下面是小编为大家整理的2022年浅谈硼及硼化物应用,供大家参考。希望对大家写作有帮助!
浅谈硼及硼化物的应用4篇
浅谈硼及硼化物的应用篇1
高硼硅玻璃
高硼硅玻璃，是一种低膨胀率、耐高温、高强度、高硬度、高透光率和高化学稳定性的特殊玻璃材料，与普遍玻璃相比，无毒副作用，其机械性能，热稳定性能，抗水、抗碱、抗酸等性质大大提高，可广泛用于化工、航天、军事、家庭、医院等各个领域，可制成灯具、餐具、标盘、望远镜片，洗衣机观察孔，微波炉盘，太阳能热水器等多种产品，具有良好的推广价值和社会效益，该种玻璃在我国出现是基础材料工业的又一次新革命。
因其优异的性能，被广泛应用于太阳能、化工、医药包装、电光源、工艺饰品等行业。它的良好性能已得到世界各界的广泛认可，特别是太阳能领域应用更为广泛，德、美等发达国家已进行了较为广泛的推广。
高硼硅玻璃的线膨胀系数是3.3士0.1×10-6/K，是以氧化钠（Na2O）、氧化硼（B2O2）、二氧化硅（SIO2）为基本成份的一种玻璃。该玻璃成分中硼硅含量较高，分别为硼：12.5~13.5%，硅：78~80%，故称此类玻璃为高硼硅玻璃
氧化硼能与许多和二氧化硅不能形成玻璃的氧化物、氟化物等形成玻璃。故可以宽广的范围内根据需要调整性能，如特高折射率、低色散、特殊色散的光学玻璃，特高热膨胀系数的电真空封接玻璃，辐射计、测量仪器玻璃，防辐射玻璃等可由硼酸盐玻璃制造。
高硼硅玻璃,耐酸耐碱耐水，抗腐蚀性能优越，拥有良好的热稳定性、化学稳定性和电学性能，故具有抗化学侵蚀性、抗热冲击性、机械性能好、承受温度高等特性。
高硼硅玻璃，是利用玻璃在高温状态下导电的特性，通过在玻璃内部加热来实现玻璃熔化，经先进生产工艺加工而成。
高硼硅玻璃具有非常低的热膨胀系数 耐高温,耐200度的温差剧变。高硼硅玻璃用于卤素灯的反光耐热灯杯和必须采用耐热玻璃的电器设备，如微波炉专用玻璃转盘、微波炉灯罩、舞台灯光反射杯、滚筒洗衣机观察窗、等耐热茶壶茶杯。
高硼硅玻璃的物理化学性能如下：
含硅量 80%以上
应变温度520℃
退火温度 560℃
软化温度 820℃
折射率 1.47
透光率(2mm) 92%
弹性模量 67KNmm-2
抗张强度 40-120Nmm-2
加工温度（104dpas）1220℃
热膨胀系数（20-300℃）3.3×10-6K-1，所以耐急冷急热性能优越。
耐热温差：270度
密度（20℃）2.23gcm-1
比热 0.9Jg-1K-1
导热率 1.2Wm-1K-1
耐水性能（ISO 719）1级
耐酸性能（ISO 195）1级
耐碱性能（ISO 695）2级
耐热急变玻棒法 玻棒Φ6×30mm 300℃
高硼硅玻璃的使用领域：
1. 家用电器（烤箱内部的玻璃面板，微波炉托盘，火炉面板等）
2. 环境工程 化学工程 （抵抗性衬层，化学反应釜，安全视镜）
3. 照明 （聚光灯和大功率泛光照明灯具的保护玻璃）
4. 太阳能发电（太阳能电池基板）
5. 精密器械（光学滤光片）
6. 半导体技术（晶片，显示玻璃）
7. 医学技术 生物工程
8. 安全防护（防弹玻璃）
浅谈硼及硼化物的应用篇2
中学化学竞赛试题资源库——硼族及其化合物
A组
．已知化合物B3N3H6（硼氮苯）与C6H6（苯）的分子结构相似，如右图：
则硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分异构体的数目为
A 2 B 3 C 4 D 6
．无机苯B3N3H6（B、N原子在环中交替排列）的三氯取代物的几何异构体数目为
A 4 B 6 C 8 D 10
．1998年，中国十大科技成果之一是合成纳米氮化镓，其化学式应当是
A GaN B Ga2N3 C Ga3N2 D Ga5N3
．铊（Tl）是某超导材料的组成元素之一，与铝同族，位于第6周期。Tl3＋与Ag在酸性介质中发生反应：Tl3＋＋2Ag＝Tl＋＋2Ag＋。下列推断正确的是
A Tl＋的最外层有1个电子 B Tl3＋的氧化性比Al3＋弱
C Tl能形成＋3价和＋1的化合物 D Tl＋的还原性比Ag强
．铊（Tl）是某超导材料的组成元素之一，与铝同族，位于第6周期。已知Tl3＋在酸性介质中可与Ag发生反应生成Tl＋。据此，从理论上看，下列推断不正确的是
A Tl3＋＋2Ag＝Tl＋＋2Ag＋ B Tl3＋＋Cu＝Tl＋＋Cu2＋
C 2Tl3＋＋3Zn＝2Tl＋3Zn2＋ D 3Tl3＋＋2Al＝3Tl＋＋2Al3＋
．氯化硼的熔点为－107℃，沸点为12.5℃，在其分子中键与键之间的夹角为120°，它能水解，有关叙述不正确的是
A 氯化硼液态时能导电而固态时不导电 B 氯化硼加到水中使溶液的pH降低
C 氯化硼分子呈正三角形，属非极性分子 D 氯化硼遇水蒸气会产生白雾
．铝和镓的性质相似，如M(OH)3都是难溶的两性氢氧化物。在自然界镓常以极少量分散于铝矿，如Al2O3中。用NaOH溶液处理铝矿（Al2O3）时，生成NaAlO2、NaGaO2；
而后通入适量CO2，得Al(OH)3沉淀，而NaGaO2留在溶液中（循环多次后成为提取镓的原料）。发生后一步反应是因为
A 镓酸酸性强于铝酸 B 铝酸酸性强于镓酸
C 镓浓度小，所以不沉淀 D Al(OH)3是难溶物
．第ⅢA族的Al、Ga均为两性元素，Al(OH)3与Ga(OH)3相比，后者酸性比前者强。当CO2通入NaAlO2和NaGaO2的溶液中，首先沉淀出来的氢氧化物是
A Al(OH)3 B Ga(OH)3 C 同时沉淀出来 D 无法判断
B组
．我国报道的高温超导体中，铊（Tl）是组成成分之一，己知铊与铝是同族元素，关于铊的性质的判断有错误的是
A 是银白色质软的金属 B 氢氧化铊是两性氢氧化物
C 能生成＋3价的化合物 D 能置换出盐酸中的氢
．我国新报道的高温超导体中，铊（Tl）是组成成分之一。已知铊与铝同主族，关于铊的性质的判断可能错误的是
A 是银白色的金属 B Tl2O3与Al2O3一样，可溶于NaOH溶液
C 能形成三价化合物 D 与稀硫酸反应生成硫酸盐
．下列关于硼元素的描述中不正确的是
A 可和氢元素形成气态氢化物
B 原子半径比铝小
C 溴化物的化学式是BBr3，这种化合物的晶体是一种离子化合物
D 氧化物的水化物是酸，化学式是H3BO3，其酸性比碳酸强
E 氟化硼（BF3）是非极性分子
．中子俘获治疗癌症（缩写为NCT）是一种新的化疗方法，化疗时用到的药物BSH，合成时必须经过中间体Na2B12H12，它可有B2H6和NaBH4以二甘二甲醚为溶剂，在180℃时合成的，已知B12H122－粒子结构如右图。有关B12H122－的说法不正确的是
A 该离子中硼原子间构成20个正三角形
B 一个B12H122－粒子中含有30个硼硼键
C Na2B12H12属共价化合物
