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1、第第1616章章 硼族元素硼族元素硼硼 铝铝 的的 成成 键键 特特 征征对对角角关关系系硼硼铝铝的的结结构构与与性性质质硼硼烷烷硼硼 铝铝 含含 氧氧 化化 合合 物物卤卤 化化 物物 和和 氟氟 硼硼 酸酸硼的成键特征硼的成键特征硼及其化合物结构上的复杂性和键型上的多样性，丰富和硼及其化合物结构上的复杂性和键型上的多样性，丰富和扩展了现有的共价键理论，因此，硼及其化合物的研究在近年扩展了现有的共价键理论，因此，硼及其化合物的研究在近年来获得了迅速发展。来获得了迅速发展。无定形硼为棕色粉末，它比晶态硼活泼。几乎所有制备硅无定形硼为棕色粉末，它比晶态硼活泼。几乎所有制备硅的方法都适用于制硼。例
2、如用的方法都适用于制硼。例如用H H2 2还原硼的卤化物可以制得纯的还原硼的卤化物可以制得纯的晶态硼，晶态硼不光有灰黑色，且有黄色、亮红色的同素异形晶态硼，晶态硼不光有灰黑色，且有黄色、亮红色的同素异形体，其颜色随结构含杂质不同而异。体，其颜色随结构含杂质不同而异。硼原子的特征：硼原子的特征：硼原子的价电子构型是硼原子的价电子构型是2s2s2 22p2p1 1，2s2s上的一个电子激发到上的一个电子激发到2p2p轨道上后仍有一个空的轨道上后仍有一个空的p p轨道，故易接受电子对。轨道，故易接受电子对。象碳原子一样，硼原子采取象碳原子一样，硼原子采取sp2（如（如BCl3）还是采）还是采取取sp
3、3(如如BF4-)杂化，取决于其配位数。杂化，取决于其配位数。硼与硅的半径相近，离子极化力接近，所以有许硼与硅的半径相近，离子极化力接近，所以有许多性质相似。与硅一样它不能形成多重键，而倾向于多性质相似。与硅一样它不能形成多重键，而倾向于形成聚合体。形成聚合体。硼原子成健有三大特性：硼原子成健有三大特性：(1)共价性共价性以形成共价化合物为特征；以形成共价化合物为特征；(2)缺电子缺电子除了作为电子对受体易与电子对供除了作为电子对受体易与电子对供体形成体形成 配键以外，还有形成多中心键的特征；（硼的配键以外，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）化学性质主要表现在其缺电
4、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晶态硼和许多硼的化合物为多面体或多面体的面体或多面体的碎片碎片而成笼状或巢状等结构。而成笼状或巢状等结构。16-1硼族元素的通性通性见表16-1 电子构型nS2nP1 （缺电子性）主要氧化数：+3键能见表16-2B-O键561Kj/mol最大无定形和粉末状硼的性质无定形和粉末状硼的性质(1)它易在氧中燃烧它易在氧中燃烧:4B+3O2=2B2O3 rH=-2887kJmol-1因与氧结合能力极强，所以它在炼钢工业中用作去氧剂。因与氧结合能力极强，所以它在炼钢工业中用作去氧剂。(2)与非金属作用：与非金属作用：硼能与硼能与F2(在室温下在
5、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(在空气中燃烧有少量此产物）。它在空气中燃烧有少量此产物）。它不与不与H2作用作用。16-216-2硼族元素的单质和化合物硼族元素的单质和化合物2-1 单质单质硼硼 晶态硼有多种变体，它们都以晶态硼有多种变体，它们都以B B1212正二十正二十面体面体为基本结构单元，属于原子晶体。因此，硼的硬度大，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。熔点、沸点高，化学性质也不活泼。973K(2)与非金属作用：与非金属作用：硼能与硼能与F2(在室温
