北師大版無(wú)機(jī)化學(xué)課件第十七章

1、無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)第第17章章 碳碳 硅硅 硼硼無(wú)機(jī)化學(xué) 17.2 碳碳 17.4 硼硼 17.1 通性通性 17.3 硅硅主要內(nèi)容主要內(nèi)容 無(wú)機(jī)化學(xué)本章教學(xué)要求本章教學(xué)要求1掌握碳、硅、硼的單質(zhì)及其含氧化合掌握碳、硅、硼的單質(zhì)及其含氧化合物的制備和性質(zhì)；物的制備和性質(zhì)；2通過(guò)硼及其化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，了通過(guò)硼及其化合物的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，了解硼的缺電子特性；解硼的缺電子特性；3了解硅酸及其硅酸鹽的結(jié)構(gòu)與特性；了解硅酸及其硅酸鹽的結(jié)構(gòu)與特性；4認(rèn)識(shí)碳、硅、硼之間的相似形與差異認(rèn)識(shí)碳、硅、硼之間的相似形與差異.無(wú)機(jī)化學(xué)17.1 通性通性C、Si為同族，為同族，B與與Si為對(duì)為對(duì)角性質(zhì)相似。角性質(zhì)

2、相似。對(duì)角線規(guī)則：對(duì)角線規(guī)則：在在周期表周期表中，中，某一元素的性質(zhì)和它某一元素的性質(zhì)和它左上左上方或右下方方或右下方的另一的另一元素性元素性質(zhì)的相似性質(zhì)的相似性，稱為對(duì)角線，稱為對(duì)角線規(guī)則。規(guī)則。(Li-Mg、Be-Al、B-Si)C、Si、B典型非金屬典型非金屬Al、Ga、In、TI 和和Ge、Sn、Pb典型金屬性典型金屬性無(wú)機(jī)化學(xué)C、Si、B的相似性的相似性：（1）電負(fù)性大，電離能高，失去電子難，電負(fù)性大，電離能高，失去電子難，以形成共價(jià)化合物為特征。以形成共價(jià)化合物為特征。（2）C、Si、B都有自相成鍵的特征，即都有自相成鍵的特征，即C-C、 Si-Si、B-B形成氫化物形成氫化物成烷

3、特征。成烷特征。（3）親氧性，尤其親氧性，尤其SiO、BO鍵能大。鍵能大。（4）單質(zhì)幾乎都是原子晶體。單質(zhì)幾乎都是原子晶體。無(wú)機(jī)化學(xué)硼硼(Boron)是是戴維戴維等發(fā)現(xiàn)的。硼化等發(fā)現(xiàn)的。硼化學(xué)的研究?jī)H是最近五十年的歷史，它可以學(xué)的研究?jī)H是最近五十年的歷史，它可以與碳媲美。與碳媲美。碳碳(Carbon)是是有機(jī)世界的主角有機(jī)世界的主角，由，由于碳自相成鏈的能力最強(qiáng)，因此碳的化合于碳自相成鏈的能力最強(qiáng)，因此碳的化合物是最多的。物是最多的。硅硅(Silicon)貝采利烏斯貝采利烏斯1823年發(fā)現(xiàn)，年發(fā)現(xiàn)，拉丁文（石頭）中譯為拉丁文（石頭）中譯為“矽矽”，因與錫同，因與錫同音，改為音，改為“硅硅”。硅

4、是。硅是無(wú)機(jī)世界的主角無(wú)機(jī)世界的主角，二氧化硅是構(gòu)成地殼的主要成分。二氧化硅是構(gòu)成地殼的主要成分。無(wú)機(jī)化學(xué) C Si B 原子序數(shù)原子序數(shù) 6 14 5價(jià)電子層結(jié)構(gòu)價(jià)電子層結(jié)構(gòu) 2s22p2 3s23p2 2s22p1主要氧化值主要氧化值 +IV,+II,0(-II,-IV) +IV(+II),0,(-IV) +III,0 共價(jià)半徑共價(jià)半徑/pm 77 117 88第一電離能第一電離能/kJmol-1 1086.5 786.6 800.7電負(fù)性電負(fù)性(p) 2.5 1.8 2.017.1.1 元素的基本性質(zhì)元素的基本性質(zhì)這些元素的電負(fù)性大，要失去價(jià)電子層上的這些元素的電負(fù)性大，要失去價(jià)電子層上

5、的1-2個(gè)個(gè)p電子成為正離子是困難，它們傾向于電子成為正離子是困難，它們傾向于將將s電子激發(fā)到電子激發(fā)到p軌道而形成較多的共價(jià)鍵，軌道而形成較多的共價(jià)鍵，所以碳和硅的常見(jiàn)氧化態(tài)為所以碳和硅的常見(jiàn)氧化態(tài)為+IV，硼為，硼為+III。無(wú)機(jī)化學(xué)( (1) ) 價(jià)層結(jié)構(gòu)價(jià)層結(jié)構(gòu)： C： 2s22p2 價(jià)電子數(shù)價(jià)軌道數(shù)，等電子原子。價(jià)電子數(shù)價(jià)軌道數(shù)，等電子原子。 B： 2s22p1 價(jià)電子數(shù)價(jià)軌道數(shù)，缺電子原子。價(jià)電子數(shù)價(jià)軌道數(shù)，缺電子原子。17.1.2 電子構(gòu)型和成鍵性質(zhì)電子構(gòu)型和成鍵性質(zhì) (2) 成鍵性質(zhì)成鍵性質(zhì) C Si B 鍵型鍵型 以共價(jià)鍵為主，且自相成鍵以共價(jià)鍵為主，且自相成鍵雜化類型雜化類

6、型 sp,sp2,sp3 sp3,sp3d2 sp3或或sp2 除了除了鍵鍵 p-p鍵鍵 d-p配鍵配鍵 多中心鍵多中心鍵無(wú)機(jī)化學(xué) 半徑小，電負(fù)性大，可形成重鍵（半徑小，電負(fù)性大，可形成重鍵（p-p 鍵），多鍵），多C鍵。鍵。CC CC CO CN 等等 而而Si則是以共價(jià)則是以共價(jià)單鍵單鍵為主。為主。(3) C的特殊性的特殊性 C無(wú)無(wú)d軌道，軌道，Si有有3d軌道，軌道，B有空的有空的p軌道。軌道。H2O+HClOH2SiClClClClOHSiClClClSiClClClClC無(wú)無(wú)2d軌道，故軌道，故CCl4不能與水反應(yīng)。不能與水反應(yīng)。無(wú)機(jī)化學(xué)B用用sp2或或sp3雜化軌道成鍵時(shí)，除了能雜

7、化軌道成鍵時(shí)，除了能形成一般的形成一般的鍵以外，還能形成多中心鍵。鍵以外，還能形成多中心鍵。例如例如3個(gè)原子共用個(gè)原子共用2個(gè)電子所成的鍵就叫做個(gè)電子所成的鍵就叫做三三中心兩電子鍵中心兩電子鍵。B2H6(4) B的特性的特性 形成多中心鍵形成多中心鍵。無(wú)機(jī)化學(xué) 一些單鍵鍵能的平均值（一些單鍵鍵能的平均值（kJkJmolmol-1-1）硼與氧結(jié)合的鍵硼與氧結(jié)合的鍵 能最大，其次是能最大，其次是 硅，它們主要以硅，它們主要以 氧化物礦存在氧化物礦存在。(5) Si、B均為親氧元素均為親氧元素元素自相成鏈能力以碳元素自相成鏈能力以碳最強(qiáng)，它構(gòu)成了有機(jī)物最強(qiáng)，它構(gòu)成了有機(jī)物的骨架的骨架碳與氫結(jié)合的鍵能