D 合成Na2B12H12反应可表示为5B2H6＋2NaBH4Na2B12H12＋13H2
．正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连（如右图）。下列有关说法正确的是
A 正硼酸晶体属于原子晶体
B H3BO3分子的稳定性与氢键有关
C 分子中硼原子最外层为8e－稳定结构
D 含1mol H3BO3的晶体中有3mol氢键
．不久前，日本某一材料研究所的科学家发明了一种“碳纳米管温度计”，这种温度计被认定为世界上最小的温度计。研究人员在长约10－6m，直径为10－7m的碳纳米管中充入液态的金属镓。当温度升高时，管中的镓就会膨胀，通过电子显微镜就能读取温度值。这种温度计测量的范围可从18℃到490℃，精确度较高，所以它可用于检查电子线路是否异常，测定毛细血管的温度等许多方面。根据以上信息判断下列推测中不正确的是
A 碳纳米管的体积在10℃至500℃之间随温度变化很小，可忽略不计
B 金属镓的熔点很低，沸点很高
C 金属镓的体积在10℃至500℃之间随温度变化比较均匀
D 金属镓的体积在10C至500℃之间随温度变化很小，可忽略不计
．科学家将液态的金属镓(Ga)充入碳纳米管中，发明出一种世界上最小的温度计——碳纳米管温度计．该温度计通过电子显微镜进行读数，精确度较高，其测量范围在18℃～490℃．下列说法错误的是
A 常温常压下镓为液体
B 金属镓的体积在10℃～500℃之间随温度的变化比较均匀
C 碳纳米管的体积在10℃～500℃之间随温度的变化很小，可忽略不计
D Al(OH)3、Ga(OH)3均是两性氢氧化物
．镓是1871年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的“类铝”元素。镓的原子序数为31，属ⅢA族。镓的熔点为29.78℃，沸点高达2403℃。镓有过冷现象（即冷至熔点以下不凝固），它可过冷到－120℃。由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述不正确的是
A 镓是制造高温温度计的上佳材料
B 镓能溶于强酸和强碱中
C 镓与锌、锡、铟等金属制成的合金，可用在自动救火的水龙头中
D 近年来镓成为电子工业的新宠，其主要用途是制造半导体材料，被誉为“半导体材料的新粮食”，这是利用了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质
．H3BO3是一元弱酸，写出它与水反应的化学方程式：
，之所以能发生这个反应的原因是 ，实质上，H3BO3是 元酸。
．化合物E（含两种元素）与NH3.反应生成化合物G和H2。化合物G的相对分子质量约为81，G分子中硼元素（B的相对原子质量为10.8）和氢元素的质量百分含量分别是40%和7.4%。由此推断：
（1）化合物G的分子式为 ；
（2）反应消耗1mol NH3，可生成2 mol H2，组成化合物E的元素是 和 ；
（3）1mol E和2mol NH3恰好完全反应，化合物E的分子式为 。
．根据元素硼在周期表中的位置，填写以下空白：
（1）BF3分子的偶极矩为零，这是由于 ；
（2）根据路易斯酸碱理论，氟化硼是 ，这是因为 ；
（3）正硼酸在水中有如下反应：
，故正硼酸为 元酸。
．我国曾报导合成的一种含铊的超导材料，铊(Tl)原子的外围电子构型为3nsn3npn－1，试判断铊的某些性质：
（1）Tl的最高正化合价为 ，较常见的化合价是＋1价，这是 造成的；
（2）Tl （能或不能）与盐酸反应生成氢气；
（3）Tl的低价氧化物是 （碱生、酸性、两性或情性）氧化物；
（4）Tl的熔点比地壳中含量最多的金属元素的单质的熔点 （高或低）。
．NaBH4作为还原剂，在有机合成中有极为广泛的应用。
（1）NaBH4极易溶于水并与水作用产生H2，反应后硼元素以BO2－形式存在于溶液中。此反应的离子方程式是 。
（2）NaBH4可使许多金属离子还原为金属单质，例如它们可以使含有金属离子（Au3+）的废液中的Au3+还原（碱性条件、产物中硼以BO2－形式存在），反应的离子方程式是
．（1）硼酸晶体是片状、有滑腻感，可作润滑剂。硼酸分了结构可表示为。硼酸对人体的受伤组织有和缓的防腐作用，故可用于医药和防腐等方面。可见硼酸属于
A 强酸 B 中强酸 C 弱酸
（2）在大多数情况下，元素的原子在形成分子或离子时，其最外电子层具有达到8个电子稳定结构的趋向在硼酸分子中，原子最外电子层达到8电子稳定结构的原子有 个。
（3）已知0.01mol硼酸可被20mL、0.50mol/L NaOH溶液恰好完全中和。据此推断：硼酸在水中显酸性的原因是（写方程式）：
（4）硼酸和甲醇在浓硫酸存在的条件下，可生成挥发性硼酸甲酯，试写出硼酸与甲醇完全酯化的化学方程式
（5）三氟化硼气体与氨气相遇，立即生成白色固体，写出反应方程式 ，三氯化硼属于 ，氨气属于 。
．将NaHB4放入冷水中，可释放出A气体，其化学式为 。每克NaHB4可产生 升A气体（在标准状况下）。开始时该反应释放A气体很快，经过一段时间后就缓慢下来，其原因是 。
当需要用NaHB4作为A气体的发生剂时，常用一些促进剂制成药丸，将药丸一投入水中即可快速地释放出A气体，下列物质中能成为促进剂的是 （填字母）。
A 草酸 B 氯化铝 C 醋酸钠 D 氨水
试说明你选择促进剂的依据是 。
当需要用NaHB4在水溶液中作为与其它物质反应的还原剂时，你应选择上述物质中 （填写字母），其选择的理由是 。
．硼烷化学是二十世纪的产物，由于它有可能作为高能燃料而促使其化学迅速发展，五十年代后，硼烷的立体化学、结构和键合理论有很大发展，已成为现代无机化学的重要内容之一。
最简单的硼烷是B2H6（乙硼烷），它属于 电子化合物（填缺、富、正常），它燃烧能放出大量的热，其燃烧反应方程式为 ，它之所以没有实际应用作火箭燃料，是因为① ，② 。
在180℃时乙硼烷与NaBH4反应，得到一种钠盐和一种气体。其钠盐中含有由B和H两种元素组成，式量为141.82，电荷为－2的离子，在这种离子中，B和H的质量分数分别为：B：91.47%，H：8.53%。B2H6与NaBH4反应的化学方程式为 ，该反应转移的电子数为 ，在产物中硼元素的平均氧化数为 ，该反应的氧化剂是 ，还原剂是 。乙硼烷还能与氨气反应，生成共价型离子化合物，且阴、阳离子都有四面体结构，其阳离子的化学式为 ，阴离子的化学式为 ，化学反应方程式为 。
．（1）镓是1871年俄国化学家门捷列夫在编制元素周期表时曾预言的“类铝”元素。镓的原子序数为31，属ⅢA族。镓的熔点为29.78℃，沸点高达2403℃。镓有过冷现象（即冷至熔点以下不凝固），它可过冷到－120℃。由此判断下列有关镓的性质及其用途的叙述正确的是