6、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(在空气中燃烧有少量此在空气中燃烧有少量此产物）。它产物）。它不与不与H2作用作用。(3)与酸的作用与酸的作用：它不与盐酸作用，仅被氧：它不与盐酸作用，仅被氧化性酸作用：化性酸作用：B+3HNO3=H3BO3+3NO22B+3H2SO4=2H3BO3+3SO2(4)与强碱作用与强碱作用：无定形硼与：无定形硼与NaOH有类似硅有类似硅那样的反应：那样的反应：2B+6NaOH(熔融熔融)=2Na3BO3+3H2(5)与金属作用与金属作用：生成硼化物，如：生成硼化物，如：Mg
7、B3、Cr4B等。等。金属铝单质铝 银白色、有光泽、能导电、具有延展性的活泼金属d=2.7g/cm-3 mp=930K bp=2740K 4Al+3O2=2Al2O3 H=-3339kj/mol 2Al+3S=Al2S3 2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2 可以是脱水产物NaAlO2或多聚物等 2Al+6H+=2Al3+3H2 Al+HNO3,H2SO4(冷、浓)钝化2-2单质的制备B:Mg2B2O5H2O+2NaOH=2NaBO2+2Mg(OH)2 4NaBO2+CO2+10H2O=Na2B4O710H2O Na2B4O7+H2SO4+5H2O=4H3BO3+Na2S
8、O4 H3BO3=B2O3+3H2O B2O3+3Mg=2B+3MgO 2BI3=2B+3I2Al:Al2O3+2NaOH+3H2O=2NaAl(OH)4 2NaAl(OH)4+CO2=2Al(OH)3+Na2CO3+H2O 2Al(OH)3=Al2O3+3H2O 2 Al2O3+Na3F6,e=4Al+3O2 硼烷有硼烷有BnHn+4和和BnHn+6两大类，前者较稳定，后两大类，前者较稳定，后者稳定性较差。者稳定性较差。硼烷多数有毒、有气味、不稳定、强还原性、能硼烷多数有毒、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，水解。在空气中激烈地燃烧且放出大量的热。因此
9、，硼烷曾被考虑用作高能火箭燃料。硼烷曾被考虑用作高能火箭燃料。B2H6+3O2=B2O3+3H2O rH=-2166kJmol-1B2H6+6X2=2BX3+6HXB2H6+6H2O=2H3BO3+6H2在乙醚环境中用下列反应来制备：在乙醚环境中用下列反应来制备：4BF3+3NaBH4=2B2H6+3NaBF42-2 2-2 硼的氢化物（硼烷硼的氢化物（硼烷）用简接的方法可以得到一系列共价型硼氢化物，称为硼用简接的方法可以得到一系列共价型硼氢化物，称为硼烷。硼烷在组成上与硅烷、烷烃相似，而在烷。硼烷在组成上与硅烷、烷烃相似，而在物理物理、化学性质方、化学性质方面更像硅烷面更像硅烷1.乙硼烷的分
10、子结构乙硼烷的分子结构有传统的价键理论有传统的价键理论无法解释无法解释乙硼烷的分子结构，乙硼烷的分子结构，它的结构问题直到它的结构问题直到60年代初年代初,利普斯科姆利普斯科姆(Lipscomb，WN)提出多中心键的理论以后才解决。人们不仅对提出多中心键的理论以后才解决。人们不仅对B2H6的分子结构有了认识，而且补充了价键理论的不的分子结构有了认识，而且补充了价键理论的不足，使硼化学研究成为近三十年内取得进展最大的领足，使硼化学研究成为近三十年内取得进展最大的领域之一。域之一。利普斯科姆利普斯科姆因为这一成就荣获了因为这一成就荣获了1976年的诺年的诺贝尔化学奖。贝尔化学奖。乙硼烷的结构是：乙