8、碳與氫結(jié)合的鍵能最大，它構(gòu)成了龐最大，它構(gòu)成了龐大的有機(jī)物界大的有機(jī)物界無(wú)機(jī)化學(xué)納米半導(dǎo)納米半導(dǎo)體材料體材料太陽(yáng)電池太陽(yáng)電池材料材料光子帶隙材料光子帶隙材料硅單晶材料硅單晶材料分子篩分子篩碳碳- -碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料高能燃料高能燃料人造金剛石人造金剛石 無(wú)機(jī)非金屬材料庫(kù)無(wú)機(jī)非金屬材料庫(kù)無(wú)機(jī)化學(xué)碳碳硅硅硼硼煤煤 石油石油 天天 然然 氣氣金金 剛剛 石石石石 墨墨白云石白云石石灰石石灰石動(dòng)植物動(dòng)植物 CO2碳是自然界化合物種類最碳是自然界化合物種類最多的元素，達(dá)多的元素，達(dá)400多萬(wàn)種多萬(wàn)種豐度豐度 0.0230.023% %25.9025.90% %1.21.21010-3-3% % 第二位

9、，硅酸鹽礦，石英礦。第二位，硅酸鹽礦，石英礦。硼砂礦硼砂礦(Na2B4O7 10H2O)、硼鎂硼鎂礦礦(Mg2B2O5 H2O)等等17.1.3 存在形式存在形式無(wú)機(jī)化學(xué)17.2.2 碳的化合物碳的化合物17.2.1 單質(zhì)單質(zhì)17.2 碳碳 無(wú)機(jī)化學(xué)17.2.1 單質(zhì)單質(zhì)碳單質(zhì)的同素異形體：碳單質(zhì)的同素異形體：(1) 金剛石：金剛石：原子晶體原子晶體, 硬度最大硬度最大, 熔點(diǎn)最高。熔點(diǎn)最高。金剛石金剛石(sp3雜化雜化)無(wú)自由電子，不導(dǎo)電。無(wú)自由電子，不導(dǎo)電。工業(yè)上用作鉆頭、工業(yè)上用作鉆頭、刀具、精密軸承等刀具、精密軸承等 俗稱鉆石，可作裝俗稱鉆石，可作裝飾品飾品薄膜可制作手術(shù)刀、薄膜可制作

10、手術(shù)刀、集成電路、散熱芯集成電路、散熱芯片及各種敏感器件片及各種敏感器件無(wú)機(jī)化學(xué) CH4 H2C微波（頻率微波（頻率 2.45106 s-1）33.7 kPa, 1273 K 溶劑熱法（溶劑熱法（ 20世紀(jì)世紀(jì)90年代年代）CCl4(l) + Na(s)非晶碳的金剛石非晶碳的金剛石Ni-Co-Mn合金催化劑合金催化劑700金剛石的合成金剛石的合成 高溫、高壓、高溫、高壓、催化劑催化劑合成合成FeS（熔劑，催化劑）（熔劑，催化劑）5106 Pa 10106 Pa ， 1500 2500 D DGmq q = 2.866 kJ mol -1無(wú)機(jī)化學(xué)(2) 石墨：石墨：層狀結(jié)構(gòu)，質(zhì)軟，熔點(diǎn)極高。層狀

11、結(jié)構(gòu)，質(zhì)軟，熔點(diǎn)極高。 碳原子碳原子 sp2 雜化，形成分子平面雜化，形成分子平面用途：制作電極和高溫?zé)犭娕?，化工設(shè)備，防射線材用途：制作電極和高溫?zé)犭娕迹ぴO(shè)備，防射線材料等，石墨粉可用作潤(rùn)滑劑、顏料和鉛筆芯。料等，石墨粉可用作潤(rùn)滑劑、顏料和鉛筆芯。 木炭和焦炭基本木炭和焦炭基本屬于石墨類型，屬于石墨類型，但是晶形不完整。但是晶形不完整。nn碳原子碳原子的的pz 軌道互相平行，均垂軌道互相平行，均垂直于分子平面，在直于分子平面，在層內(nèi)形成層內(nèi)形成 鍵。鍵。有有離域離域 電子，電子，故石墨故石墨導(dǎo)電。層間導(dǎo)電。層間分子間作用力小，易滑動(dòng)，有潤(rùn)分子間作用力小，易滑動(dòng)，有潤(rùn)滑性?；?。無(wú)機(jī)化學(xué)(

12、3) 無(wú)定形碳（低結(jié)晶度石墨）：無(wú)定形碳（低結(jié)晶度石墨）：木炭木炭、焦焦炭炭、炭黑炭黑、玻璃態(tài)碳玻璃態(tài)碳和和碳纖維碳纖維等?；罨幍??；罨幚?，其比表面增大，有更高的吸附能力，理，其比表面增大，有更高的吸附能力，為為活性炭，活性炭，用作吸附劑、脫色、去臭等。用作吸附劑、脫色、去臭等。 建議的碳建議的碳黑的結(jié)構(gòu)黑的結(jié)構(gòu)碳纖維碳纖維每架波音每架波音-767飛機(jī)飛機(jī)需用需用 1 t 碳纖維材料碳纖維材料碳碳- -碳復(fù)合材料碳復(fù)合材料（隱形飛機(jī)）（隱形飛機(jī)）無(wú)機(jī)化學(xué) C60 是由是由12個(gè)個(gè)五邊形和五邊形和20個(gè)六邊形組個(gè)六邊形組成的成的32面體。面體。(4) 碳原子簇碳原子簇： n個(gè)碳原子組成的分子

13、個(gè)碳原子組成的分子 , 足球烯或富勒烯足球烯或富勒烯C60、C70 等等C60 是是1985年用激光轟擊石墨作碳的氣化實(shí)年用激光轟擊石墨作碳的氣化實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。 3位位獲獲1996年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 每個(gè)碳原子以每個(gè)碳原子以 sp2 雜化軌道和相鄰三個(gè)碳原子相連，雜化軌道和相鄰三個(gè)碳原子相連，未參加雜化的未參加雜化的 p 軌道在軌道在 C60 的球面形成大的球面形成大 鍵。鍵。 無(wú)機(jī)化學(xué) 結(jié)構(gòu)分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)分析的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：由結(jié)果證明：由C60分分子組成的晶體是子組成的晶體是面面心立方心立方和和六方密堆六方密堆積積，C60球之間的作球之間的作用力是用力是范德華力范德

14、華力，而不是化學(xué)鍵力，而不是化學(xué)鍵力，CC之間的距離為一之間的距離為一般般 CC鍵長(zhǎng)的兩倍。鍵長(zhǎng)的兩倍。思考思考：固體固體C60與金剛石相比較與金剛石相比較,哪個(gè)熔點(diǎn)較哪個(gè)熔點(diǎn)較高高? 理由理由? 碳原子簇碳原子簇：無(wú)機(jī)化學(xué)球碳球碳可可以合成各種化合物：以合成各種化合物：空腔包含其它原子；在球間空隙填入原子；空腔包含其它原子；在球間空隙填入原子；置換球面上的碳原子；加成反應(yīng)等；置換球面上的碳原子；加成反應(yīng)等；離子型化離子型化合物合物 無(wú)機(jī)化學(xué)從從C60被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，現(xiàn)已經(jīng)廣泛地影響到物理被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，現(xiàn)已經(jīng)廣泛地影響到物理學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、化學(xué)、材料學(xué)、電子學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)藥