A 镓是制造高温温度计的上佳材料
B 镓能溶于强酸和强碱中
C 镓与锌、锡、铟等金属制成的合金，可用在自动救火的水龙头中
D 近年来镓成为电子工业的新宠，其主要用途是制造半导体材料，被誉为“半导体材料的新粮食”，这是利用了镓的导电性介于导体和绝缘体之间的性质
（2）在充有氮气压强为101kPa的密闭容器中装有HgO和2.3g金属钠，将其加热至500K，使其充分反应，再冷却至室温，若容器内的气体成分未变，那么装入容器中的HgO应满足的质量条件是 。
（3）某分子式为CnH2n－1O4N的氨基酸，若分子内只有氨基和羧基两种官能团，且无甲基。计算符合该分子式通式的氨基酸的数目。
（4）根据酸碱质子理论，写出N2O3与发烟硫酸（H2SO4·SO3）反应的化学方程式。
．环硼氮烷与苯是等电子异构体。
（1）画出其分子结构图
（2）讨论其成键情况
（3）具有相同链状结构的双基取代物B3N3H4X2的异构体有几个？
．在B12的正二十面体结构中
（1）与同一个硼原子等矩的硼原子数为多少？
（2）有多少原子在棱上？
（3）有多少个价电子？
（4）每个棱边是否都代表一个电子对？
（5）指出硼元素成键的类型。
．假设有一个分子只含有H、N、B其，中H︰N︰B＝2︰1︰1，它的分子量为80.4，且发现它是非极性分子，抗磁性分子。
（1）此分子有两种可能构型A和B，其中A比B要稳定。请画出它们的结构式，并说明为什么A比B要稳定？
（2）说明A和B分子中化学键的类型；
（3）说明A和B分子为什么是非极性抗磁性分子；
（4）标明A分子中成键骨架原子的形式电荷，并简述理由。A分子有哪些主要的化学性质？请分别写出A和Br2、HCl反应的化学方程式。
．硼砂的主要成分是Na2B4O7，它的水溶液是常用的缓冲溶液（在该溶液中加入少量酸或碱，其pH值都不变），试解释：
（1）它为什么具有缓冲能力？
（2）它是如何具体实现缓冲的，并写出所有方程式。
．B2H6与水反应生成硼酸和氢气，则求1.0g B2H6与100mL水反应后溶液中pH值为多少？假设最后体积为100mL。（Ka＝7.3×10－10）
．A物质最初是用浸在液态BCl3里的锌电极进行电弧放电来制取的，但效果不好。现改用在BCl3蒸汽中用汞电极放电来制取。已知汞电极放电是还原反应，在化学反应中BCl3和Hg的物质的量之比为1︰1，在产生A的同时还有白色不溶于水的物质B生成。
（1）试确定A和B的分子式。
（2）将A以每小时10mg的速率通过汞放电管时，会产生一种淡黄色的挥发性的固体C（熔点95℃）。已知汞电极放电同样是还原反应，且C和Hg的物质的量之比为1︰2。据测定C在70℃以下存在于真空中。结构测定表明，该化合物中每个氯原子均结合一个硼原子，其键长都是1.70×10－10m；
任意两个硼原子之间为1.71×10－10m。试画出分子C的空间构型，并写出生成C的化学反应方程式。
．有A、B（含M元素）两种混合气体共1.0g，密度在标准状况下为1.25g/L。燃烧后产物中有2.36g气体C（密度在1.0×105Pa，27℃时为1.76g/L）；
产物之一还有固体D 0.625g，D中含元素M 0.196g。（理想气体常数R＝8.31J·mol－1·K－1，本题相对样子质量取整数部分）
（1）计算混合气体的平均摩尔质量；
（2）计算气体C的mol质量，写出满足该mol质量的全部化学式，并确定满足题意的C的化学式；
（3）计算确定固体D的化学式；
（4）计算确定A、B的化学式及各自的含量。
．6.70g二元化合物A与足量的Ba(OH)2溶液发生反应，其中生成一种不溶于水的钡盐。将溶液过滤，在隔绝空气的情况下小心蒸发滤液，得一种淡黄色晶体（一种碱）。将该碱灼烧至质量不再变化时，得6.37g固体B。将B溶于足量的稀硝酸，将得到的硝酸盐加热到3000C左右，反应完全后，最后得到0.48g气体C。已知上述反应中盐A的金属阳离子的化合价未发生改变。
试回答下列问题：
（1）确定A、B、C的分子式：A ；
B ；
C 。
（2）写出上述化学反应方程式。
（3）若将Cl2通入上面的硝酸盐溶液中，再滴加NaOH溶液，将生成的沉淀过滤，干燥，得一棕黑色固体D（D中金属呈最高价态）。经研究发现，其物质所含元素与B相同。试确定D的化学式，写出该反应的离子方程式。
（4）若在上面的硝酸盐溶液中，滴加少量的草酸溶液，在一定条件下电解此混合溶液，可制得棕紫色固体E。与B、D相比，除了组成元素相同外，E分子中金属的质量分数为86.5%。E不溶于水，若滴加热的盐酸，则放出气体C。试确定E的化学式。
．金属X被喻为“含在口中就熔化的金属”，是1871年俄国化学家门捷列夫在编制化学元素周期表时曾预言的“类铝”、1875年法国化学家布瓦博德朗从闪锌矿中离析出的金属。近年来，X成为电子工业的新宠，其主要用途是制造半导体材料，被誉为“半导体材料的新粮食”。
（1）X的元素符号是 ，电子构型是 。呈现的化合价可能是 和 。
（2）X的化学性质不活泼，在常温下几乎不与氧和水发生反应，但溶于强酸和强碱。写出离子反应方程式。
（3）X的熔点为 （请估计），沸点却高达2403℃，更奇妙的是X有过冷现象（即熔化后不易凝固），它可过冷到－120℃，是一种低熔点、高沸点的液态范围最大的金属，是金属制造 材料中的千古绝唱。
并分析X做该材料时还可能具有哪些性质。
（4）X不能像普通金属那样任意堆放，也不能盛装在玻璃容器内，试分析可能原因，并提出保存方案。
C组
．解释为什么在铝的氧化物中铝只能以＋3价稳定存在，而相比之下铊却具有＋1和＋3价。
．解释为什么用核磁共振实验检测B12H122－离子中只有一种类型的氢原子存在？
．与B10C2H12成异构体和等电子体的硼烷离子是什么？
．具有正二十面体结构的B10C2H12分子的异构体有几个？
．B5H52－“分子”中B原子排成三方双锥形多面体，试计算它的styx数码，并画出它的结构式。
．计算封闭式B4H42－“分子”的styx数码，并用硼烷结构所遵循的规则，说明它不可能稳定存在的理由。
．画出B4H10和B5H11分子的可能结构图，说明三中心桥键的存在。
．由所给的标准还原势判断Tl＋在水溶液中能否发生歧化反应？
Tl＋＋e－→Tl E0＝－0.34V Tl3＋＋2e－→Tl＋ E0＝－1.25V
．请写出右图方框中各字母所代表的物质，并写出有关反应的化学方程式。
．在30℃以下，将过氧化氢加到硼酸和氢氧化钠的混合溶液中，析出一种无色晶体X。组成分析证实，该晶体的质量组成为Na 14.90％，B 7.03％，H 5.24％。加热X，得无色晶体Y。Y含Na 23.0％，是一种温和的氧化剂，常温下在干燥空气里稳定，但在潮湿热空气中分解放氧，广泛用作洗涤剂、牙膏、织物漂白剂和美发产品，也用于有机合成。结构分析证实X和Y的晶体中有同一种阴离子Z2－，该离子中硼原子的化学环境相同，而氧原子却有两种成健方式。
