山西省工贸学校教师教案
科室：化工 授课教师：权玉梅 课程名称 无机化学 主要教学内容 课 次 审批签字 授课时数 授课时间 化工1301、分析1301 硼族元素及其化合物 一、硼族元素基本性质 二、硼族元素的特性 授课班级 教材对应范围 项目（章） 任务（节） 页次 教学目标 ◆ 知识目标： ◆ 能力目标： ◆ 情感目标： 教学重点 ? （重点）—— （突破方法） （处理方法） 与 ? （难点）—— 教学难点 （处理方法） （处理方法） 教学资源 学情分析 拟留作业 1
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科室：化工 授课教师：权玉梅 教学环节 教学内容 一、硼族元素 第ⅢA族包括硼、铝、镓、铟和铊五种元素。其中除硼是非金属元素外，其余的都是金属元素，且其金属性随着原子序数的增加而增强。 二、硼族元素的特性 本族元素原子的价电子层结构为ns2np1，常见氧化态为+3和+1，随原子序数的递增，ns2电子对趋于稳定，特别是6s上的2个电子稳定性特别强。使得从硼到铊高氧化数(+Ⅲ)稳定性依次减小，即氧化性依次增强；而低氧化数(+I)稳定性依次增强，其还原性依次减弱。例如：Tl(Ⅲ)是很强的氧化剂，而Tl(Ⅰ)很稳定，其化合物具有较强的离子键特性。 +Ⅲ氧化态的硼族元素具有相当强的形成共价键的倾向。硼因原子半径较小，电负性较大，使其共价倾向最强，其它的硼族元素成键时表现为极性共价键。 硼族元素的价电子层有4条轨道（ns、npx、npy、npz），而只有3个价电子，这种价电子层中价轨道数超过价电子数的原子称为缺电子原子，中心原子价轨道数超过成键电子对数的化合物称为缺电子 化合物。如本族+Ⅲ价单分子化合物BF3、AlCl3等。缺电子原子在 形成共价键时，往往采用接受电子形成双聚分子或稳定化合物和形成多中心键（即较多中心原子靠较少电子结合起来的一种离域共价键）的方式来弥补成键电子的不足。 三、硼的重要化合物 1、氟硼酸 它是一种强酸，仅以离子状态存在于水溶液中。铜、锡、铅、镉、钴、铁、镍等金属的氟硼酸盐用于电镀，速度快，镀层质量好，又省电。 2、硼的氧化物 三氧化二硼B2O3的熔点为72OK，沸点为2523K；易溶于水，形成硼酸： B2O3 + 3H2O 2H3BO3 但遇热的水蒸气可生成易挥发的偏硼酸： B2O3 + H2O(g) 2HBO2(g) 由于B-O键能大，即使在高温下也只能被强还原剂镁或铝所还原。熔融玻璃体B2O3可以溶解多种金属氧化物得到有特征颜色的玻璃，也用此来作定性鉴定。 2
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科室：化工 授课教师：权玉梅 3、硼酸 硼酸H3BO3为白色片状晶体，微溶于水，在热水中溶解度明显增大，这是由于受热时，晶体中的氢键部分断裂所致。 4、多硼酸盐-硼砂 除IA族金属元素以外，多数金属的硼酸盐不溶于水。多硼酸盐与硅酸盐一样，加热时容易玻璃化。 最常用的硼酸盐即硼砂。它是无色半透明的晶体或白色结晶粉末。在它的晶体中，[B4O5(OH)4]2-离子通过氢键连接成链状结构，链与链之间通过Na+离子键结合，水分子存在于链之间，所以硼砂的分子式按结构应写为Na2B4O5(OH)4.8H2O。 硼砂在干燥空气中容易风化，加热到623～673K时，成为无水盐，继续升温至1151K则熔为玻璃状物。它风化时首先失去链之间的结晶水，温度升高，则链与键之间的氢键因失水而被破坏，形成牢固的偏硼酸骨架。 硼砂同B2O3一样，在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(硼酸也有此性质)。例如： Na2B4O7 + CoO 2NaBO2.Co(BO2)2(蓝宝石色) 因此，在分析化学中可以用硼砂来作“硼砂珠试验”，鉴定金属离子。此性质也被应用于搪瓷和玻璃工业(上釉、着色)和焊接金属(去金属表面的氧化物)。硼砂还可以代替B2O3用于制特种光学玻璃和人造宝石。 硼酸盐中的B-O-B键不及硅酸盐中的Si-O-Si键牢，所以硼砂较易水解。它水解时，得到等物质的量的H3BO3和B(OH)4-， B4O5(OH)42- + 5H2O 2H3BO3 + 2B(OH)4- 这种水溶液具有缓冲作用。硼砂易于提纯，水溶液又显碱性，所以分析化学上常用它来标定酸的浓度。硼砂还可以作肥皂和洗衣粉的填料。 5、 过硼酸盐 6、氮化硼 四、金属铝 铝是银白色金属,熔点930K, 沸点2700K.具有良好的导电性和延展性,也是光和热的良好反射体. 铝最突出的化学性质是亲氧性，同时它又是典型的两性元素。 铝一接触空气或氧气，其表面就立即被一层致密的氧化膜所覆盖，这层膜可阻止内层的铝被氧化，它也不溶于水，所以铝在空气和水中都很稳定。 铝的亲氧性还可以从氧化铝非常高的生成焓看出来。 4Al + 3O2 2Al2O3 △fHθ =－3339 kJ·mol-1 由于铝的亲氧性，它能从许多氧化物中夺取氧，故它是冶金上常用的还原剂。且常被用于冶炼铁,镍,铬,锰,钒等难熔金属，称为铝还原法。 3