15、科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，顯示了極為重要的理論研究科學(xué)各個(gè)領(lǐng)域，顯示了極為重要的理論研究和廣闊的應(yīng)用前景。和廣闊的應(yīng)用前景。 (5) 管碳管碳(碳納米管碳納米管)： 納米碳管研究是富勒烯之后，納米碳管研究是富勒烯之后，1991年日本科學(xué)家飯島年日本科學(xué)家飯島(Iijima)發(fā)發(fā)現(xiàn)了一種針狀的管形碳單質(zhì)現(xiàn)了一種針狀的管形碳單質(zhì)碳納碳納米管米管。 碳納米管是由石墨卷曲而成的封閉管碳納米管是由石墨卷曲而成的封閉管,其直其直徑一般為徑一般為1100nm而得名而得名,其長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十微其長(zhǎng)度可達(dá)數(shù)十微米米.無(wú)機(jī)化學(xué) 單層碳納米管單層碳納米管 :由一個(gè)石由一個(gè)石墨層卷曲而成的封閉結(jié)構(gòu)墨層卷曲而成的封閉結(jié)構(gòu). 多層碳納米

16、管多層碳納米管: 由多層由多層石墨卷曲而成的多層同石墨卷曲而成的多層同心套管的結(jié)構(gòu)心套管的結(jié)構(gòu).無(wú)機(jī)化學(xué) 由于碳納米管具由于碳納米管具有較大的長(zhǎng)徑比有較大的長(zhǎng)徑比, 所所以可以把其看成為準(zhǔn)以可以把其看成為準(zhǔn)一維納米材料一維納米材料, 有其有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。獨(dú)特的結(jié)構(gòu)。 碳納米管具有奇碳納米管具有奇異的物理化學(xué)性能，異的物理化學(xué)性能，如獨(dú)特的金屬或半導(dǎo)如獨(dú)特的金屬或半導(dǎo)體導(dǎo)電性、極高的機(jī)體導(dǎo)電性、極高的機(jī)械強(qiáng)度、儲(chǔ)氫能力、吸附能力和較強(qiáng)的微波吸收能械強(qiáng)度、儲(chǔ)氫能力、吸附能力和較強(qiáng)的微波吸收能力等，力等，90年代初一經(jīng)發(fā)現(xiàn)即刻受到物理、化學(xué)和材年代初一經(jīng)發(fā)現(xiàn)即刻受到物理、化學(xué)和材料科學(xué)界以及高新技術(shù)

17、產(chǎn)業(yè)部門的極大重視。料科學(xué)界以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)部門的極大重視。無(wú)機(jī)化學(xué)(6) 石墨烯石墨烯 強(qiáng)度比世界上最好的強(qiáng)度比世界上最好的鋼鐵還要高上百倍，可鋼鐵還要高上百倍，可以造出以造出紙片般薄的超輕紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣防彈衣，甚至還可以制甚至還可以制作作2300023000英里長(zhǎng)伸入太英里長(zhǎng)伸入太空的電梯空的電梯，實(shí)現(xiàn)人類坐實(shí)現(xiàn)人類坐電梯進(jìn)入太空的夢(mèng)想電梯進(jìn)入太空的夢(mèng)想。美國(guó)國(guó)家航空航天局美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASANASA）懸賞）懸賞400400萬(wàn)萬(wàn)美金鼓勵(lì)科學(xué)家們進(jìn)行美金鼓勵(lì)科學(xué)家們進(jìn)行這種電梯的開(kāi)發(fā)這種電梯的開(kāi)發(fā)無(wú)機(jī)化學(xué)碳的成鍵特征碳的成鍵特征無(wú)機(jī)化學(xué)1

18、7.2.2 碳的化合物碳的化合物結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： CO與與N2是是等電子體等電子體, 結(jié)構(gòu)相似。結(jié)構(gòu)相似。一個(gè)一個(gè)鍵鍵兩個(gè)兩個(gè)鍵鍵 一氧化碳一氧化碳(CO):C O:C O: CO、CO2、C3O2、C4O3、C5O2和和C12O91. 碳的氧化物碳的氧化物分子軌道：分子軌道：KK( 2s)2( 2s*)2( y2p)2( z2p)2 ( 2p)2CO 無(wú)色無(wú)臭有毒氣體，在水中溶解度較小。無(wú)色無(wú)臭有毒氣體，在水中溶解度較小。鍵級(jí)鍵級(jí)=3 無(wú)機(jī)化學(xué)CO偶極矩很小偶極矩很小 O的電負(fù)性大于的電負(fù)性大于C, 故一對(duì)故一對(duì)電子偏向氧電子偏向氧, 但但由于由于O反過(guò)來(lái)又向反過(guò)來(lái)又向C提供一對(duì)電子形成提供一對(duì)

19、電子形成鍵鍵, 這這樣總的效果使各自的電子不會(huì)發(fā)生大的偏移樣總的效果使各自的電子不會(huì)發(fā)生大的偏移, 偶極接近于零偶極接近于零, 碳原子略帶負(fù)電荷。碳原子略帶負(fù)電荷。COxyz無(wú)機(jī)化學(xué)性質(zhì)：性質(zhì)：作配位體，形成羰基配合物作配位體，形成羰基配合物 Fe(CO)5, Ni(CO)4, Co2(CO)8， C是配位原子。是配位原子。Cu(NH3)2Ac+CO+NH3Cu(NH3)3COAc 醋酸二氨合銅醋酸二氨合銅() 醋酸羰基三氨合銅醋酸羰基三氨合銅()在工業(yè)氣體分析中常用亞銅鹽的氨水溶液在工業(yè)氣體分析中常用亞銅鹽的氨水溶液來(lái)吸收混合氣體中的來(lái)吸收混合氣體中的CO，生成，生成Cu(NH3)3COAc

20、，這種溶液經(jīng)過(guò)處理放出，這種溶液經(jīng)過(guò)處理放出CO，然后重新使用。，然后重新使用。M :CO :C O:無(wú)機(jī)化學(xué)四羰基鎳四羰基鎳Ni(CO)4分子中的的成鍵：分子中的的成鍵：成鍵中成鍵中成鍵后成鍵后同時(shí)還形成同時(shí)還形成d - * 反饋反饋 鍵鍵COMCO鍵削弱鍵加強(qiáng)結(jié)果結(jié)果Ni 3d84s2 調(diào)整3d104s0 3Sp雜化3d10 (sp3)0 (sp3)0 (sp3)0 (sp3)0 無(wú)機(jī)化學(xué)還原劑：還原劑：(g)CO(g) =O21CO(g)22+(g)3CO2Fe(s)3CO(g) =(s)OFe232+PdCl2(aq)+CO(g)+H2O = CO2(g)+Pd(s)+2HCl(aq)

21、CO+2Ag(NH3)2OH = 2Ag+(NH4)2CO3+2NH3十分靈敏，可檢驗(yàn)十分靈敏，可檢驗(yàn)CO v在高溫下，可以從許多金屬氧化物中奪取在高溫下，可以從許多金屬氧化物中奪取氧，使金屬還原。氧，使金屬還原。無(wú)機(jī)化學(xué)CO顯非常微弱的酸性，在顯非常微弱的酸性，在473K及及1.01103kPa壓力下能與粉末狀的壓力下能與粉末狀的NaOH反反應(yīng)生成甲酸鈉：應(yīng)生成甲酸鈉：NaOH+CO=HCOONa因此也可以把因此也可以把CO看作是甲酸看作是甲酸HCOOH的酸酐。甲酸在濃硫酸作用下脫水可以得的酸酐。甲酸在濃硫酸作用下脫水可以得到到CO。與堿反應(yīng)與堿反應(yīng)無(wú)機(jī)化學(xué) 劇毒劇毒 CO可與攜氧血紅蛋白可

