硼单质

硼单质思维导图，包括硼单质的晶体结构、化学性质、制取方式等内容，适用于考前复习，也可以综合其他资料使用。

硼单质

• 晶体结构
  • 硼单质可以分为晶体硼和无定形硼两大类
    • 晶体硼呈黑灰色，硬度极高，与金刚石的硬度接近，其导电性差，但它的电导 率却随着温度的升高而增大，从而显示出与金属导体的不同。
    • 不太纯的无定形硼为棕色粉末。晶体硼单质的化学反应活性较低，无定形硼则相对较活泼
  • 晶体硼单质的基本结构单元为正二十面体，12个硼原子占据着多面体的顶点。
• 化学性质
  • 硼单质在常温下可以与F2化合：2B + 3F2 = 2BF3
  • 硼在空气中燃烧，放岀大量的热：4B + 3O2 ==[燃烧] 2B2O3
  • 硼在炼钢过程中可以作为去氧剂。赤热下，无定形硼可以与水蒸气作用生成硼酸：2B + 6H2O(g) =[高温]= 2H3BO3 + 3H2
  • 在高温下，硼能与N2,S,X2等非金属单质反应：
    • 2B + N2=[高温]=2BN
    • 2B + 3S=[高温]=B2S3
    • 2B + 3Cl=[高温]=2BCl3
    • 因此，硼在空气中燃烧时，也会有氮化硼生成。
  • 在高温下，硼也能与金属反应生成金属硼化物,硼化物一般具有高的硬度和熔点。
  • 无定形硼不与非氧化性酸作用，但可以与热的浓硝酸或热的浓硫酸反应：
    • B + 3HNO3(浓)=[加热]=H3BO3 + 3NO2⬆
    • 2B + 3H2SO4(浓)=[加热]=2H3BO3 + 3SO2⬆
  • 硼单质可以抵御沸腾的NaOH溶液和500℃的熔融NaOH的作用，但有氧化剂存在时，硼和强碱共熔可得到偏硼酸盐
    • 2B + 2NaOH + 3KNO3=[共熔]= 2NaBO2 + 3KNO2 + H2O
• 制取
  • 以自然界中的硼砂为原料可以制取硼酸。硼砂的化学式经常写成Na2B4O7- 10H2O
  • 将硼砂溶于水，用H2SO4调节酸度，析出硼酸晶体
    • Na2B4O7+ H2SO4 + 5H2O = 4H3BO3 + Na2SO4
  • 加热使硼酸脱水，得到 B2O3
    • 2H3BO3 =[加热]=B2O3 + 3H2O
  • 再用活泼金属如Mg,在高温下还原B2O3,便得到95%~98%的粗硼：
    • B2O3 + 3Mg =[高温]= 2B + 3MgO
  • 若BI3在灼热的包金属丝上分解，可以得到纯度高达99.95%的 a-菱形硼：
    • 2BI3=[Ta,727℃]=2B+3I2