（1）写出X、Y的最简式，给出推理过程。
X的最简式：
Y的最简式：
推理过程：
（2）用最恰当的视角画出Z2－离子的立体结构（原子用元素符号表示，共价键用短线表示）。
．1950年，Brown等人合成了NaBH4，由此开拓了一个新的合成化学领域．在众多的反应中，NaBH4与氯化镍在水溶液里的反应十分令人瞩目。这个反应的主要产物是Ni2B是一种神奇的有机反应催化剂，例如，它可以使硝基苯还原成苯胺，使睛转化为伯胺，等等。已知NaBH4与氯化镍的反应mol比是2︰l，反应使所有的镍转化为Ni2B，硼的另一产物则是H3BO3，反应还放出氢气，余留在溶液里的还有氯化钠。试写出配平的化学方程式。
．硼砂的主要成分是Na2B4O7·10H2O，如按其结构应写成Na2B4O5(OH)4·8H2O。若已知该硼酸盐的酸根中含有两个六元环结构，则该硼酸根离子的结构怎样？并指出所带电荷及原因。
硼砂既能与酸反应，又能与碱反应，写出有关离子方程式，并说明它相当于几元酸、几元碱。
．NaBH4是1950年由Brown等人合成，NaBH4被称为有机化学家的“万能还原剂”，也是许多有机反应的催化剂，在有机会成里有极广泛的用途。
（1）在60年代，德国拜尔药厂把NaBH4的合成发展成工业规模：
Na2B4O7＋Na＋H2＋SiO2－NaBH4＋Na2SiO3
请配平这个方程式。
（2）NaBH4易溶于水，并会和水反应产生氢气，设以BO2－离子为产物的B元素的存在形式，试写出该反应的离子方程式。
（3）NaBH4与水反应的速率受温度、浓度及溶液的pH影响，将发生改变，根据你的知识，说明pH值的变化将导致反应速率怎样变化。
（4）NaBH4可以将许多金属离子还原成金属，并使得到的金属沉积在金属、玻璃、陶瓷、塑料上，从而有广泛的应用场合。例如，它把镍沉积在玻璃上，形成极薄的镍膜，用于太阳能电池；
把金或铜沉积在塑料板上形成印刷板电路；
还原废液中的贵重金属。试以Ru3＋为例写出一个配平的离子方程式。
．X是硬而脆及相对不活泼的元素，只能溶于热浓HNO3、热浓H2SO4，在空气中燃烧生成X2O3和XN，但却无X3＋离子，XN的结构和石墨相似，X能形成原酸H3XO3及偏酸HXO2，其盐存在于自然界，X和H形成一系列具有高燃烧热值的化合物，其通式为XnH(n＋4)（不稳定）、XnH(n＋6)（稳定）。最简单气态氢化物中氢的质量分数为21.86%，标准状态下密度为1.235g/L，X为何种元素。
（1）写出上述化合物的名称及化学式。
（2）写出XN的结构式。
（3）写出最简单氢化物的电子结构。
（4）最简单氢化物的燃烧热，ΔHocomb＝－2020kJ/mol，基于此性质，请考虑氢化物有何种用途？
．1990年代初发现了碳纳米管，它们是管径仅几纳米的微管，其结构相当于石墨结构层卷曲连接而成。近年，人们合成了化合物E的纳米管，其结构与碳纳米管十分相似。
气体A与气体B相遇立即生成一种白色的晶体C。已知在同温同压下，气体A的密度约为气体B的密度的4倍；
气体B易溶于水，向其浓水溶液通入CO2可生成白色晶体D；
晶体D的热稳定性不高，在室温下缓慢分解，放出CO2、水蒸气和B；
晶体C在高温下分解生成具有润滑性的白色晶体E1；
E1在高温高压下可转变为一种硬度很高的晶体E2。E1和E2是化合物E的两种不同结晶形态，分别与碳的两种常见同素异形体的晶体结构相似，都是新型固体材料；
E可与单质氟反应，主要产物之一是A。
（1）写出A、B、C、D、E的化学式。
（2）写出A与B反应的化学反应方程式，按酸碱理论的观点，这是一种什么类型的反应？A、B、C各属于哪一类物质？
（3）分别说明E1和E2的晶体结构特征、化学键特征和它们的可能用途。
（4）化合物A与C6H5NH2在苯中回流，可生成它们的1︰1加合物；
将这种加合物加热到280℃，生成一种环状化合物（其中每摩尔加合物失去2摩尔HF）；
这种环状化合物是一种非极性物质。写出它的分子式和结构式。
．最近有人用一种称为“超酸”的化合物H(CB11H6Cl6) 和C60反应，使C60获得一个质子，得到一种新型离于化合物[HC60]＋[CB11H6CL6]－。回答如下问题：
（1）以上反应看起来很陌生，但反应类型上却可以跟中学化学课本中的一个化学反应相比拟，后者是：
。
（2）上述阴离子[CB11H6Cl6]－的结构可以跟图10－1的硼二十面体相比拟，也是一个闭合的纳米笼，而且，[CB11H6Cl6]－离子有如下结构特征：它有一根轴穿过笼心，依据这根轴旋转360°/5的度数，不能察觉是否旋转过。请在下图右边的图上添加原子（用元素符号表示）和短线（表示化学键）画出上述阴离子。
．环硼氮烷可由氨或铵盐与氯化棚合成。经单晶X射线衍射分析证实其分子中存在共轭π键，其结构与苯相似，因而具有相似的物理性质，但因分子中硼和氮原子的电负性不同，它显示高度的反应活性，最典型的是同氯化氢发生加成反应。环硼氮烷在化学中被称之“无机苯”，在应用基础研究中已合成了氮化硼薄膜，它在替代有机物合成薄膜等材料中具有广泛的应用价值。
（1）画出环硼氮烷的结构式：
（2）Stock通过对乙硼烷和氨的加合物加热合成了环硼氮烷，产率50％。写出总反应方程式。
（3）Geanangel在Stock合成方法的基础上进行改进，他将氯化铵与三氯化硼混合，然后加入硼氢化钠合成了环硼氮烷，产率达80％。写出这两步反应方程式。
后来，Geanangel研究发现用氯化铵和硼氢化锂直接反应，也能合成环硼氮烷，且其步骤简化，产率能达到90％。写出反应方程式。
（4）自环硼氮烷问世后，人们又开始了对烃基环硼氮烷合成方法的研究。Altenau经过反复实验，发现铵盐和三氯化硼混合后，加入硼氢化钠反应可得到烃基环硼氮烷，产率48％。写出这两步反应方程式。
若将三氯三烃基环硼氮烷与烃基锂反应可得到六烃基环硼氮烷。写出反应方程式。
（5）判断比较硼、氮原子的电负性大小和硼、氮原子上的电子云密度大小；
确定硼、氮原子的酸碱性：
（6）环硼氮烷能和氯化氢发生反应，产率为95％。写出反应方程式。
（7）溴和环硼氮烷发生加成反应生成A，然后发生消去反应生成B。写出A、B的结构简式。
（8）除了六元的环硼氮烷之外，Laubengayer合成了萘的类似物C，及联苯类似物D。写出C、D的结构简式。
．1991年Langmuir提出：凡原子数与总电子数相等的物质，则结构相同，物理性质相近”，称为等电子原理。相应的物质，互称为等电子体。(BN)3是一种新的无机合成材料，它与某单质互为等电子体。工业上制造(BN)3的方法之一是用硼砂（Na2B4O7）和尿素在1073～1273K时反应，得到α－(BN)3及其它元素的氧化物。α—(BN)3可作高温润滑剂、电气材料和耐热的涂层材料等。如在高温高压条件下反应，可制得β—(BN)3，β—(BN)3硬度特高，是作超高温耐热陶瓷材料、磨料、精密刃具的好材质。试问：