22、與攜氧血紅蛋白Hb形成穩(wěn)定的配合物形成穩(wěn)定的配合物COHb。CO與與Hb的親和力的親和力約為約為O2與與Hb的的300倍?？墒贡??？墒蛊鋯适л斞跄芰?，導(dǎo)致心肌其喪失輸氧能力，導(dǎo)致心肌壞死。壞死。CO中毒處理中毒處理:對(duì)比對(duì)比NO2-使人中毒機(jī)理：使人中毒機(jī)理： HmFe(II) + NO2- HmFe(III)16183,;(),C H N ClsCO送患者到空氣清新處 吸純氧注射亞甲基藍(lán)它與結(jié)合力更強(qiáng) HmFe+O2HmFeO2. 血紅素血紅素 無(wú)機(jī)化學(xué) 與其他非金屬反應(yīng)：與其他非金屬反應(yīng)：+H2CO+523K,101KPa623-673K32Fe/Co/NiCr2O3,ZnOH2OCH4C

23、H3OHH2COCO + Cl2 = COCl2 （碳酰氯）活性炭無(wú)機(jī)化學(xué) Ni (CO)4 ( 液液 ) Ni + 4 CO HCOOH CO + H2O向熱濃硫酸中滴加甲酸向熱濃硫酸中滴加甲酸 熱濃熱濃 H2SO4 草酸與濃硫酸共熱草酸與濃硫酸共熱 H2C2O4 ( s ) CO + CO2 + H2O 將將 CO2 和和 H2O 用固體用固體 NaOH 吸收，得吸收，得 CO 。 熱濃熱濃H2SO4 制純的制純的 CO 可用分解羰基化合物的方法可用分解羰基化合物的方法 加熱加熱CO的制備的制備 實(shí)驗(yàn)室制備：實(shí)驗(yàn)室制備：無(wú)機(jī)化學(xué) 得到的氣體含得到的氣體含 CO 25，CO2 4，N2 70

24、 ( 體積比體積比 ), 這種混合氣體稱為發(fā)生這種混合氣體稱為發(fā)生爐煤氣爐煤氣。 另一反應(yīng)另一反應(yīng) : : C + H2O = CO + H2 rHm = 131 kJ mol 1 混合氣體混合氣體含含 CO 40，CO2 5，H2 50 稱之稱之為為水煤氣水煤氣。 爐煤氣爐煤氣和和水煤氣水煤氣都是工業(yè)上的燃料氣。都是工業(yè)上的燃料氣。 將空氣和水蒸氣交替通入紅熱炭層將空氣和水蒸氣交替通入紅熱炭層 2 C + O2 2 CO rHm = - 221kJ mol 1 工業(yè)制備：工業(yè)制備：無(wú)機(jī)化學(xué) 二氧化碳二氧化碳 (CO2)CO2分子無(wú)極性，分子無(wú)極性，很容易被液化，很容易被液化，在常溫下，施加在

25、常溫下，施加71105 Pa的壓的壓力即能液化。力即能液化。干冰在常壓下于干冰在常壓下于195K直接直接升華為氣體，是廣泛使用的升華為氣體，是廣泛使用的制冷劑，戲曲舞臺(tái)的煙云。制冷劑，戲曲舞臺(tái)的煙云。1015061013216K 527kPa273216195 p/kPa固液氣T/K二氧化碳相圖無(wú)機(jī)化學(xué)4322 :O C O:直線形非極性分子直線形非極性分子：O=C=OCO2中，碳氧鍵長(zhǎng)中，碳氧鍵長(zhǎng)116pm，介于雙鍵和三鍵，介于雙鍵和三鍵之間之間C：sp雜化雜化結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)OC=O雙鍵鍵長(zhǎng)雙鍵鍵長(zhǎng)124pm (在在CH3-C-CH3中中)C O叁鍵鍵長(zhǎng)叁鍵鍵長(zhǎng)113pmCO2與與N3-、N2O(

26、笑氣笑氣)、NO2+ (16電子體電子體)無(wú)機(jī)化學(xué) CO2雖無(wú)毒，但在空氣中含量過(guò)高，可使雖無(wú)毒，但在空氣中含量過(guò)高，可使人因缺氧而窒息死亡。人因缺氧而窒息死亡?！安私巡私选薄?不活潑不活潑,不助燃?？捎糜跍缁饎?，不可用不助燃?？捎糜跍缁饎?，不可用于活潑金屬于活潑金屬M(fèi)g、Na、K、Zn等引起的火災(zāi)：等引起的火災(zāi)：CO2 + 2Mg2MgO + C 酸性氧化物，可與堿反應(yīng)：酸性氧化物，可與堿反應(yīng)：NH3 + CO2 + H2O NH4HCO3 2NH3CO2 H2O +CO(NH2)2 (尿素尿素)催化劑催化劑 二氧化碳二氧化碳 (CO2)的性質(zhì)的性質(zhì)CO2 + 2Zn 2 ZnO + C4K

27、 + 3CO2 2K2CO3 + C無(wú)機(jī)化學(xué)1、活火山附近的山谷凹地，任何動(dòng)物進(jìn)、活火山附近的山谷凹地，任何動(dòng)物進(jìn)入往往有生命危險(xiǎn)，故有入往往有生命危險(xiǎn)，故有“死亡之谷死亡之谷”之稱，為何？之稱，為何？2、蒸餾水的、蒸餾水的pH值常小于值常小于7，酸堿滴定時(shí)，酸堿滴定時(shí)粉色的酚酞溶液在空氣中放置能褪色。粉色的酚酞溶液在空氣中放置能褪色。為什么？為什么？無(wú)機(jī)化學(xué)近幾十年來(lái)由于世界工業(yè)高速發(fā)展，各類污染近幾十年來(lái)由于世界工業(yè)高速發(fā)展，各類污染嚴(yán)重，森林又濫遭砍伐，影響了生態(tài)平衡，使大氣嚴(yán)重，森林又濫遭砍伐，影響了生態(tài)平衡，使大氣中的中的CO2越來(lái)越多，是造成地球越來(lái)越多，是造成地球“溫室效應(yīng)溫室效

28、應(yīng)”的主的主要原因。要原因。CO2能吸收地球向外輻射的紅外光能吸收地球向外輻射的紅外光，這就，這就使得地球應(yīng)該失去的那部分能量被儲(chǔ)存在大氣層內(nèi)，使得地球應(yīng)該失去的那部分能量被儲(chǔ)存在大氣層內(nèi)，造成大氣溫度升高。會(huì)使地球兩極的冰山發(fā)生部分造成大氣溫度升高。會(huì)使地球兩極的冰山發(fā)生部分融化，從而使海平面升高，甚至造成沿海一些城市融化，從而使海平面升高，甚至造成沿海一些城市被海水淹沒(méi)的危險(xiǎn)。被海水淹沒(méi)的危險(xiǎn)。溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)反射回太空反射回太空太陽(yáng)的紫外線和可見(jiàn)光太陽(yáng)的紫外線和可見(jiàn)光紅外輻射被紅外輻射被CO2，N2O，CH4等吸收等吸收地球地球無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)-71-332104.3 HCOH COH=

