第十二章 非金屬元素通論和硼

第十二章非金屬元素通論和硼第1頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-1元素的發(fā)現(xiàn)、分類及其在自然界的存在12-1-1元素的發(fā)現(xiàn)和分類金屬非金屬稀有氣體2023/5/5第2頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三元素發(fā)現(xiàn)的時期和分類LrNoMdFmEsCfBkCmAmPuNpPaLuEuPmFrAtReHfTcAsPPbHgAuSbSnAgCuFeSCThErTbCeIrOsTaLaBaICdPdRhRuNbBrVCaKSiAlMgNaBBeLiYbTmHoDyGdSmNdPrAcRaRnPoTlCsXeInRbKrGeGaScArNeFHeUBiPtWTeMoZrYSrSeZnNiCoMnCrTiClONH古代13~17世紀(jì)18世紀(jì)19世紀(jì)上半葉19世紀(jì)下半葉20世紀(jì)上半葉2023/5/5第3頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三地殼中主要元素的豐度12-1-2元素在地殼、海洋和大氣中的分布元素在地殼中的含量稱為豐度，通常以質(zhì)量分?jǐn)?shù)和原子分?jǐn)?shù)表示。元素OSiAlFeCaNaKMgHTi質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%48.626.37.734.753.452.742.472.000.760.422023/5/5第4頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-2非金屬元素通論非金屬元素有22種2023/5/5第5頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-2-1非金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)一.非金屬單質(zhì)的結(jié)構(gòu)8-N規(guī)則：第N族的非金屬元素的每個原子可以提供8-N個價電子去與8-N個鄰近原子形成8-N個共價（單）鍵。VII族N=78-N=1雙原子分子(F2,Cl2,Br2,I2)零族N=88-N=0單原子分子(He,Ne,Ar,Kr,Xe)VI族N=68-N=2V族N=58-N=3IV族N=48-N=4III族N=38-N=52023/5/5第6頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三非金屬元素按其單質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)可分為三類：①小分子物質(zhì)——單原子分子，雙原子分子分子晶體②多原子物質(zhì)——S8,Sex,P4……

分子晶體③大分子物質(zhì)——C,Si（含鏈、層）原子晶體2023/5/5第7頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三二.非金屬單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)(1)與H2O的反應(yīng)常溫下氧化型還原型F2+2e==2F-Eo=2.87VCl2+2e==2Cl-Eo=1.36VBr2+2e==2Br-Eo=1.07VI2+2e==2I-Eo=0.54V氧化性增強(qiáng)還原性增強(qiáng)4H++O2+4e==2H2O(中性溶液)Eo=0.81V2023/5/5第8頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5第9頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5第10頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5第11頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-2-2非金屬元素的氫化物2023/5/5第12頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-2-3非金屬含氧酸及其鹽一、非金屬含氧酸的酸性1、ROH規(guī)則2023/5/5第13頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三

也可以用ROH規(guī)則說明ⅦA中HClO,HBrO,HIO的酸性依次減弱。

HClO3,HBrO3,HIO3

的酸性也依次減弱2023/5/5第14頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2、鮑林規(guī)則2023/5/5第15頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5第16頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5第17頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三二、非金屬含氧酸及其鹽的氧化還原性2023/5/5第18頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2023/5/5第19頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-2-4非金屬單質(zhì)的一般制備方法1、氧化法3FeS(s)+12C(s)+8O2(空氣)==Fe3O4(s)+12CO(g)+6S(g)4HCl(濃)+MnO2==MnCl2(aq)+2H2O(l)+Cl22、還原法

2Ca3(PO4)2(s)+10C(s)+6SiO2(s)==6CaSiO3(s)+10CO(g)+P43、置換反應(yīng)