11、硼烷的结构是：4个个 键键(BH键，键，2c-2e)在同在同一平面上一平面上,还有两个氢原子的两个电子和两个硼原子还有两个氢原子的两个电子和两个硼原子的两个电子，即的两个电子，即4个电子，这个电子，这4个电子在两个硼原子和个电子在两个硼原子和两个氢原子之间两个氢原子之间,形成了垂直于上述平面的两个三中形成了垂直于上述平面的两个三中心二电子键，一个在平面上部，一个在平面下部，心二电子键，一个在平面上部，一个在平面下部，H共共两个两个B B键键(3c-2e),好象是桥状结构好象是桥状结构,故称为故称为“氢氢桥键桥键”。上在的氢原子称为。上在的氢原子称为“桥氢原子桥氢原子”。用分了轨道来用分了轨道来
12、说明说明。在硼烷分子中常见的在硼烷分子中常见的键型共有键型共有五种五种。还有一些特殊的还有一些特殊的硼烷硼烷。硼烷中的部分硼烷中的部分B-被碳被碳原子取代原子取代碳硼烷碳硼烷B2H6与与LiH反应，将得到一种比反应，将得到一种比B2H6的还原性更的还原性更强的还原剂硼氢化理强的还原剂硼氢化理LiBH4。让过量的。让过量的NaH与与BF3反反应，可得到硼氢化钠应，可得到硼氢化钠NaBH4。2LiH+B2H62LiBH44NaH+BF3=NaBH4+3NaFNaBH4、LiBH4都是白色盐型化合物晶体，能溶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。由于其分子中有于水或乙醇，无毒，
13、化学性质稳定。由于其分子中有BH4-离子（即离子（即H-离子），它们是极强的还原剂。离子），它们是极强的还原剂。在还原反应中，它们各有选择性（例如在还原反应中，它们各有选择性（例如NaBH4只只还原醛、酮和酰氯类）且用量少，操作简单，并且产还原醛、酮和酰氯类）且用量少，操作简单，并且产品质量好。它在制药、染料和精细化工制品（作为制品质量好。它在制药、染料和精细化工制品（作为制氢化物的起始原料）的生产中已得到越来越广泛的应氢化物的起始原料）的生产中已得到越来越广泛的应用。用。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。2-3 2-3 硼族的含氧化合物硼族的含氧化合物硼酸为白
14、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(硼硼酸的缔合结构酸的缔合结构)，加热时由于晶体中的部分氢键被破坏，加热时由于晶体中的部分氢键被破坏，其溶解度增大其溶解度增大2、硼酸、硼酸(H3BO3)构成构成B2O3、硼酸和多硼酸的基本结构单元是平面、硼酸和多硼酸的基本结构单元是平面三角形三角形的的BO3和四面体的和四面体的BO4。H3BO3的晶体中，硼原的晶体中，硼原子以子以sp2杂化，每个氧原子除以共价键与硼原子、氢原杂化，每个氧原子除以共价键与硼原子、氢原子相结合，还能通过氢键连成片状结构，层与层之间子相结合，还能通过氢键连成片状结构，层与层之间则以范德华力相吸
15、引。硼酸晶体是则以范德华力相吸引。硼酸晶体是片状片状的，有滑腻感，的，有滑腻感，可作润滑剂。可作润滑剂。硼酸是一元弱酸硼酸是一元弱酸，Ka610-10。它的酸性不是给。它的酸性不是给出质子，而是由于硼的缺电子性，它加合了来自出质子，而是由于硼的缺电子性，它加合了来自H2O分子的分子的OH-（其中氧原子有孤电子对）而（其中氧原子有孤电子对）而释出释出H+离子。离子。硼酸在加热过程中首先转变为硼酸在加热过程中首先转变为HBO2（偏硼酸），再脱去（偏硼酸），再脱去氢，其中的氢，其中的BO3结构单元开始通过氧原子，以结构单元开始通过氧原子，以B-O-B键形成键形成链状链状的或环状的或环状的多硼酸根，其