29、+K11-2-23-3105.6 COH HCO=+KCOOOH-COOO2- 342. 碳酸及其鹽碳酸及其鹽碳酸碳酸 H2CO3 是二元弱酸，其解離平衡常數(shù)是二元弱酸，其解離平衡常數(shù) 如下如下:(1) H2CO3的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)：5 + 1 C采取采取sp2等性雜化等性雜化HCO3-的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)：飽和水溶液中溶解的飽和水溶液中溶解的 CO2 僅僅 1% 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為 H2CO3無(wú)機(jī)化學(xué)CO32-的結(jié)構(gòu)：的結(jié)構(gòu)：C：sp2等性雜化等性雜化2-OOOCCO32- ：與：與NO3-、BF3、BO33-互為互為“等電子體等電子體”3 + 1462p2p2pCOO2pO無(wú)機(jī)化學(xué) 易溶鹽易溶鹽：Na2C

30、O3 NaHCO3 K2CO3 KHCO3100溶解度溶解度 45 16 156 60氫鍵存在，形成氫鍵存在，形成二聚物或多聚物二聚物或多聚物(2) 碳酸鹽的溶解性：碳酸鹽的溶解性：2-OOOOCCOHOH-OOOOOOOOOCCCHHH向濃碳酸鈉溶液中通入向濃碳酸鈉溶液中通入CO2致飽和致飽和, 可析出可析出NaHCO3: Na2CO3+ CO2+H2O 2NaHCO3 (易溶易溶) (溶解度小溶解度小)無(wú)機(jī)化學(xué) 其它金屬其它金屬(含含Li)碳酸鹽難溶于水，且碳酸鹽難溶于水，且酸式鹽溶解度大于正鹽。酸式鹽溶解度大于正鹽。例如：例如：無(wú)機(jī)化學(xué)碳酸鹽的水溶液呈堿性碳酸鹽的水溶液呈堿性（3）碳酸鹽

31、的水解性）碳酸鹽的水解性 )( OHHCO OHCO-32-23強(qiáng)堿性)CO(H)CO(322W231Ka2K K= OHCOHOHHCO-322-3)CO(H)CO( 32a1W232KKK=碳酸氫鹽的水溶液呈微堿性碳酸氫鹽的水溶液呈微堿性無(wú)機(jī)化學(xué)KspKsp: : 金屬氫氧化物金屬氫氧化物 對(duì)應(yīng)碳酸鹽對(duì)應(yīng)碳酸鹽Ba2+ CO3 BaCO3 2Ag+ CO3 Ag2CO3KspKsp: : 金屬氫氧化物金屬氫氧化物對(duì)應(yīng)碳酸鹽對(duì)應(yīng)碳酸鹽2Al3+ 3CO32- +3H2O2Al(OH)3 +3CO22Cu2+ 2CO32- +H2OCu2(OH)2CO3 + CO2在金屬鹽類溶液中加可溶性碳酸

32、鹽，產(chǎn)物可能在金屬鹽類溶液中加可溶性碳酸鹽，產(chǎn)物可能是碳酸鹽、堿式碳酸鹽或氫氧化物。是碳酸鹽、堿式碳酸鹽或氫氧化物。2Mg2+ 2CO32- +H2OMg2(OH)2CO3 + CO2滅火器滅火器改用碳酸氫鈉溶液作沉淀劑改用碳酸氫鈉溶液作沉淀劑: Mg2+ + HCO32 MgCO3 + H+無(wú)機(jī)化學(xué)17-7 在在0.2 molL1的的Ca2+鹽溶液中，加入等鹽溶液中，加入等濃度、等體積的濃度、等體積的Na2CO3溶液，將得到什么產(chǎn)溶液，將得到什么產(chǎn)物？若以物？若以0.2 molL1的的Cu2+代替代替Ca2+鹽，產(chǎn)鹽，產(chǎn)物是什么？再以物是什么？再以0.2 molL1的的Al3+鹽代替鹽代替C

33、a2+鹽，產(chǎn)物又是什么？試從溶度積計(jì)算說(shuō)鹽，產(chǎn)物又是什么？試從溶度積計(jì)算說(shuō)明。明。無(wú)機(jī)化學(xué) H2CO3MHCO3 Si-Si 222/kJmol-1 C-H 411 Si-H 295 C與與Si的比較的比較Si-Si較短較短, 易斷；易斷； 硅烷化性硅烷化性比比相似烴相似烴更活潑更活潑。(n = 115) 從從Si2H6起起, 含含Si-Si鍵。鍵。SiH4、Si2H6、Si3H8、Si4H10、Si5H12、Si6H10無(wú)機(jī)化學(xué)自燃：自燃：水解：水解：強(qiáng)還原性：強(qiáng)還原性：熱穩(wěn)定性差：熱穩(wěn)定性差：SiH4 + 2O2 = SiO2 + H2O SiH4 + 2KMnO4 = 2MnO2 + K

34、2SiO3+ H2O + H2 SiH4 + (n+2)H2O = SiO2nH2O + 4H2SiH4 = Si + 2H2773KSiH4(甲硅烷甲硅烷)的性質(zhì)的性質(zhì)-與與 CH4 對(duì)比進(jìn)行討論。對(duì)比進(jìn)行討論。甲烷不能自燃甲烷不能自燃甲烷不甲烷不水解水解甲烷分解甲烷分解 1773 KSiH4+8AgNO3+2H2O=8Ag+SiO2+8HNO3這二個(gè)反應(yīng)可用于檢驗(yàn)硅烷。這二個(gè)反應(yīng)可用于檢驗(yàn)硅烷。無(wú)色無(wú)臭氣體無(wú)色無(wú)臭氣體無(wú)機(jī)化學(xué)2.硅的鹵化物硅的鹵化物 SiX4 SiF4 SiCl4 SiBr4 SiI4聚集態(tài)聚集態(tài) g l l sSiF4 + 2HF = H2SiF6（氟硅酸）（氟硅酸）水

35、解：水解：熔沸點(diǎn)熔沸點(diǎn) 低低 高高 分子量分子量 小小 大大SiCl4 + 3H2O = H2SiO3 + 4HClSiF4 + 3H2O = H2SiO3 + 4HFSiX4 + 4 H2O H4SiO4 + 4 HX無(wú)機(jī)化學(xué) sp3 雜化雜化 sp3d 雜化雜化 sp3 雜化雜化 Si有有3d 空空軌道，可以軌道，可以接受接受OH 以以形成形成 sp3d 雜化的雜化的五配位中間體五配位中間體，故故 SiCl4 易水解。易水解。 而而 CCl4 中中 C 的價(jià)層無(wú)的價(jià)層無(wú) d 軌道，故不易水解軌道，故不易水解 。ClClClClSiClClClOHSiClClClOHSiCl+ OH ClO

36、HOHOHOHSi繼續(xù)取代繼續(xù)取代+ 3 OH 3 ClSiCl4 水解水解而而CCl4不水解不水解的的原因原因無(wú)機(jī)化學(xué)制制 備備(1)硅與鹵素直接化合硅與鹵素直接化合(2)氧化物與氫鹵酸或鹵化物作用氧化物與氫鹵酸或鹵化物作用SiO2+2CaF2+2H2SO4=SiF4+2CaSO4+2H2O(3)碳氯法碳氯法SiO2+2C+2Cl2=SiCl4+2CO無(wú)機(jī)化學(xué)3.硅的氧化物硅的氧化物SiO2普通玻璃組成：普通玻璃組成：Na2SiO3CaSiO34SiO2燧石燧石石英玻璃石英玻璃SiO2無(wú)定型體：無(wú)定型體：硅藻土硅藻土晶體晶體-石英：石英：天然純石英天然純石英:水晶水晶有有雜雜質(zhì)質(zhì)的的石石英英