2KBr(aq)+Cl2(g)==2KCl(aq)+Br2(l)2KI(aq)+Cl2(g)==2KCl(aq)+I2(s)4、電解法

2KHF2(l)==2KF(s)+H2(g)+F2(g)陽極

陰極

2023/5/5第20頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-3硼及其化合物

單質(zhì)硼的制備在1808年由英國的戴維、法國的蓋·呂薩克和泰納完成。自然界中并無天然單質(zhì)硼存在，常與其他元素共生在一起，如硼鎂礦、硼砂等，我國西部地區(qū)的內(nèi)陸鹽湖及遼寧、吉林等地都產(chǎn)硼。硼化學(xué)的獨特性僅是在近40年來由于結(jié)構(gòu)化學(xué)的發(fā)展才被發(fā)現(xiàn)的。近年來硼化合物的化學(xué)獲得了迅速和多方面的發(fā)展，硼化學(xué)領(lǐng)域的廣闊幾乎有可能同碳化學(xué)（有機(jī)化學(xué)）相比美。2023/5/5第21頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-3-1硼的成鍵特征電子層結(jié)構(gòu)

ns2p1缺電子原子（價電子數(shù)少于價軌道數(shù)）原子半徑小（88pm）第一電離能高（801kJ·mol-1）上述特征決定了硼化學(xué)的獨特性。2023/5/5第22頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-3-2硼的氫化物分類BnHn+4類：B2H6、B5H9、B6H10、B8H12、B10H14……BnHn+6類：B3H9、B4H10、B5H11、B6H14……2023/5/5第23頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三2.B2H6的分子結(jié)構(gòu)

稱“三中心二電子”鍵，用“3c—2e”表示，又稱為氫橋。

HB⌒B2023/5/5第24頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三3.B2H6的性質(zhì)含硼化合物燃燒時，火焰呈現(xiàn)綠色。(2)遇水易離解(1)自燃2023/5/5第25頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三（3）可做高能（火箭）燃料。（4）硼烷劇毒

遠(yuǎn)超過氰化鉀，光氣（COCl)等。故常使用硼烷的衍生物，如：(C2H5)3B5H6是液體高能燃料；(C2H5)2B10H12和(C4H9)2B10H12等是固體高能燃料。2023/5/5第26頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-3-3硼的重要化合物一、硼砂Na2B4O7·10H2O

硼砂為無色透明晶體，在空氣中容易失去部分水而風(fēng)化，加熱至380～400℃，完全失去水成為無水鹽Na2B4O7

，加熱到878℃，則熔化為玻璃狀物體。硼砂珠實驗Na2B4O7+CoO==2NaBO2·Co(BO2)2(寶藍(lán)色)Na2B4O7+NiO==2NaBO2·Ni(BO2)2（淡紅色）此性質(zhì)用于鑒定重金屬離子，也被應(yīng)用于搪瓷和玻璃工業(yè)（上釉、著色并耐高溫）及焊接金屬(焊藥，除去金屬表面的氧化物）。硼砂還用于制造特種光學(xué)玻璃和人工寶石。2023/5/5第27頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三硼砂常溫下溶解度較小，沸水中易溶。

水解顯較強(qiáng)的堿性。Na2B4O7+3H2O==2NaBO2+2H3BO3；2NaBO2+4H2O==2NaOH+2H3BO3所以，工業(yè)上用作肥皂、洗衣粉的填料。2023/5/5第28頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三B：sp2雜化二、硼酸（H3BO3）

1.制備①Mg2B2O5·H2O+2H2SO4==2H3BO3+2MgSO4②Na2B4O7·10H2O+H2SO4==4H3BO3+Na2SO4+5H2O2.結(jié)構(gòu)2023/5/5第29頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三3.性質(zhì)(1)一元弱酸(固體酸)硼酸的酸性不是而是由于B的缺電子性，可以接受水電離出的OH-，生成加合物B(OH)4-，使水溶液的[H+]，從而使溶液呈酸性。2023/5/5第30頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三(3)受熱易分解(2)與多羥基化合物加合（B的缺電子性）可使硼酸的酸性增加。2023/5/5第31頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三應(yīng)用

硼酸被大量的用于玻璃和搪瓷工業(yè)。因為是弱酸，對人體的受傷組織有和緩和防腐作用，故為醫(yī)藥上常用的消毒劑之一，如硼酸軟膏、硼酸粉等。硼酸也是減少排汗的收斂劑，為痱子粉的成份之一。此外，它還用于食物防腐。2023/5/5第32頁，共35頁，2023年，2月20日，星期三12-3-4新型硼化物碳化硼B(yǎng)4C(boroncarbide)

黑色有光澤，共價性碳化物，特征：密