16、组成可用实验式的多硼酸根，其组成可用实验式(BO2)nn-,可知多硼酸可知多硼酸根为偏硼酸骨架。加热到根为偏硼酸骨架。加热到578K时变为时变为B2O3,熔融的熔融的B2O3可溶解可溶解许多金属氧化物，用于制备耐高温的有色硼玻璃。许多金属氧化物，用于制备耐高温的有色硼玻璃。利用利用H H3 3BOBO3 3的这种缺电子性质，加入多羟基化合物（如甘油的这种缺电子性质，加入多羟基化合物（如甘油或甘露醇等），可使硼酸的酸性大为增强，所生成的或甘露醇等），可使硼酸的酸性大为增强，所生成的配合物配合物的的K Ka a=7.0810=7.0810-6-6。-常利用常利用硼酸和甲醇或乙醇在浓硼酸和甲醇或乙醇
17、在浓H2SO4存在的条件存在的条件下，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硼酸根。H3BO3+3CH3OH=B(OCH3)3+3H2OH2SO4硼酸同硅酸相似，可以缩合为多硼酸硼酸同硅酸相似，可以缩合为多硼酸xB2O3yH2O,在多硼酸中最重要的是四硼酸。实验证在多硼酸中最重要的是四硼酸。实验证明四硼酸根明四硼酸根B4O5(OH)42-离子的离子的结构如图结构如图。3.硼酸盐硼酸盐除除IA族金属元素以外，多数金属的硼酸盐不溶于族金属元素以外，多数金属的硼酸盐不溶于水。多硼酸盐加热时容易玻璃化。水。多硼酸盐加热时容易玻璃化。最常用的硼酸盐
18、为最常用的硼酸盐为硼砂硼砂。它是无色半透明的晶体。它是无色半透明的晶体或白色结晶粉末。硼砂的分子式按结构应写为或白色结晶粉末。硼砂的分子式按结构应写为Na2B4O5(OH)48H2O。但习惯上写成。但习惯上写成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NaOH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，在熔融状态能溶解一些金属一样，在熔融状态能溶解一些金属
19、氧化物，并依金属的不同而显出特征的颜色氧化物，并依金属的不同而显出特征的颜色(硼酸也硼酸也有此性质有此性质)。例如：。例如：Na2B4O7+CoO2NaBO2Co(BO2)2(蓝宝石色蓝宝石色)因此，在分析化学中可以用硼砂来作因此，在分析化学中可以用硼砂来作“硼砂珠硼砂珠试验试验”，鉴定金属离子。在搪瓷等工业，鉴定金属离子。在搪瓷等工业(上釉、着色上釉、着色)和焊接金属和焊接金属(去氧化物去氧化物)。硼砂还可以代替。硼砂还可以代替B2O3用于用于制特种光学玻璃和人造宝石。制特种光学玻璃和人造宝石。2-4 2-4 卤化物和氟硼酸卤化物和氟硼酸BX3与与SiX4性质极其相似性质极其相似,它们都是共
20、价化合物。它们都是共价化合物。例如例如BCl3和和SiCl4都强烈地水解，不过水解机理有些不都强烈地水解，不过水解机理有些不同。同。BCl3(l)+3H2O(l)=H3BO3(s)+3HCl(aq)SiCl4能与能与H2O分子配位分子配位,是因为是因为Si原子有原子有3d轨道，轨道，其配位数可高达其配位数可高达6,而而BCl3能与能与H2O分子配位，是由于硼分子配位，是由于硼缺电子，有空的缺电子，有空的p轨道轨道,能从能从H2O分子中接受电子对。分子中接受电子对。所以所以BCl3是强的是强的路易斯酸路易斯酸。BF3+HF=HBF4BF3+H2O=H3BO3+HFHF+BF3=HBF4BF3+H
