4、碳、硼课案.ppt

第 四 章 碳 硅 硼 §4-1 碳硅硼的结构特征 1-1 原子结构 1-2 碳硅硼的结构特征 碳硅硼的结构特征比较 C与Si相似性与差异性 1) 相似性： ①皆不易形成+4价离子，而主要以共价键存在； ②单质皆不活泼； ③都能与H—AH4、Cl— ACl4、O—AO2 ； 2) 差异性： ① CH4极稳定，不与酸碱反应，而SiH4则被碱水解; ② CCl4极稳定，而SiCl4极易水解; ③ CO2是气体， SiO2是熔点极高的固体； 分子晶体 原子晶体 ④碳氢化物CnH2n+2 ，n很大，几乎可以无限扩大,而SinH2n+2最高 n=15 ; 差别的原因： ①C—最高配位数为4，Si—最高配位数为6； ②Si-Si间形成共价键的倾向远不及C-C，此外 C＝C、C≡C是司空见惯，而Si＝Si、Si≡Si实属罕见； ③C与O成双键甚至叁键，而Si不能，因此CO2是小分子，而SiO2是巨型分子。 1) 在自然界中，二者都是以含氧化合物存在； 2) 二者在单质状态下都有半导体的性质； 3) B-O键和Si-O键都很稳定； 4) 氢化物多种多样，都有挥发性，且可自燃（在空气中），并能水解； 5) 卤化物均易水解； 6) H3BO3、H4SiO4都是弱酸，都能形成多酸盐，结构都很复杂 7) 氧化物都能熔解金属氧化物，生成特殊颜色的盐 §4-2 碳硅硼单质 2-2 硅同素异形体 1、硅： 两种同素异形体 (2) 化学性质： (3) 制备： 工业用焦炭在电炉中将石英砂还原得粗硅： SiO2+2C Si+2CO↑ 将粗硅氯化： Si +2Cl2 SiCl4 (精馏) 还原： SiCl4 +2Zn → Si(纯)+2ZnCl2 高纯硅：区域熔融法、提拉法、外延生长法，可得99.9999999999%的高纯硅。 2-3 硼的同素异形体 3、硼的性质（无定型硼） 在赤热条件下，无定型硼与水汽反应生成硼酸和氢气 2B+6H2O(g) 2B(OH)3+3H2 ↑ 与氧化性酸如热浓硫酸或热浓硝酸反应生成硼酸 B+3HNO3(浓) 2B(OH)3+3NO2 ↑ 2B+3H2SO4(浓) 2B(OH)3+3SO2 ↑ 与强碱共熔生成偏硼酸盐 2B+2NaOH()+2H2O 2NaBO2+3H2 ↑ 2B+2NaOH()+KNO3 2NaBO2+3KNO2+H2O↑ §4-3 氢化物 硅烷通式：SinH2n+2 一、性质 1、无色、无嗅有毒气体，熔点88K，沸点161K 2、还原性: Si H4 + 2O2 = Si O2 +2H2O(自燃) Si H4 +2KMnO4 =2MnO2 ↓+K2SiO3 + H2O+H2 ↑ Si H4 +8AgNO3 +2H2O =8Ag ↓+ SiO2 ↓ + HNO3 3、热稳定性不如 CH4 Si H4 → Si + 2H2 （773K） 2CH4 → C2H2 + 3H2 （1773K） 4、 Si H4易水解 CH4不水解： Si H4 +(n+2)H2O = Si O2.nH2O↓+4H2 (为什么？) 3-2 硼的氢化物 一、概述 二、硼烷的性质 三、硼烷的结构 一、概述 1、组成： BnHn+4类 ： B2H6 B5H9 B6H10 B8H12 B16H20 B18H22 BnHn+6类 ： B3H9 B4H10 B5H10 B6H12 B8H14 B9H25 二、乙硼烷的性质 1、剧毒气体 2、易燃性: B2H6 +3O2= B2O3 +3H2O △Ho=-2166kJ.mol-1 3、极易水解: B2H6 + 6H2O =H3BO3+6H2 △Ho=-493.7kJ.mol-1 4、加合性: B2H6 + 2CO 2[H3B←CO] 5、热稳定性: 6、还原性: B2H6 + 6Cl2(过量) =2BCl3+6HCl(过量) 三、硼烷的结构 1、乙硼烷的结构 2、硼氢化物的化学键及结构 （1）末端2c-2e键，B-H键 （2