37、由無(wú)數(shù)微小的二由無(wú)數(shù)微小的二氧化硅的晶體組氧化硅的晶體組成成, ,所以通常所以通?，敩旇ц前胪该鞯氖前胪该鞯? ,而水晶則是透明而水晶則是透明的。的。 紫水晶紫水晶含含MnMn雞血石雞血石含硫化汞含硫化汞無(wú)機(jī)化學(xué)Si采用采用sp3雜化軌道與氧形成硅氧四面體雜化軌道與氧形成硅氧四面體硅氧四面體硅氧四面體二氧化硅二氧化硅 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：無(wú)機(jī)化學(xué) 與堿作用與堿作用 與與HF作用作用SiO2 + NaOH = Na2SiO3 + H2O SiO2 + NaCO3 = Na2SiO3 + CO2(g) SiO2 + 4HF = SiF4(g) + H2O 性質(zhì)：性質(zhì)：無(wú)機(jī)化學(xué)4.硅酸及硅酸鹽硅酸及硅酸鹽

38、 H4SiO4 原硅酸原硅酸硅酸硅酸 H2SiO3 偏硅酸偏硅酸 xSiO2yH2O 多硅酸多硅酸性質(zhì)：性質(zhì)：12210132100 . 2102 . 2 SiOH-=，溶解度小，是二元弱酸溶解度小，是二元弱酸KK (1) 硅酸硅酸無(wú)機(jī)化學(xué)制備：制備：浸透過(guò)浸透過(guò)CoCl2的硅膠為變色硅膠。的硅膠為變色硅膠。膠凍狀硅酸膠凍狀硅酸硅膠硅膠-H2O2NaClSiOH2HCl =SiONa3232+(g)2NH2NaClSiOHCl =2NHSiONa332432+H2O無(wú)機(jī)化學(xué)可溶性：可溶性：Na2SiO3 (水玻璃水玻璃) 、K2SiO3不溶性：大部分硅酸鹽難溶于水不溶性：大部分硅酸鹽難溶于水硅

39、酸鹽硅酸鹽水中花園水中花園CuSiO3 藍(lán)綠色藍(lán)綠色 MnSiO3淺紅色淺紅色NiSiO3 翠綠色翠綠色 Al2(SiO3)3無(wú)色透明無(wú)色透明 CoSiO3 紫色紫色 Fe2(SiO3)3紅棕色紅棕色過(guò)渡金屬硅酸鹽難溶于水過(guò)渡金屬硅酸鹽難溶于水,并具有特征顏色并具有特征顏色(2) 硅酸鹽硅酸鹽 在小燒杯中加入約23體積的20 Na2SiO3溶液，用角匙撒一薄層粉狀的CuSO45H2O固體，然后再向燒杯中各投一粒：CaCl2，ZnSO4，CoCl2，NiSO4，MnSO4，F(xiàn)eSO4，F(xiàn)eCl3固體。觀察各種微溶性硅酸鹽的生成 無(wú)機(jī)化學(xué)金云母金云母 H4K2Mg6Al2Si6O24自然界中的硅酸

40、鹽自然界中的硅酸鹽溫石棉溫石棉 H4 (Mg Fe)3 Si2O9玻璃、水泥、陶玻璃、水泥、陶瓷都含有硅酸鹽瓷都含有硅酸鹽 硅酸鹽硅酸鹽+有色金有色金屬離子屬離子=假玉假玉綠碧玉綠碧玉鈣、鎂、鐵的硅酸鹽類鈣、鎂、鐵的硅酸鹽類 無(wú)機(jī)化學(xué) 硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜硅酸鹽結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 一般寫成氧化物形式，一般寫成氧化物形式，它的基本結(jié)構(gòu)單位為硅氧四面體。它的基本結(jié)構(gòu)單位為硅氧四面體。白云石：白云石：K2O 3Al2O3 6SiO2 2H2O泡沸石：泡沸石：Na2O Al2O3 2SiO2 nH2O分子篩分子篩無(wú)機(jī)化學(xué)具有分子那般大小孔徑的一類結(jié)晶鋁硅酸鹽具有分子那般大小孔徑的一類結(jié)晶鋁硅酸鹽.(1) 分子篩分子

41、篩 (Molecolar sieves) 沸石沸石(Zeolites)的組成和結(jié)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu) 沸石是一類最重要的分子篩，其骨架由頂角相連沸石是一類最重要的分子篩，其骨架由頂角相連的的 SiO4和和 AlO4 四面體組成四面體組成 . 通式表示為通式表示為(M+, M 2+0.5) AlO2x SiO2yH2Oz，陰離子骨架中的，陰離子骨架中的Si/Al 比是影響沸石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要參數(shù)，分子篩的耐比是影響沸石結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要參數(shù)，分子篩的耐酸能力和熱穩(wěn)定酸能力和熱穩(wěn)定 性隨此增大而升高性隨此增大而升高.硅材料硅材料(silicon materials) 分子篩的功能和用途分子篩的功能和用途

42、離子交換功能、吸附功能離子交換功能、吸附功能 分離功能、分離功能、 催化功能催化功能 A型沸石的結(jié)構(gòu)骨架型沸石的結(jié)構(gòu)骨架組成為組成為 Na12(AlO2)12 (SiO2)12zH2O無(wú)機(jī)化學(xué)(2) 硅無(wú)機(jī)高分子硅無(wú)機(jī)高分子 由聚硅氧烷可以得到硅油、硅橡膠、硅樹(shù)由聚硅氧烷可以得到硅油、硅橡膠、硅樹(shù)脂等多種無(wú)機(jī)高分子材料。脂等多種無(wú)機(jī)高分子材料。當(dāng)今發(fā)展中的無(wú)機(jī)高分子材料有三大類：當(dāng)今發(fā)展中的無(wú)機(jī)高分子材料有三大類：聚硅烷聚硅烷Si SiRRnRR組成硅氧烷的基組成硅氧烷的基本結(jié)構(gòu)單元為：本結(jié)構(gòu)單元為：SiOnCH3CH3SiOH3CCH3CH3SiCH3CH3CH3O SiRRn聚硅氧烷聚硅氧

43、烷NPRR聚磷腈聚磷腈無(wú)機(jī)化學(xué)17.4.2 硼的化合物硼的化合物17.4.1 單質(zhì)單質(zhì)17.4 硼硼 無(wú)機(jī)化學(xué)硼是硼是IIIA族唯一非金屬元素族唯一非金屬元素(2s22p1) 為缺電子元素：價(jià)電子數(shù)為缺電子元素：價(jià)電子數(shù)價(jià)層軌道數(shù)價(jià)層軌道數(shù)缺電子化合物：成鍵電子對(duì)數(shù)缺電子化合物：成鍵電子對(duì)數(shù)價(jià)層軌道數(shù)價(jià)層軌道數(shù)例如：例如：BF3，H3BO3。 注意：注意： HBF4不是缺電子化合物。不是缺電子化合物。缺電子化合物特點(diǎn)：缺電子化合物特點(diǎn)： a. 易形成配位化合物易形成配位化合物HBF4 HF BF3 b. 易形成多聚物，如易形成多聚物，如B2H617.4.1 單質(zhì)硼單質(zhì)硼無(wú)機(jī)化學(xué)硼的單質(zhì)硼的單質(zhì)

44、同素異形體：同素異形體： 無(wú)定形硼，無(wú)定形硼， 晶形硼晶形硼 棕色粉末棕色粉末, 黑灰色黑灰色 化學(xué)活性高，化學(xué)活性高， 硬度大硬度大 熔點(diǎn)，沸點(diǎn)都很高。熔點(diǎn)，沸點(diǎn)都很高。-菱形硼（菱形硼（B12） 原子晶體原子晶體無(wú)機(jī)化學(xué)N Na aB BO O2 2N Na a2 2B B4 4O O7 71 10 0H H2 2O O濃濃N Na aO OH HC CO O2 2+ +H H2 2O O硼硼鎂鎂礦礦偏偏硼硼酸酸鈉鈉硼硼砂砂（四四硼硼酸酸鈉鈉）H H2 2S SO O4 4H H3 3B BO O3 3B B2 2O O3 3B B硼硼酸酸加加熱熱M Mg g或或A AI IM Mg g2