21、2O=H3BO3+HBF4HBF4是氟硼酸，是一种是氟硼酸，是一种强酸强酸，与，与H2SiF6相近。相近。碳化物碳化物 硅化物硅化物 硼化物硼化物这些化合物按组成结构可分为三大类：这些化合物按组成结构可分为三大类：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元素生成的碳化物，与水反应会放出乙炔。元素生成的碳化物，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，它们与水反应生成甲烷，例如：它们与水反应生成甲烷，例
22、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。它们与酸反应转变为硅烷和硼烷：硅化物和硼化物。它们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)2、金属型化合物、金属型化合物第第IVBVllB及及Vlll族元素的碳化物均为金属型族元素的碳化物均为金属型化合物。碳原子嵌在金属原子密堆积晶格中的多面化合物。碳原子嵌在金属原子密堆积晶格中的多面体孔穴内。
23、体孔穴内。金属型碳化物的导电性好、熔点高，有的熔点金属型碳化物的导电性好、熔点高，有的熔点甚至超过原来的金属。如甚至超过原来的金属。如TiC、TaC、HfC的熔点在的熔点在3400K以上以上(接近接近4000K)，硬度大，热膨胀系数小，硬度大，热膨胀系数小，导热性好，可作高温材料，已用作火箭的心板和火导热性好，可作高温材料，已用作火箭的心板和火箭用的喷嘴材料。箭用的喷嘴材料。用用20%的的HfC和和80%的的TaC制得的合金是已知物制得的合金是已知物中熔点最高的。中熔点最高的。有些过渡金属如铬、锰、铁、钴、镍的半径小，有些过渡金属如铬、锰、铁、钴、镍的半径小，碳原子使晶格发生了变形，这些碳化物
24、能被水和酸碳原子使晶格发生了变形，这些碳化物能被水和酸所水解，生成烃类和氢气的混和物。所水解，生成烃类和氢气的混和物。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等属于非整比化合物，其组成式与元等属于非整比化合物，其组成式与元素的化合价无关，其中含硅量高的耐酸，在高温下素的化合价无关，其中含硅量高的耐酸，在高温下抗氧性好。抗氧性好。金属硼化物随着组成中的硼原子数目增多，其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、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，通常它们都具有特殊的物理和化
25、学性抗化学侵蚀，通常它们都具有特殊的物理和化学性质。质。3 3、共价型化合物、共价型化合物这类化合物主要是一些碳化物，如碳化硅这类化合物主要是一些碳化物，如碳化硅SiC具具有金刚石的结构，耐高温、导热性又好，适合于做高有金刚石的结构，耐高温、导热性又好，适合于做高温热交换器，所以又名温热交换器，所以又名金刚砂金刚砂。碳化硼碳化硼B4C结构较复杂，硬度大，熔点高，惰性。结构较复杂，硬度大，熔点高，惰性。在在16232173K的环境中，用的环境中，用SiC或或Si3N4陶瓷制陶瓷制发动机某些部件，则可承受发动机某些部件，则可承受1600K以上的高温而以上的高温而毋需毋需冷却冷却，可节省，可节省30
26、%的燃料且能将热效率提高到的燃料且能将热效率提高到50%。用它们的纤维增强塑料、树脂或金属制成复合材用它们的纤维增强塑料、树脂或金属制成复合材料，用在飞机、汽车、船舰、空间飞行器和导弹等方料，用在飞机、汽车、船舰、空间飞行器和导弹等方面。它们是一类大有发展前途的非氧化物系无机材料。面。它们是一类大有发展前途的非氧化物系无机材料。周期表相邻两族位于从左上到右下的对角线上的元素有周期表相邻两族位于从左上到右下的对角线上的元素有许多相似之处。例如锂的碳酸盐在水中溶解度不大，氟化锂许多相似之处。例如锂的碳酸盐在水中溶解度不大，氟化锂也难溶，锂在空气中燃烧不会生成过氧化物，同时却会生成也难溶，锂在空气中