（1）它与什么单质互为等电子体？
（2）写出硼砂和尿素的反应方程式；
（3）根据等电子原理画出α—(BN)3和β—(BN)3的构型。
．环硼氮烷B3N3H6是苯的等电子体，具有与苯相似的结构。铝与硼同族，有形成与环硼烷类似的结构可能。这种可能性长期以来一直引起化学家的兴趣。近来报道了用三甲基铝[Al(CH3)3]2（A）和2,6－二异丙基苯胺（B）为原料，通过两步反应，得到一种环铝氮烷的衍生物（D）：
第一步：A＋2B＝C＋2CH4
第二步：Cword/media/image62_1.pngD＋CH4（未配平）
若C的结构简式为，请分别写出两步反应配平的化学方程式（A、B、C、D要用结构简式表示）：
．环硼氮烷B3N3H6是苯的等电子体，具有与苯相似的结构。铝与硼同族，有形成与环硼氮烷类似的环铝氮烷的可能。这种可能性长期以来一直引起化学家们的兴趣。近期报道了用三甲基铝[Al(CH3)3]2（A）2，6一二异而基苯胺（B）为原料，通过两步反应，得到一种环铝氮烷的衍生物（D）：
第一步：A＋2B＝C＋2CH4
第二步：Cword/media/image67_1.pngD＋CH4 （中需填入适当的系数）
请回答下列问题：
（1）分别写出两步反应配平的化学方程式（A、B、C、D要用结构简式表示）；
（2）写出D的结构式；
（3）设在第一步反应中A与过量的B完全反应，产物中的甲烷又全部挥发，对反应后的混合物进行元素分析，得到其质量分数如下：C（碳）：73.71%，N（氮）：6.34%。试求混合物中B与C的质量分数（%）。
．硼是第二周期元素，和其它第二周期元素一样，与同族其它周期元素相比具有特殊性。
（1）溴甲酚绿指示剂的pH值变色范围为3.8～5.4，由黄色变为蓝色。该指示剂在饱和硼酸溶液中呈黄蓝过渡色，在二氟化氢钾溶液中呈黄色，但在加有适量硼酸的二氟化氢钾溶液中呈蓝色，写出后者有关反应方程式。
（2）硼可与氮形成一种类似于苯的化合物，俗称无机苯，是一种无色液体（沸点55℃），具有芳香气味，许多物理性质都与苯相似，但其化学性质较苯要活泼得多，如冷时会缓慢水解，易与Br2、HCl发生加成反应等。
①写出其分子式，画出其结构式并标出形式电荷；
②写出无机苯与HCl加成反应的方程大；
③无机苯的三甲基取代物遇水会发生水解反应，试写出方程式并以此判断取代物的可能结构。
（3）硼与氮可生成二元固体聚合物，指出聚合物的可能结构（类似于何种结构），并说明是否具有导电性。
（4）画出无限网状多硼酸盐聚合物水氯硼钙石Ca2[B5O9]Cl·2H2O中聚硼阴离子单元的结构示意图，指明阴离子单元的电荷与硼的哪种结构方式有关。
．硼原子的电子层结构是 ，在价电子层中能提供成键的电子 ；
由于硼原子的小半径（约为85～90pm）和高的电离能（第一电离势829.6eV），决定了硼原子成键的共价性，因而硼原子不能象金属原子那样在形成单质时采用金属键。硼原子的共价性及其价电子数少于价层轨道数的特点，也决定了硼原子在形成单核化合物（如BX3，X代表F、Cl、Br、I、OH等）中，中心硼原子通常是 电子结构，即 ；
我们称这类化合物为“缺电子化合物”。缺电子化合物有很强的接受电子的能力，表现在化学性质上是容易形成聚合型分子，也容易同电子对给予体形成稳定的配位化合物。在生命科学中，硼的成络特性对研究其在植物体内的生化功能及营养生理等具有重要意义。
（1）按要求完成下面的化学方程式
①水杨酸与硼酸形成的二水杨硼酸
在中性或碱性条件下，则水杨酸与硼酸反应形成的一水杨硼酸盐：
＋H3BO3
②硼酸与多元醇如甘油、甘露醇及糖类等反应生成醇硼酸或糖硼酸，这时硼酸只有两个氢原子参加反应，醇类或糖类的分子是以配位键和硼连接，生成带一个羟基的络合物，在水溶液中是相当稳定的。在土壤中，各种有机质的半分解产物以及腐植质中含有大量的羟基或羟基的有机化合物，如各种醇类、酚类、糖类有机酸等，均能和硼作用产生有机酸。经过有机物分解腐烂后，含硼的有机物可释放出能被植物利用的硼。
如邻二叔醇与硼酸反应，只有两种产物：
→
（2）BF3和BCl3都有强烈接受孤电子对的倾向，属于最强的路易斯酸。请完成下列化学方程式：
①BCl3遇水强烈水解
②BF3形成加合物（或配合物）的范围和种类比BCl3的要广泛得多，这一事实，也许是由于B—F键的异裂比B—Cl键要困难得多的缘故。例如，醇、醛和酮分子与BF3形成加合物而与BCl3反应时，则B—Cl键断裂。请写出ROH和BF3和BCl3的反应方程式
（3）近年来，人们肯定硼是人和动物氟中毒的重要解毒剂。硼在体内可与氟形成稳定的络合物 并以和氟相同的途径参加体内代谢，但毒性比氟小，且易随尿排出，故认为硼对氟化物具有解毒作用。
（4）多中心键（三中心二电子键）的形成是缺电子原子的一个成键特点。在其它各种硼烷中，除正常σ键外，还有其它种类的多中心键，经研究归纳，各种硼烷中，仅存在下列五种成键情况：
①端梢2c－2e硼氢键B－H
②3c－2e氢桥键
③2c－2e硼－硼键B－B
④开放式3c－2e硼桥键
⑤闭合式3c－2e硼－硼－硼键或
已知B10H14中成键情况如下：10条（1），4条（2），2条（3），4条（4），2条（5）。B原子构成一个对称沙漏形结构，从上到下分层B原子排布个数每层不超过3个，请画出B10H14结构。
（5）经结构研究证明，硼酸晶体中B(OH)3单元结构如图（1）所示。各单元中的氧原子通过O——H……O氢键连结成层状结构如图（2）所示。层与层之间以微弱的分子间力相结合构成整个硼酸晶体。
①根据结构判断下列说法正确的是：（不定项选择）
A．硼酸晶体有极完全的解理性
B．硼酸晶体有鳞片状的外层
C．硼酸晶体是分子晶体
D．硼酸晶体有滑腻感，可作润滑剂
E．在B(OH)3单元中，B原子以sp3杂化轨道和氧原子结合而成
F．硼酸是缺电子化合物，是一个典型的路易斯酸。利用硼酸的缺电子性质，可以通过加入多羟基醇来提高它的酸性
G．硼酸是一种三元弱酸
②硼酸常温下为白色片状晶体，溶于水（273K时溶解度为6.35），在热水中溶解度明显增大（373K时为27.6）。请分析其中原因
未完工部分
．（15分）硼氢化钠水解可得高纯度氢气，为燃料电池提供高纯度燃料。硼氢化钠储氢方式不但具有金属氢化物储氢的优点，而且质量储氢密度大幅度提高，具有溶液无可燃性，储运和使用安全、制得的氢气纯度高、不需要纯化过程、氢气的生成速度容易控制、氢的储存效率高、催化剂可循环使用、常温甚至0℃下也可生成氢气、过程无污染等特点。这使得硼氢化钠制氢技术的开发研究具有十分重要的意义，成为后续能源的研究内容之一。应用范围可作为高纯氢气来源，用于固体燃料电池，质子交换膜燃料电池，车载燃料电池或其他高纯氢需求场合。