45、 2B B2 2O O5 5H H2 2O OMg2B2O5H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)2 4NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O710H2O+Na2CO3 Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2SO4 2H3BO3=B2O3+3H2OB2O3+3Mg=2B+3MgO酸法：酸法： Mg2B2O5H2O+2H2SO4=2H3BO3+MgSO4無(wú)機(jī)化學(xué)性質(zhì)：性質(zhì)：主要表現(xiàn)出還原性，形成主要表現(xiàn)出還原性，形成+3價(jià)化合物價(jià)化合物(1)與非金屬反應(yīng)與非金屬反應(yīng) 室溫下與室溫下與F2反應(yīng)生成反應(yīng)生成BF3 高溫下與高溫下與O2、S、Cl2、Br2、N2等反

46、應(yīng)，生等反應(yīng)，生成成B2O3、B2S3、BCl3、BBr3、BN等。等。(2)與氧化性強(qiáng)酸與氧化性強(qiáng)酸(濃濃HNO3,、濃、濃H2SO4)和高溫和高溫下的下的H2O反應(yīng)，生成反應(yīng)，生成H3BO3。(3)與強(qiáng)堿與強(qiáng)堿(NaOH)反應(yīng)生成反應(yīng)生成NaBO2。2B+2NaOH+3KNO3 =2NaBO2+3KNO2+H2O2B+2NaOH+2H2O = 2NaBO2+3H2 B3HNO3H3BO33NO22B3H2SO42H3BO33SO2無(wú)機(jī)化學(xué)BX3B2O3B2S3BNBNaOH熔融熔融NaBO2H2HNO3H2SO4H3BO3NO2H3BO3SO2X2，O2，S，N2H2O(g)H3BO3H2

47、B反應(yīng)關(guān)系圖反應(yīng)關(guān)系圖無(wú)機(jī)化學(xué)17.4.2 硼的化合物硼的化合物1.硼的氫化物硼的氫化物硼烷分類：硼烷分類：BnHn+4和和 BnHn+6 例：例： B2H6 B4H10 乙硼烷乙硼烷 丁硼烷丁硼烷 有有CH4，但無(wú)，但無(wú)BH3 最簡(jiǎn)單的硼烷：最簡(jiǎn)單的硼烷：B2H6 其結(jié)構(gòu)并非如右圖所示：其結(jié)構(gòu)并非如右圖所示：HHBBHHHH無(wú)機(jī)化學(xué) 硼烷的結(jié)構(gòu)硼烷的結(jié)構(gòu)四個(gè)四個(gè)B-H 2c-2e鍵鍵 在同一水平面上在同一水平面上 兩個(gè)兩個(gè)3c-2e鍵鍵 位于水平面上下位于水平面上下 與水平面垂直與水平面垂直兩個(gè)兩個(gè)3c-2e鍵鍵 無(wú)機(jī)化學(xué)多中心鍵多中心鍵 三中心二電子鍵三中心二電子鍵(3c-2e)(3c-2

48、e)簡(jiǎn)稱三中心鍵是簡(jiǎn)稱三中心鍵是多中心鍵的一種形式多中心鍵的一種形式定義：是指定義：是指3 3個(gè)或個(gè)或3 3個(gè)以上原子之間所形成的個(gè)以上原子之間所形成的共價(jià)鍵共價(jià)鍵B B 缺電子原子缺電子原子 H H等電子原子等電子原子形成二個(gè)三中心二電子鍵形成二個(gè)三中心二電子鍵強(qiáng)度：為一般共價(jià)鍵強(qiáng)度的一半強(qiáng)度：為一般共價(jià)鍵強(qiáng)度的一半形成：缺電子原子形成：缺電子原子 等電子原子等電子原子硼烷的性質(zhì)比烷烴活潑硼烷的性質(zhì)比烷烴活潑無(wú)機(jī)化學(xué)B4H10分子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)119pm110pm137pm143pm122。171pmHB( b )BBBBHHHHHHHHHHH( a )4個(gè)個(gè)B-H-B氫橋鍵，一個(gè)氫橋鍵，一個(gè)

49、B-B鍵，鍵，6個(gè)個(gè)B-H鍵鍵無(wú)機(jī)化學(xué)硼烷的性質(zhì)硼烷的性質(zhì) 自燃自燃高能燃料，劇毒高能燃料，劇毒 水解水解含硼化合物燃燒含硼化合物燃燒 火焰呈現(xiàn)綠色火焰呈現(xiàn)綠色水下火箭燃料水下火箭燃料= 509.4kJmol1rHmB2H6(g) + 3O2(g) = B2O3(s) + 3H2O(g)B2H6(g) + 6H2O(l) = 2H3BO3(s) + 6H2(g)rHm=2166 kJmol1無(wú)機(jī)化學(xué) 加合反應(yīng)加合反應(yīng) 被氯氧化被氯氧化= -1376kJmol1rHmB2H6 + CO = 2H3BCOB2H6 + 2NH3 = BH2(NH3)2+ + BH42LiH + B2H6 = 2Li

50、BH4 2NaH + B2H6 = 2NaBH4 B2H6 + Cl2(g) = 2BCl3(l) + 6HCl 能與能與NH3、CO(有孤電子對(duì)有孤電子對(duì))分子發(fā)生分子發(fā)生 加合作用加合作用無(wú)機(jī)化學(xué)3.3.制法（間接）制法（間接）(1)質(zhì)子置換法：質(zhì)子置換法：2BMn+6H+=B2H6+2Mn3+(2)氫化法氫化法:2BCI3+6H2=B2H6+6HCI(3)氫負(fù)離子置換法氫負(fù)離子置換法:3 3L Li iA AI IH H4 4+ +4 4B BF F3 32 2B B2 2H H6 6+ +3 3L Li iF F+ +3 3A AI IF F3 33 3N Na aB BH H4 4+

51、 +4 4B BF F3 32 2B B2 2H H6 6+ +3 3N Na aB BF F4 4乙乙醚醚乙乙醚醚在硼氫化物中，在硼氫化物中，H的氧化數(shù)為的氧化數(shù)為-1，BH4-離子半徑離子半徑大，所以它是比硼烷還原性更強(qiáng)的還原劑，特別大，所以它是比硼烷還原性更強(qiáng)的還原劑，特別是在有機(jī)反應(yīng)中具有選擇性，且用量少，操作簡(jiǎn)是在有機(jī)反應(yīng)中具有選擇性，且用量少，操作簡(jiǎn)單，對(duì)溫度無(wú)特殊要求，單，對(duì)溫度無(wú)特殊要求， 副反應(yīng)少等優(yōu)點(diǎn)。副反應(yīng)少等優(yōu)點(diǎn)。無(wú)機(jī)化學(xué)2.硼的含氧化合物硼的含氧化合物B(無(wú)定形無(wú)定形)B2O3H3BO3O2Mg或或Al+H2O-H2O制備：制備：原子晶體：熔點(diǎn)原子晶體：熔點(diǎn)460 C