27、燃烧不会生成过氧化物，同时却会生成氮化锂，这些性质跟其他碱金属元素相去甚远，却跟处于周氮化锂，这些性质跟其他碱金属元素相去甚远，却跟处于周期表右下方对角线上的镁相似期表右下方对角线上的镁相似对角线规则。这种相似性对角线规则。这种相似性比较明显地表现在比较明显地表现在Li和和Mg、Be和和Al、B和和Si三对元素之间。三对元素之间。16-3 16-3 对角线规则对角线规则由于由于Mg2+的电荷较高半径又小于的电荷较高半径又小于Na+，它的离子，它的离子极化力与极化力与Li+接近，于是接近，于是Li+便与它右下方的便与它右下方的Mg2+在性在性质上显示出某些相似性。质上显示出某些相似性。16-4
28、16-4 铝的重要化合物铝的重要化合物16-4-1 16-4-1 氧化铝和氢氧化铝氧化铝和氢氧化铝 1 1、三氧化二铝、三氧化二铝AlAl2 2O O3 3有多种变体，其中最为人们所熟悉的是有多种变体，其中最为人们所熟悉的是 AlAl2 2O O3 3和和 AlAl2 2O O3 3它们是白色晶形粉末。它们是白色晶形粉末。自然界存在的自然界存在的刚玉刚玉为为 AlAl2 2O O3 3。它也可以由金属铝在。它也可以由金属铝在O O2 2中燃中燃烧或者灼烧烧或者灼烧Al(OH)Al(OH)3 3和某些铝盐和某些铝盐Al(NOAl(NO3 3)3 3、AlClAlCl3 3 而得到。而得到。AlA
29、l2 2O O3 3的晶体属于六方紧密堆积构型，由于这种紧密堆的晶体属于六方紧密堆积构型，由于这种紧密堆积结构，加上晶体中积结构，加上晶体中AlAl3+3+离子与离子与O O2-2-离子之间的吸引力强，晶格能离子之间的吸引力强，晶格能大，所以大，所以 AlAl2 2O O3 3的熔点的熔点(2288(2288 15K)15K)和硬度和硬度(8.8)(8.8)都很高。都很高。它不它不溶于水，也不溶于酸或碱，耐腐蚀且电绝缘性。溶于水，也不溶于酸或碱，耐腐蚀且电绝缘性。无定型无定型AlAl2 2O O3 3则具有两性。则具有两性。2、氢氧化铝、氢氧化铝Al2O3的水合物一般都称为氢氧化铝。加氨水或的
30、水合物一般都称为氢氧化铝。加氨水或碱于铝盐溶液中，得一种碱于铝盐溶液中，得一种白色无定形凝胶沉淀白色无定形凝胶沉淀。它的。它的含水量不定，组成也不均匀，统称为含水量不定，组成也不均匀，统称为水合氧化铝水合氧化铝。若只有在铝酸盐溶液中通人若只有在铝酸盐溶液中通人CO2，才能得到真正，才能得到真正的氢氧化铝白色沉淀，称为正氢氧化铝。结晶的正氢的氢氧化铝白色沉淀，称为正氢氧化铝。结晶的正氢氧化铝与无定形水合氧化铝不同，它难溶于酸，而且氧化铝与无定形水合氧化铝不同，它难溶于酸，而且加热到加热到373K也不脱水；在也不脱水；在573K下，加热两小时，才下，加热两小时，才能变为能变为AlO(OH)。氢氧化
31、铝是典型的氢氧化铝是典型的两性化合物两性化合物。新鲜制备的氢氧。新鲜制备的氢氧化铝易溶于酸也易溶于碱化铝易溶于酸也易溶于碱例如：例如：Al(OH)3+3HNO3=Al(NO3)3+3H2OAl(OH)3+KOH=KAl(OH)4铝盐和铝酸盐铝盐和铝酸盐金属铝或氧化铝或氢氧化铝与酸反应得到铝盐，金属铝或氧化铝或氢氧化铝与酸反应得到铝盐，与碱反应生成铝酸盐。与碱反应生成铝酸盐。铝酸盐水解使溶液显碱性，水解反应式如下：铝酸盐水解使溶液显碱性，水解反应式如下：Al(OH)4-Al(OH)3+OH-在这溶液中通人在这溶液中通人CO2,将促进水解的进行而得到将促进水解的进行而得到真正的氢氧化铝沉淀。真正的
