且用量少，操作简单，并且产品质量好。本讲稿第四十一页，共九十四页应用在制药、染料和精细化工制品（作为制氢化物的起应用在制药、染料和精细化工制品（作为制氢化物的起始原料）。始原料）。LiBH4的燃烧热很高，可作火箭燃料。的燃烧热很高，可作火箭燃料。17-4-4 17-4-4 硼的卤化物和氟硼酸硼的卤化物和氟硼酸BX3与与SiX4性质极其相似，都是共价化合物。如性质极其相似，都是共价化合物。如BCl3和和SiCl4都强烈地水解，不过水解机理有些不同。都强烈地水解，不过水解机理有些不同。BCl3(l)+3H2O(l)=H3BO

29、3(s)+3HCl(aq)SiCl4能与能与H2O分子配位，是因为分子配位，是因为Si原子有原子有3d轨道，其配位数轨道，其配位数可高达可高达6，而，而BCl3能与能与H2O分子配位，是由于硼缺电子，有分子配位，是由于硼缺电子，有空的空的p轨道，能从轨道，能从H2O分子中接受电子对。所以分子中接受电子对。所以BCl3是强是强的路易斯酸。的路易斯酸。BF3+HF=HBF4本讲稿第四十二页，共九十四页 BF3+H2O=H3BO3+HFHF+BF3=HBF4BF3+H2O=H3BO3+HBF4HBF4是氟硼酸，是一种强酸，与是氟硼酸，是一种强酸，与H2SiF6相近。相近。17-4-5 17-4-5

30、硼的含氧化物硼的含氧化物一、硼的氧化物及含氧酸一、硼的氧化物及含氧酸本讲稿第四十三页，共九十四页本讲稿第四十四页，共九十四页 硼酸为白色片状晶体，在冷水中的溶解度很小硼酸为白色片状晶体，在冷水中的溶解度很小(硼酸的缔合硼酸的缔合结构结构)，加热时由于晶体中的部分氢键被破坏，其溶解度增，加热时由于晶体中的部分氢键被破坏，其溶解度增大。大。硼酸晶体是片状的，有滑腻感，可作润滑剂。硼酸晶体是片状的，有滑腻感，可作润滑剂。硼酸和甲醇或乙醇在浓硼酸和甲醇或乙醇在浓H2SO4存在的条件下，生成挥发性硼酸存在的条件下，生成挥发性硼酸酯燃烧所特有的绿色火焰来鉴别硼酸根。酯燃烧所特有的绿色火焰来鉴别硼酸根。H3

31、BO3+3CH3OH=B(OCH3)3+3H2O二、硼酸盐二、硼酸盐除除IA族金属元素以外，多数金属的硼酸盐不溶于水。多硼酸族金属元素以外，多数金属的硼酸盐不溶于水。多硼酸盐加热时容易玻璃化。盐加热时容易玻璃化。常用的硼酸盐为硼砂，无色半透明的晶体或白色结晶粉末。常用的硼酸盐为硼砂，无色半透明的晶体或白色结晶粉末。本讲稿第四十五页，共九十四页 硼砂的分子式按结构应写为硼砂的分子式按结构应写为Na2B4O5(OH)48H2O。但习惯上但习惯上写成写成Na2B4O710H2O，硼酸与强碱硼酸与强碱NaOH反应得到反应得到NaBO2偏硼酸钠。偏硼酸钠。H3BO3+NaOH=NaBO2+2H2O若若N

32、aOH较稀，则：较稀，则：3H2O+4H3BO3+2NaOH=Na2B4O710H2O（冷却冷却)反过来，硼酸盐加酸又可得到固体反过来，硼酸盐加酸又可得到固体H3BO3。硼砂同硼砂同B2O3一样，熔融状态能溶解一些金属氧化物，并依金属一样，熔融状态能溶解一些金属氧化物，并依金属的不同而显出特征的颜色的不同而显出特征的颜色(硼酸也有此性质硼酸也有此性质)。Na2B4O7+CoO=2NaBO2Co(BO2)2(蓝宝石色蓝宝石色)在分析化学中可以用硼砂来作在分析化学中可以用硼砂来作“硼砂珠试验硼砂珠试验”，鉴定金属离，鉴定金属离子。子。本讲稿第四十六页，共九十四页在搪瓷等工业在搪瓷等工业(上釉、着色

