硼的含氧化合物和卤化物课件.ppt
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- 关 键 词:
- 氧化 卤化物 课件
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1、 12.3.1 三氧化二硼三氧化二硼 单质硼燃烧或硼酸脱水得单质硼燃烧或硼酸脱水得无色无色晶体晶体 B2O3。12.3 硼的含氧化合物硼的含氧化合物 B2O3 +3 H2O 2 H3BO3B2O3 是是硼酸酐硼酸酐。B2O3 可以与水作用生成硼酸可以与水作用生成硼酸 B2O3 +H2O(g)2 HBO2 B2O3 与与水蒸气反应,生成水蒸气反应,生成易挥发的偏硼酸易挥发的偏硼酸 B2O3 和金属氧化物共熔融时,和金属氧化物共熔融时,生成有特征颜色的硼珠,可用于鉴生成有特征颜色的硼珠,可用于鉴定金属氧化物。定金属氧化物。例如例如 形成形成深蓝色深蓝色的硼珠的硼珠 Co BO2 2()CoO +B
2、2O3 Co BO2 2()熔融熔融 这种鉴定这种鉴定金属氧化物的方法金属氧化物的方法叫做硼珠实验。叫做硼珠实验。B2O3 与下列氧化物形成与下列氧化物形成的的硼珠颜色如下:硼珠颜色如下:CoO 深蓝色深蓝色 Cr2O3 绿色绿色 CuO 蓝色蓝色 MnO 紫色紫色 NiO 绿色绿色 Fe2O3 黄色黄色 气体气体 B2O3 分子的分子的构型为构型为 “V”字形字形,如图,如图OOBOB 硼酸为白色片层状物,易溶于水。硼酸为白色片层状物,易溶于水。12.3.2 硼酸硼酸 H3BO3硼原子硼原子氧原子氧原子氢原子氢原子 1.硼酸的晶体结构硼酸的晶体结构 硼酸硼酸 H3BO3 硼酸具有层状结构,层
3、内有分硼酸具有层状结构,层内有分子间氢键。子间氢键。层间通过分子间作用力结合,层间通过分子间作用力结合,不牢固,所以硼酸有滑腻感不牢固,所以硼酸有滑腻感。2.弱酸性弱酸性 硼酸的缺电子结构,使其显酸性硼酸的缺电子结构,使其显酸性的机理与一般的弱酸有所不同。的机理与一般的弱酸有所不同。在水溶液中,在水溶液中,H3BO3 与与 H2O 解解离出的离出的 OH 结合,生成结合,生成 B OH 4 负离子。负离子。()所以硼酸是一元弱酸。所以硼酸是一元弱酸。H3BO3+H2O B 4 +H+(OH)其其 Ka=5.8 1010 使得溶液中使得溶液中 (H+)高于高于 (OH),),于是溶液于是溶液显酸
4、性。显酸性。cc H3BO3 中加入甘油,酸性可增强。中加入甘油,酸性可增强。原因是原因是加入的物质可以与加入的物质可以与 B OH 4 结合成很稳定的结构单元结合成很稳定的结构单元 B C3H6O3 2 ()()这种结构单元这种结构单元 B C3H6O3 2 消消耗了耗了 B OH 4 。()()右移,于是右移,于是(H+)增加,酸性变强。增加,酸性变强。c使平衡使平衡 H3BO3+H2O B 4 +H+(OH)Ka=5.8 1010 下面反应的平衡常数比上面反应下面反应的平衡常数比上面反应扩大上万倍扩大上万倍 H3BO3 +2 C3H5 OH 3 B 2 +3 H2O +H+(C3H6O3
5、)()H3BO3+H2O B 4 +H+(OH)这个反应类似于酸碱中和反应这个反应类似于酸碱中和反应。H3BO3 遇到某种比它强的酸时,遇到某种比它强的酸时,有显碱性的可能,如有显碱性的可能,如 B OH 3+H3PO4 BPO4+3 H2O()在浓硫酸催化作用下,硼酸和在浓硫酸催化作用下,硼酸和乙醇发生酯化反应生成硼酸三乙酯乙醇发生酯化反应生成硼酸三乙酯 3 C2H5OH +B OH 3 C2H5O 3B +3 H2O浓浓 H2SO4()()点燃反应中生成的硼酸三乙酯,点燃反应中生成的硼酸三乙酯,燃烧时有绿色火焰。燃烧时有绿色火焰。这是鉴定硼酸的方法。这是鉴定硼酸的方法。12.3.3 硼硼
6、砂砂 硼砂硼砂 Na2 B4O5 OH 4 8 H2O 是硼的最重要的含氧酸盐,白色,是硼的最重要的含氧酸盐,白色,玻璃光泽。玻璃光泽。()1.硼砂的结构硼砂的结构 硼砂是四硼酸的钠盐,酸根硼砂是四硼酸的钠盐,酸根 B4O5 OH 4 2 的键联关系为的键联关系为()其中其中三配位的三配位的 B 和四配位和四配位的的 B 各两个。各两个。所以通常将硼砂的化学式写成所以通常将硼砂的化学式写成Na2B4O710 H2O 硼砂硼砂 Na2 B4O5 OH 4 8 H2O 在在 400 时脱去时脱去 8 个结晶水和个结晶水和两两个个羟基水,成羟基水,成为为 Na2B4O7 ()Na2B4O710 H2
7、O 中的中的 B4O7 2 可以看成由两个可以看成由两个 BO2 和和一个一个 B2O3 构成。构成。因此,硼砂和过渡金属氧化物因此,硼砂和过渡金属氧化物CuO,NiO,MnO,Cr2O3,Fe2O3 等等也发生硼珠反应。也发生硼珠反应。实际上的硼珠实验通常就是用实际上的硼珠实验通常就是用硼砂作为反应物进行的。硼砂作为反应物进行的。用灼热的熔珠占取硝酸钴或氧用灼热的熔珠占取硝酸钴或氧化铬粉末,继续灼烧则形成有特征化铬粉末,继续灼烧则形成有特征颜颜色色的偏硼酸盐熔珠。的偏硼酸盐熔珠。用铂丝占取少量硼砂在煤气灯用铂丝占取少量硼砂在煤气灯上灼烧,形成白色的硼砂熔珠。上灼烧,形成白色的硼砂熔珠。硼砂与
8、水反应硼砂与水反应 2.硼砂与水的反应硼砂与水的反应 B4O5 4 2+5 H2O 2 H3BO3 +2 B 4 (OH)(OH)反应生成等物质的量的弱酸反应生成等物质的量的弱酸和弱酸盐,形成缓冲溶液。和弱酸盐,形成缓冲溶液。B4O5 4 2+5 H2O 2 H3BO3 +2 B 4 (OH)(OH)根据缓冲溶液根据缓冲溶液 pH 的计算公式的计算公式 pH=pKa lg c盐盐 c酸酸 c盐盐 c酸酸因为上述缓冲溶液的因为上述缓冲溶液的 =1,对,对数项为数项为 0。其其 pH=9.24 故故 pH 将取决于硼酸的将取决于硼酸的 Ka。已知已知 Ka =5.8 1010,所以适当浓度,如所以
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