32、氢氧化铝沉淀。工业上利用此反应从铝土矿制取纯工业上利用此反应从铝土矿制取纯Al(OH)3和和Al2O3。方法是：先将铝土矿与烧碱共热，使矿石中。方法是：先将铝土矿与烧碱共热，使矿石中的的Al2O3转变为可溶性的偏铝酸钠转变为可溶性的偏铝酸钠NaAl(OH)4而溶于而溶于永，然后通人永，然后通人CO2，即得到，即得到Al(OH)3沉淀，滤出沉淀，沉淀，滤出沉淀，经过煅烧即成经过煅烧即成Al2O3。因为因为AlCl3为缺电子分子，为缺电子分子，Al倾向于接受电子对形成倾向于接受电子对形成sp3杂化轨道。两个杂化轨道。两个AlCl3分子间发生分子间发生ClAl的电子对授的电子对授予而配位，形成予而配
33、位，形成Al2Cl6分子。分子。16-4-2 16-4-2 铝盐铝盐1.卤化物卤化物三氯化铝的结构与性质：三氯化铝的结构与性质：三氯化铝溶于有机溶剂或处于熔融状态时都以共价三氯化铝溶于有机溶剂或处于熔融状态时都以共价的二聚分子的二聚分子Al2Cl6形式形式存在存在。在这种分子中有。在这种分子中有氯桥键氯桥键（三中心四电子键三中心四电子键），与），与B2H6的桥式结构形式上相似，的桥式结构形式上相似，但本质不同。但本质不同。氯化铝中有氯桥键氯化铝中有氯桥键（三中心四电子键）（三中心四电子键）当当Al2Cl6溶于水中时，它立即解离为溶于水中时，它立即解离为Al(H2O)63+和和Cl-离子并强烈地
34、水解。离子并强烈地水解。AlCl3还容易与电子对给予体形还容易与电子对给予体形成配离子成配离子(如如AlCl4-)和加合物和加合物(如如AlCl3NH3)。这一性质。这一性质使它成为有机合成中常用的催化剂。使它成为有机合成中常用的催化剂。AlBr3和和AlI3往在结构和性质上与往在结构和性质上与AlCl3相似。相似。464370.6463*2.5102kPa下下1564熔点熔点/K棕色片状晶体棕色片状晶体（含向量（含向量I2）无色晶体无色晶体白色晶体白色晶体无色晶体无色晶体常温下状态常温下状态633536.4455.9-沸点沸点/KAlI3AlBr3AlCl3AlF3三卤化铝的一些物理性质三卤
35、化铝的一些物理性质工业上用下面方法制取工业上用下面方法制取AlCl3。Al（熔融）（熔融）+2Cl2=2AlCl3Al2O3+3Cl2+3C=2AlCl3+3CO湿法：湿法：2Al+6HCl=2AlCl3+H2 用湿法只能制得用湿法只能制得AlCl36H2O。以铝灰和盐酸以铝灰和盐酸(适量适量)为主要原料，在控制的条件下为主要原料，在控制的条件下制得一种碱式氯化铝。它是由介于制得一种碱式氯化铝。它是由介于AlCl3和和Al(OH)3之间之间一系列中间水解产物聚合而成的高分子化合物，且有桥一系列中间水解产物聚合而成的高分子化合物，且有桥式结构，它有强的吸附能力，用作高效净水剂。式结构，它有强的吸
36、附能力，用作高效净水剂。Al+HCl+H2OAl2(OH)nCl6-nm2.硫酸铝和明矾硫酸铝和明矾无水硫酸铝无水硫酸铝Al2(SO4)3为白色粉末。从水溶液中得为白色粉末。从水溶液中得到的为到的为Al2(SO4)318H2O。将纯。将纯Al(OH)3溶于热的浓溶于热的浓H2SO4或者用或者用H2SO4直接处理铝土矿或粘土都可以制得直接处理铝土矿或粘土都可以制得Al2(SO4)3。硫酸铝易与硫酸铝易与K+、Rb+、Cs+、NH4+和和Ag+等的硫酸等的硫酸盐结合形成矾，其通式为盐结合形成矾，其通式为MAl(SO4)212H2O(M表示一表示一价金属离子价金属离子)。硫酸铝钾硫酸铝钾KAl(SO4)212H2O叫做铝钾矾，俗称明叫做铝钾矾，俗称明矾矾，它是无色晶体。，它是无色晶体。铍铝的相似性：铍铝的相似性：（同学们自己比较其性质）（同学们自己比较其性质）