33、上釉、着色)和焊接金属和焊接金属(去氧化物去氧化物)，硼砂，硼砂还可以代替还可以代替B2O3用于制特种光学玻璃和人造宝石。用于制特种光学玻璃和人造宝石。17-5 17-5 碳化物、硅化物和硼化物碳化物、硅化物和硼化物17-5-1 17-5-1 离子型化合物离子型化合物第一类由第一类由IA、IIA(铍除外铍除外)族元素、族元素、IB、IIB、IIIB元素生成元素生成的碳化物，与水反应会放出乙炔。的碳化物，与水反应会放出乙炔。CaC2(s)+2H2O(l)=Ca(OH)2(s)+C2H2(g)第二类是由铍、铝生成的碳化物第二类是由铍、铝生成的碳化物Be2C和和AI4C3，它们与水它们与水反应生成甲

34、烷，例如：反应生成甲烷，例如：Al4C3(s)+12H2O(l)=4Al(OH)3(s)+3CH4(g)用类似制备离子型碳化物的方法可以得到离子型硅化物和硼用类似制备离子型碳化物的方法可以得到离子型硅化物和硼化物。化物。本讲稿第四十七页，共九十四页与酸反应转变为硅烷和硼烷：与酸反应转变为硅烷和硼烷：Mg2Si(s)+4H+(aq)=2Mg2+(aq)+SiH4(g)6MgB2+12H+(aq)=6Mg2+(aq)+B4H10+8B+H2(g)17-5-2 17-5-2 共价型化合物共价型化合物主要是碳化物，如碳化硅主要是碳化物，如碳化硅SiC，具有金刚石的结构，耐高温，具有金刚石的结构，耐高温

35、、导热性又好，适合于做高温热交换器，故又名金刚砂。、导热性又好，适合于做高温热交换器，故又名金刚砂。碳化硼碳化硼B4C结构复杂，硬度大，熔点高，化学惰性。结构复杂，硬度大，熔点高，化学惰性。17-5-3 17-5-3 间隙型（金属型）化合物间隙型（金属型）化合物第第IVBVllB及及Vlll族元素的碳化物均为族元素的碳化物均为金属型化合物金属型化合物。碳原子嵌在金属原子密堆积晶格中的多面体孔穴内。碳原子嵌在金属原子密堆积晶格中的多面体孔穴内。本讲稿第四十八页，共九十四页过渡金属的硅化物如过渡金属的硅化物如FeSi2、FeSi、Fe3Si2、Mo5Si3及及MoSi2等等属于非整比化合物，其组成

36、式与元素的化合价无关，其中含属于非整比化合物，其组成式与元素的化合价无关，其中含硅量高的耐酸，在高温下抗氧性好。硅量高的耐酸，在高温下抗氧性好。金属硼化物随着组成中的硼原子数目增多，其结构就越金属硼化物随着组成中的硼原子数目增多，其结构就越复杂。这些化合物一般都很硬，且耐高温、抗化学侵蚀，复杂。这些化合物一般都很硬，且耐高温、抗化学侵蚀，都具有特殊的物理和化学性质。都具有特殊的物理和化学性质。本讲稿第四十九页，共九十四页作业：作业：p599600 8、11、12、16、18本讲稿第五十页，共九十四页本讲稿第五十一页，共九十四页本讲稿第五十二页，共九十四页本讲稿第五十三页，共九十四页本讲稿第五十

37、四页，共九十四页本讲稿第五十五页，共九十四页本讲稿第五十六页，共九十四页本讲稿第五十七页，共九十四页本讲稿第五十八页，共九十四页本讲稿第五十九页，共九十四页本讲稿第六十页，共九十四页本讲稿第六十一页，共九十四页本讲稿第六十二页，共九十四页本讲稿第六十三页，共九十四页本讲稿第六十四页，共九十四页本讲稿第六十五页，共九十四页本讲稿第六十六页，共九十四页本讲稿第六十七页，共九十四页本讲稿第六十八页，共九十四页本讲稿第六十九页，共九十四页本讲稿第七十页，共九十四页本讲稿第七十一页，共九十四页本讲稿第七十二页，共九十四页本讲稿第七十三页，共九十四页本讲稿第七十四页，共九十四页本讲稿第七十五页，共九十四页本讲稿第七十六页，共九十四页本讲稿第七十七页，共九十四页本讲稿第七十八页，共九十四页本讲稿第七十九页，共九十四页本讲稿第八十页，共九十四页本讲稿第八十一页，共九十四页本讲稿第八十二页，共九十四页本讲稿第八十三页，共九十四页本讲稿第八十四页，共九十四页本讲稿第八十五页，共九十四页本讲稿第八十六页，共九十四页本讲稿第八十七页，共九十四页本讲稿第八十八页，共九十四页本讲稿第八十九页，共九十四页本讲稿第九十页，共九十四页本讲稿第九十一页，共九十四页本讲稿第九十二页，共九十四页本讲稿第九十三页，共九十四页本讲稿第九十四页，共九十四页