（1）请写出硼氢化钠水解制氢的化学反应方程式。
（2）利用硼氢化钠的碱液来制氢必须有足够的反应速率，在试验过程中常常通过使用催化剂，添加酸或升高体系的温度来提高反应速率，日本丰田研究中心的Kojimat等人使用TiO2负载的Ni，Fe，Ru等作为催化剂发现可以大大提高反应速率，Brown等人在研究中发现加入氯铂酸使硼氢化钠的水解速率明显加快。
①请用方程式说明加入氯铂酸后反应速率加快的原因。
②请预测在元素周期表的哪些位置还可以找到合适的组成催化剂的元素。
（3）目前世界上制取硼氢化钠的方法主要有两种：①硼酸三甲酯——氢化钠法（Schlesinger法），②硼砂——金属氢化还原法（Bayer法，在该方法中另需加入一种非金属氧化物）。
①请指出在Bayer方法中另需添加什么氧化物。
②请写出Schlesinger方法与Bayer方法的化学反应方程式。
（4）虽然硼氢化钠制氢法在试验室已研究成功，但迟迟不能再工业上大规模的推广，请分析其中的原因。
（5）由于上述的成本问题，以上各个研究小组正在研究副产物的在利用问题，从而希望能够通过资源循环降低成本，Kucel－Merit小组已通过使用类似MgH2这样的金属氢化物将水解反应中的副产物转化成NaBH4，请写出方程式。
（6）该研究组还发现了用硼砂与MgH2通过磨球制得NaBH4 ，并且在反应中加入Na，Na2O2，Na2CO3等可以大大提高反应的产率，其中以Na2CO3最好，请写出方程式，并解释加入Na2CO3从而优化反应的化学原理。
．（15分）硼是一种重要的非金属元素，单质硼可以通过硼镁矿Mg2B2O5·H2O来制取，先将硼镁矿用浓碱NaOH处理分解，得到NaBO2，然后向NaBO2浓溶液中通入CO2调节碱度，浓缩后用结晶析出硼砂Na2B4O7·10H2O，将硼砂溶于水后，用H2SO4调节酸度析出硼酸晶体，加热硼酸脱水后用镁还原得到粗单质硼。
（1）写出由硼镁矿Mg2B2O5·H2O制取硼的化学方程式；
（2）将制得的粗硼在一定条件下反应全部生成BI3，然后使BI3热分解可以得到纯净的单质硼。0.20g粗硼制成的BI3分解得到的I2全部收集后，用2.00moI/L的Na2S2O3滴定，用去27.00ml Na2S2O3溶液，求粗硼中的硼的含量；
（3）硼酸晶体属于离子晶体、原子晶体、分子晶体、混合型晶体中的哪一种？指出硼酸中的硼采取的杂化形式，以及硼酸中的大B键类型；
（4）指出化合物H3B－NH3的熔点比其等电子体H3C－CH3等要高的多的原因，并画出示意图；
（5）指出硼烷B4H10中，存在几个双电子三中心键。
第题（9分）
硼元素化学丰富多彩，能形成多种含氧酸根离子。将一定量的硼酸(H3BO3)，三乙基胺，蒸馏水混合，加热到160℃反应5天，以每小时5℃的速度冷却到室温得到无色晶体A，产率为70%,反应体系中 pH维持在9到10。元素分析结果如下：C：22.62%，H：6.37%，N：4.27%，晶体A中含一阴离子具有一定的对称性，阴离子中含两个六元环。
1．给出A的化学式 ；
2．画出A晶体中所含阴离子的结构；
3．A晶体中阴离子形成网格状空间结构，阳离子位于格子中，形成网格状结构的基础是什么 ；
4．将硼酸与稀NaOH反应（pH＜9.6）可以得到盐B，B的阴离子中也含有两个六元环，式量小于A阴离子，电荷数却高于A阴离子。试画出B阴离子的结构；
5．分析化学中B的水溶液可以作为缓冲溶液，试分析原因，用方程式表示。
第 6 题（9分） 潜在储氢材料——化合物 A 是第二周期两种氢化物形成的路易斯酸碱对，是乙烷的等电子体，相对分子质量30.87，常温下为白色晶体，稳定而无毒。刚刚融化的 A 缓慢释放氢气，转变为化合物B（乙烯的等电子体）。B 不稳定，易聚合成聚合物 C（聚乙烯的等电子体）。C 在155oC释放氢气转变为聚乙炔的等电子体，其中聚合度为3的化合物 D 是苯的等电子体。高于500oC时 D 释放氢气，转变为化合物 E，E 有多种晶型。
word/media/image95.gif6-1 写出 A、B、C、D、E 的化学式。
A H3B:NH3（或 BNH6） B H2B=NH2（或 BNH4） C —H2B-NH2—n
D B3N3H6 E BN （5分）
6-2 化合物 A 转变为 E 各步释放的氢所占的质量分数以及总共释放的氢气所占的质量分数多大？
A→B 2.016/30.87 = 6.531 %（或0.06531） B→D 2.016/28.85 = 6.988 % (或0.06988)
D→E 6.048/26.84 = 24.14 %（或0.02414） A→E 6.048/30.87 = 19.59 % (或0.1959) （2分）
6-3 为使 A 再生，有人设计了化合物 D 在水蒸气存在下与甲烷反应，写出化学方程式。
3 CH4 + 2(HBNH)3 + 6 H2O = 3 CO2 + 6 H3BNH3 （2分）
第题（7分）
在真空下，在230℃时分解，CsB3H8可产生下列化学反应：
CsB3H8word/media/image98_1.png Cs2B9H9＋ Cs2B10H10＋ Cs2B12H12＋ CsBH4＋ H2
1．配平上述反应（只要求配平）。单线桥标明电子的转移方向和数目。
2．不用硼氢化物的钠盐进行实验的原因是
3．B9H92－离子可通过B10H102－离子的热分解得到。已知B9H92－为三角棱柱的三个面上带三个“帽子”，而B10H102－的结构为上下两个四边形在上下各带一个“帽子”。两种离子围成的封闭多面体均只有三角形面。则B9H92－离子较B10H102－离子【 】（填“稳定”或“不稳定”）。
4．B12H122－是一个完整的封闭二十面体，可用NaBH4与B2H6反应制备其钠盐。已知产物中化合物只有一种。试写出制备Na2B12H12的化学反应方程式。
第题（14分）
含硼化合物在现代无机盐工业中是具有极重要位置和意义的精细化工产品。
1．带4个结晶水的含硼的盐A作为衣物洗涤，几乎是标准的漂白剂，制备方法是：带10个结晶水的含硼的盐B，阴离子是由两个BO3原子团和2个BO4原子团通过共用角顶氧原子联结而成，将加入到30%的NaOH溶液中，再向制得的C溶液中缓慢地加入3%的过氧化氢水溶液，反应析出的晶体只有A一种主产物，物质的量约为B的4倍。
（1）画出B的阴离子的结构式；
（2）写出该反应的化学方程式；
（3）制备A亦可采用较为便宜的纯碱代替氢氧化钠，即向5%的过氧化氢溶液中加入理论量的B及纯碱，写出该反应的化学方程式。
2．D作为一种含硼的离子型化合物，与众不同的是在碱性水溶液中和冷水中是十分稳定的；