52、無(wú)定形體：軟化無(wú)定形體：軟化結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 三氧化二硼三氧化二硼 B2O34B(s) + 3O2(g) = 2B2O3(s)2H3BO3 = B2O3 + 3H2O O OB BB BO OO O9 90 0- -1 12 25 51 12 20 0p pm m1 13 36 6p pm m無(wú)機(jī)化學(xué)性質(zhì)：性質(zhì)：偏硼酸偏硼酸(原原)硼酸硼酸xB2O3yH2O 多硼酸多硼酸B2O32HBO22H3BO3+H2O+H2O-H2O-H2OB2O3 + 3Mg = 2B + 3MgO 白色粉末狀白色粉末狀B2O3可用作吸水劑?？捎米魑畡?。無(wú)機(jī)化學(xué) 熔融態(tài)的熔融態(tài)的B2O3溶解金屬氧化物溶解金屬氧化物 得

53、到有特征得到有特征顏色的偏硼酸鹽玻璃。顏色的偏硼酸鹽玻璃。 B2O3+CuO=Cu（BO2）（藍(lán)色）（藍(lán)色） B2O3+NiO=Ni（BO2）（綠色）（綠色） 與與NH3反應(yīng)反應(yīng) 1/2xB2O3+XNH3（BN）x+H2O（873K）NBNBNBNBNB氮化硼，結(jié)構(gòu)氮化硼，結(jié)構(gòu)與石墨相同與石墨相同 硼珠實(shí)驗(yàn)硼珠實(shí)驗(yàn)無(wú)機(jī)化學(xué)氮化硼氮化硼 BN與與C2是是等電子體，性質(zhì)相似：等電子體，性質(zhì)相似： BN有三種晶型：有三種晶型：無(wú)定型無(wú)定型(類似于無(wú)定型碳類似于無(wú)定型碳)六方晶型六方晶型 (類似于石墨類似于石墨) 作潤(rùn)滑劑作潤(rùn)滑劑立方晶型立方晶型(類似于金剛石類似于金剛石) 作磨料作磨料無(wú)機(jī)化學(xué) 硼

54、酸硼酸 H3BO3偏硼酸偏硼酸HBO2正硼酸正硼酸H3BO3多硼酸多硼酸xB2O3yH2OH3BO3H2O(l)HBO2B2O3H2O(g)無(wú)機(jī)化學(xué)B：sp2雜化雜化OHBOOHH硼酸晶體的片層結(jié)構(gòu)硼酸晶體的片層結(jié)構(gòu)分子間通過(guò)氫鍵形成分子間通過(guò)氫鍵形成接近六角形的對(duì)稱層接近六角形的對(duì)稱層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間狀結(jié)構(gòu)，層與層之間借助微弱的范德華力借助微弱的范德華力聯(lián)在一起因此硼酸晶聯(lián)在一起因此硼酸晶體為鱗片狀體為鱗片狀結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：硼酸硼酸 H3BO3H3BO3OBOOHHHOBOOHHHHHHOOBOHHHOOBOHHHOOBOHHHOOBO片層結(jié)構(gòu)無(wú)機(jī)化學(xué) aK=5.8 10-10水溶液顯酸性水溶

55、液顯酸性, 是由于硼原子是缺電子原子是由于硼原子是缺電子原子,價(jià)層有價(jià)層有空軌道，能接受水解離出的空軌道，能接受水解離出的OH-孤電子對(duì)，以配位孤電子對(duì)，以配位鍵形式形成鍵形式形成B(OH)4- 性質(zhì)：性質(zhì)： 一元弱酸一元弱酸 (固體酸固體酸)H3BO3 + H2O B(OH)4 + H+無(wú)機(jī)化學(xué) 受熱易分解受熱易分解4H3BO3 4HBO3 H2B4O7 2B2O3 4H2O H2O H2O偏硼酸偏硼酸正硼酸正硼酸四硼酸四硼酸硼酸酐硼酸酐與多羥基化合物的反應(yīng)與多羥基化合物的反應(yīng)-生成強(qiáng)酸生成強(qiáng)酸OHHOHOBHCOHHCOHRRRHOCHHOCHRHCOHCORRBROCHOCHRH+ +

56、3H2O +無(wú)機(jī)化學(xué)與硅酸相似，硼酸也容易縮合成鏈狀或環(huán)狀多硼酸與硅酸相似，硼酸也容易縮合成鏈狀或環(huán)狀多硼酸xB2O3yH2O，如四硼酸根的結(jié)構(gòu)，它的化學(xué)式應(yīng)是，如四硼酸根的結(jié)構(gòu)，它的化學(xué)式應(yīng)是B4O5(OH)42-?？s合反應(yīng)縮合反應(yīng)無(wú)機(jī)化學(xué)H3BO3的鑒定的鑒定H H3 3B BO O3 3+ +3 3C C2 2H H5 5O OH HB B（O OC C2 2H H5 5）3 3+ +3 3H H2 2O O濃濃H H2 2S SO O4 4硼酸酯具有揮發(fā)性，與乙硼酸酯具有揮發(fā)性，與乙醇一起燃燒時(shí)產(chǎn)生綠色的醇一起燃燒時(shí)產(chǎn)生綠色的火焰，據(jù)此可以鑒別硼酸火焰，據(jù)此可以鑒別硼酸根。根。無(wú)機(jī)化學(xué)

57、 硼砂硼砂四硼酸根的結(jié)構(gòu)：四硼酸根的結(jié)構(gòu)：化學(xué)式為化學(xué)式為Na2B4O5(OH)48H2O可溶可溶, 四硼酸四硼酸鈉，俗稱硼砂鈉，俗稱硼砂,習(xí)慣用習(xí)慣用Na2B4O710H2O表示表示 無(wú)色透明晶體，在空氣中易風(fēng)化失水無(wú)色透明晶體，在空氣中易風(fēng)化失水易溶于水易溶于水, 其溶解度隨溫度升高而增大其溶解度隨溫度升高而增大易水解，水溶液呈堿性易水解，水溶液呈堿性無(wú)機(jī)化學(xué)B4O5(OH)42-+5H2O=2H3BO3+2B(OH)4-pH=9.24性質(zhì)性質(zhì)： 水解呈堿性水解呈堿性 與酸反應(yīng)制與酸反應(yīng)制H3BO3 緩沖作用緩沖作用 脫水脫水Na2B4O710H2O = B2O3 + 2NaBO2 + 1

58、0H2O1151K在1mL飽和硼砂溶液中加入0.5mL濃H2SO4攪拌并用冰水冷卻 少量酸：少量酸：-+243B OH + H = B OH + H ONa2B4O7+5H2O+H2SO4=4H3BO3+Na2SO4少量堿：少量堿： -34B OH + OH = B OHH3BO3pH硼砂是一級(jí)緩沖液硼砂是一級(jí)緩沖液, ,可以直接干燥后定量配制成穩(wěn)定可以直接干燥后定量配制成穩(wěn)定的溶液的溶液無(wú)機(jī)化學(xué)硼砂珠實(shí)驗(yàn)硼砂珠實(shí)驗(yàn)：鐵、鈷、鎳、錳等金屬氧化物可溶解在硼鐵、鈷、鎳、錳等金屬氧化物可溶解在硼砂熔體中砂熔體中, 呈不同的特征顏色呈不同的特征顏色Na2B4O7+ CoO Co(BO2)22NaBO2(藍(lán)色藍(lán)色)Na2B4O7+ NiO Ni(BO2)22NaBO2(棕色棕色)Na2B4O7+ MnO Mn(BO2)22NaBO2(綠色綠色)分析化學(xué)曾用此性質(zhì)來(lái)鑒定某些金屬離子分析化學(xué)曾用此性質(zhì)來(lái)鑒定某些金屬離子Na2B4O710H2O = B2O3 + 2NaBO2 + 10H2O1151K無(wú)機(jī)化學(xué)3.硼的鹵化