而在酸性水溶液中，或热水中，或有金属催化剂存在下，则十分迅速地完全水解而放出氢气。完整的D生产过程包括：氢化、酯化、缩合及后处理等工序。氢化过程是两种单质之间的化合反应，酯化过程是一种一元弱酸参加的化学反应，前两个过程中的主要产物充分搅拌混合，在一定温度和适当压力下进行反应生成D，同时还有副产物E的生成。后处理过程首先将上述体系中加水，将矿物油从水层中分离出来。在水层中，E极易水解，再通过对水溶液进行蒸馏，即可分离出甲醇，且可以作为原料循环使用。D还可以用不含结晶水的B和二氧化硅及两种单质混合熔融产生。
（1）请写出上面两种方法的化学反应方程式。
（2）上述工业化生产方法成本都比较高，国外近来开发了电解法制D的新工艺，该法是在中间具有一个离子选择性隔膜的电解槽内进行，原料主要采用偏硼酸盐的水溶液，阴极室产生了D的阴离子。请写出阴极反应式和总反应式。
第题（14分）
三卤化硼都是硼原子配位未达饱和的缺电子化合物，因此都是很强的路易斯酸。
1．写出BF3的结构式和其成键特点。分子的极性又如何？
2．如果把BF3与乙醚放在一起，B—F键长从130 pm增加到141 pm，试问所生成的新化合物成键情况及其极性如何？BF3分子结构发生了哪些变化？
3．BF3有两种水合物BF3·H2O和BF3·2H2O。经测定在一水合物的液相中存在着与分子数相同的离子，其中一半为＋1价阳离子，一半为－1价阴离子。而在二水合化合物中，存在着与分子数相同的＋1价阳离子和同样数目的－1价阴离子。写出它们的结构。
4．BF3和弱酸HF作用，可以得到一个很强的酸。写出该反应的化学方程式。
5．BF3与NH3反应得到一个加合物H3NBF3，后者在125℃以上分解得到两种晶体，一种晶体的结构与石墨相似，另一种晶体中含有两种离子，均为正四面体结构，比例为1︰1。写出H3NBF3分解的化学反应方程式。
6．BF3和BCl3的水解性能差别很大，前者可以得到一系列的中间产物，而后者则迅速彻底地水解。写出二者水解反应的化学方程式，并解释两者差别的原因。
第题（14分）
主族元素化学研究中继合成环铝氮烷后又一激动人心的进展是合成了半导体M。M在现代电子技术中有着广泛的应用，M可由下法制得：
将GaCl3与LiC5(CH3)5以适当的比例混合后发生反应，生成A与LiCl。A结构对称，且由4mo1 LiC5(CH3)5生成1mol A；
将[(CH3)3Si]3As与LiCH3以物质的量比1︰1溶于四氢呋喃中发生反应生成B与Si(CH3)4。B中As以四配体存在。再将A、B混合，反应后有C、LiCl及一液态物质生成。C中Ga、As各自的部分键不变，最后在C的戊烷溶液中加入叔丁醇分离出M，将其在500℃中加热两天便可得到半导体M。
1．写出A、B、C的结构式。
2．写出M的化学式，最后一步反应中加叔丁醇的作用何在？为何要加热才能制得半导体？
3．写出各步的化学反应方程式。
第题（17分）
硼化学是20世纪的产物，由于它有可能作为高能燃料而促使化学迅速发展。20世纪50年代后，硼烷的立体化学、结构和键合理论有了很大发展，已成为现代无机化学的重要内容之一。
在180℃时，将乙硼烷和NaBH4混合，可得到一种钠盐A和一种气体B。其钠盐中还含有B和H两种元素，电导实验表明为Na2SO4型。A的阴离子式量为141.82，其中B和H的质量分数分别为91.47％和8.53％。
1．试写出生成A的化学反应方程式。
2．上述反应是氧化还原反应吗?若是，请指出电子的转移数目。
3．乙硼烷还能与氨气发生化合反应，生成共价型离子化合物C。已知C中阴、阳离子都具有四面体结构。试写出生成C的化学反应方程式。
4．A的阴离子（记为D）的结构高度对称，可形成凸多面体。该多面体中，每个硼原子能与另外五个硼原子相连。试根据凸多面体的有关知识及分子中原子的成键情况求算该凸多面体的多边形是几边形?分子中有几个该多边形?
5．试预测D的一卤取代物有几种?二卤代物有几种?三卤代物有几种?试一一指出。
6．在酸性介质中，调节D与CO的反应条件可生成离子E。E的生成实际上是通过配位体的取代作用，先生成F，F可看作D中的一个氢原子被羧基取代得来的，然后再脱去羟基而产生E。试写出E和F的化学式。
7．D相当稳定，即使到＋1.4V时也不会氧化。在乙腈中，以标准甘汞电极作为参比电极，它的阳极氧化波为＋1.50V时，可氧化成离子G。G是一个通过氢桥把两个D单元连接起来而成的高级硼烷阴离子。试写出G的结构式。
．新型无机非金属材料是新材料开发的重要领域，氮化硼（BN）就是其中一种。回答下列问题：
（1）氮化硼与碳元素的单质相似，有两种重要晶型A型和B型。A型氮化硼硬度很高，是特殊的耐磨和切削材料；
B型氮化硼化学稳定性较好，是一种优良的耐高温润滑剂。A型氮化硼结构如右图 所示（填“I”或“II”）。
（2）结合下列相关数据预测A型氮化硼的熔点范围 。
（3）B型氮化硼俗称白石墨。B型氮化硼晶体中六元环与B原子的个数比为 。
（4）工业上氮化硼以三氯化硼、氢气、氮气为原料，在高温条件下反应制得。写出该反应的化学方程式 。
．据最新报道，清华才女朱令11年前离奇的铊中毒案，再次引起人们关注。铊盐与氰化钾被列为A级危险品。铊(Tl)的原子序数为81，Tl3＋与Ag在酸性条件介质中发生反应：Tl3＋＋2Ag＝Tl＋＋2Ag＋，Ag＋＋Fe2＋＝Ag＋Fe3＋.下列推断不正确的是
A Tl＋最外层有2个电子 B 氧化性：Tl3＋＞Fe3＋＞Ag＋＞Fe2＋＞Al3＋
C 还原性：Tl＞Fe＞Ag D 铊位于第六周期，第IIIA族
．GaAs是一种新型化合物半导体材料，其性能比硅更优越。Ga位于周期表的第IIIA族，As位于周期表的第VA族。
（1）Ga和As的最外层电子数分别是 。
（2）GaAs中Ga和As的化合价分别是 。
（3）第ⅣA族的C和Si也可以形成类似的化合物半导体材料，该化合物半导体材料的化学式可表示为 。
参考答案（96）
浅谈硼及硼化物的应用篇3
自然界中没有游离态的硼在地球上单独存在。硼是地壳中分布广但非常分散的化学元素，它和铀的数量差不多。硼也是地壳中最重要的元素之一，它与锂和铍同属于稀有元素。在自然中硼的同位素有10B和11B。
硼酸是制造各种硼化物的原料，如制造元素硼、氮化硼、碳化硼、硼纤维、硼烷等各种硼酸盐。这些硼化物应用广泛。此外硼酸更大量的用于搪瓷、玻璃、玻璃纤维、鞣革、木质防腐、燃料、硼钢及稀有金属冶炼中。
由于硼及硼化合物的特殊功能，如质轻、阻燃、耐热、高硬、高强、耐磨及催化性质，在现代科学技术中，发挥了重要作用。他们已经由原来的原料角色登上了材料工业的舞台，在国民经济部门中有着广泛的应用。
（1） 农业
硼是植物生长的微量元素肥料，直接关系到糖类的转化、新陈代谢、花粉孕育能力及抗病能力。施用硼肥后的作物可增产10%—15%。硼对棉花、果树等经济生产尤为重要，如果土壤缺硼，农作物将发生“蕾而不花症”，即花蕾不开花不结桃，造成减产，严重时会造成绝产。硼对油菜籽、甜菜、柑橘、苹果、小麦等各种农业作物均有明显的增产作用。
另外，硼砂可作除草剂，三氟化硼作烟熏剂，五硼酸钠可作杀菌剂。
（2）医药
硼砂、硼酸是外用药，可用于止痛和消毒，用于止痛和消毒剂中，如中国古代用天然硼砂制“冰硼散”是口腔溃疡良药。硼氢化物用于维生素和激素的生产，硼酸铵、硼酒石酸等都是生产医药的重要原料。
（3）电子工业
硼化锆可作电极及电视机壳，磷化硼可做热敏元件及二极管，硼化钛可做发射元件。六硼化金用作新型阴发射材料。二硼化镁可作超导材料。碳化硼 可作原子能反应炉的控制棒材料核聚变炉的炉衬壁，硼酸和硼酸钙用于生产无碱玻璃纤维，是发电机组的绝缘材料。
（4） 机电工业
碳化硼是金属切削刀具的重要成分，钢材渗硼能提高表面硬度，是制造超硬材料的重要添加剂；
碳化硼可作抛光膏，氮化硼可作耐高温喷嘴高温润滑和脱膜剂、氮硼酸铵是铝铜焊药。某些硼化物是绝缘保护膜。
（5） 轻工纺织和日用化工
硼酸作为杀菌剂用于硼酸皂的生产，过硼酸钠作洗涤剂组成，可提高的织物的洁白度和光泽度，也用于织物漂白。硼砂是高级香料的原料，硼酸、硼酸锌可用于防火纤维的绝缘材料和阻燃剂，还可用做漂洗剂、媒染剂、后整理剂。偏硼酸钠用于织物施浆。
（6） 玻璃搪瓷陶瓷业
在光学玻璃、玻璃仪器及耐热玻璃中加入硼砂或氧化硼组分、可以改善玻璃的热膨胀性，提高耐温、施压性能及透光度，同时可缩短融化时间。钠硼硅玻璃就有耐温、耐压性能。硼酸盐是有机合成工业的重要材料。硼砂、硼酸、偏硼酸钡、硼酸铝、磷酸硼、硼酸钙、硼酸锂等是搪瓷、陶瓷釉料的重要组分，它们可使搪瓷中具有极好的耐热耐磨性，可增强光泽，提高洁白度、坚固性。在砖墙、地板砖用硼硅釉料中，三氧化二硼占21%，日用陶瓷、卫生搪瓷釉料都必须加入硼化物；
硼化钛是金属陶瓷的重要组分。
（7）冶金工业
硼化物是冶金工业的添加剂、助熔剂，也是硼钛、硼钢的原料。硼化铁、硼化锂、硼化镍可使金属材料硬度大、耐磨性好、耐热。硼砂作焊药可防止气焊时金属表面氧化。过硼酸钠是镀镍电解液的组分，可防止镀层气泡产生，提高镀件光亮度。硼化钛硬质合金阴极具有良好的导电性。
（8） 核工业和高新技术
六硼化钙可用作高温核反应器中子吸收材料，又是火箭材料的包装物。单质硼、乙硼烷、戊硼烷、十硼烷都是极好的高能燃料。硼也可用于核反应堆防护控制。
硼及其化合物的应用广泛，因此有“工业味精”的美誉。随着科学的发展，对新化合物的深入研究，硼酸作为基础产品，市场需求量在逐年增加，其市场前景十分看好。
4.1.5、副产物硫酸镁的用途
镁是农作物第六大营养元素，同时也是现代工业社会和自然界不可缺少的组分；
硫是第四大营养元素，是植物中合成氨基酸、蛋白质、纤维素、以及酶类所必须。据调查，我国缺镁土壤面积达553.3万平方公里，约占全国耕地总面积的6%。据预测，若国内现有缺镁土地每亩施用硫酸镁5公斤，则年需硫酸镁41.5万吨，加之种植其它经济作物所需的硫酸镁为10万吨，则硫酸镁作为农用肥料的需求量为51.5万吨。而目前国内施用的硫酸镁肥料不足2万吨，仅为需求的4%左右。随着农业种植对镁、硫等中量营养元素在提高作物产量和改善作物品质方面不断深入，近年来国内硫酸镁作为农业肥料在生产和应用方面均取的了一定进展。预计今后几年，国内硫酸镁产品除继续满足食品、医药、化工、轻工、纺织等传统领域中需求及出口外，在农用肥料方面仍有巨大潜在市场，其需求量将会呈逐年上升趋势。
浅谈硼及硼化物的应用篇4
科学论坛ｌ■
关于硼化钛及硼化钛陶瓷的研究与讨论
王丽珍刘成功
（辽宁大学轻型产业学院
辽宁
沈阳 １１００１６）
［摘 要］本文分析了单相硼化钛陶瓷性能特征，并且提出掺加陶瓷第二相来制备硼化钛陶瓷复合材料，这样便会提高和改善材料材料的综合性能：同时提
出了具有探索性的方案，可以为以后的陶瓷复合材料提供参考。 ’
［关键词］陶瓷硼化钛单相 中图分类号：ＴＧ１４８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）３１—０４２０一Ｏ１
硼化钛陶瓷尤其自身的物理和化学性能，再加上其较高的熔点、本身的 化学性质又很稳定，耐磨性也比较优良，所以经常用作硬质工具材料和耐磨 件。硼化钛陶瓷的的电性能也很好，所以经常作为惰性电极材料和高温电工 材料。尽管单相的硼化钛陶瓷本身有很好的性能和特点，但是它的烧结性能 差，也为制备材料带来了困难。硼化钛材料的常温脆性及它的较差的抗热性 同时制造的成本也很昂贵，这些种种都致使这种材料不能广泛的应用。所以， 近些年来，世界各国都对硼化钛材料的研发进行着紧锣密鼓的研发。
１硬化钛簟相体特性分析
硼化钛的六方晶系Ｃ３２型结构的准金属化合物。在它的晶体结构中的硼 原子面和钛原子面交替的出现，这样便构成二维网状结构。其中的，Ｂ一外层有 ４个电子，每个Ｂ一与另外３个Ｂ一以共价键相结合，多余的一个电子形成 键。
这种结构与石墨的硼原子很相似，这就是为什么硼化钛具有很好的导电性和金 属的光泽，硼化钛的高硬度和脆性是由于其硼原子面和钛原子面之间的Ｔｉ—Ｂ 离子键的原因。硼化钛的种种结构特点和其优良的性能，都是它具有广阔前景 的前提。
我们可以从结构材料和功能材料两个方面来说明下，硼化钛的特点：①结 构材料方面。硼化钛的高强度和硬度，使其可以制成刀具、拉丝膜、喷沙嘴和 硬质的工具材料，同时它也可以成为复合材料的添加剂。②功能材料方面。硼 化钛与纯铁的电阻率很相似，因此其应用在功能材料上很有“作为”。通过硼 化钛的电性能的特点，可以制成柔性的ＰＴＣ材料。
硼化钛具有高熔点的特点，它的熔点比ＳｉＣ、Ｓｉ 的分解温度还高１０００ ℃，这样的话，它可以在比ＳｉＣ，Ｓｉ 更高的０温度下进行工作，所以硼化钛也
是超高温耐火材料的最佳首选。硼化钛优良的电性能以及与其他过渡金属相 比有更好的稳定性相比，使其在金属蒸渡技术上有很好的价值。
２制备硼化钛陶瓷复合材料
单相硼化钛材料有较高的硬度和良好的电性能，它也具有自己的弱点，比 如它的强度和韧性便不是那么的好。如果提高硼化钛复合材料的强度和韧性， 那么它的硬度和耐高温性能，便会大大折扣。掺入了陶瓷第二相之后，这样制 备的硼化钛陶瓷复合材料，可以在其硬度和耐高温性能不变的情况下，提高材
料的强度和韧性。一般常用的复合方法为：在硼化钛基体中加入第二相增强粒 子构成二相复合材料，这种工艺比较简单，同时材料的显微结构也很好控制。
ＡＬ 、Ｏ 一ＴｉＣ复合材料具有优良的综合机械性能，ＴｉＢ 比ＴｉＣ具有更优的力 学性能，所以ＡＬ． ２－ＴｉＢ。复合材料具有更好的性能，其硬度和强度比ＡＬ，Ｏ￣－ＴｉＣ 更优秀，可以成为新一代的切削刀具材料。Ｔｉ Ｃ ＴｉＢ，在２５００￣Ｃ左右的时候便 形成了共熔物，１６００￣Ｃ￣１７００￣Ｃ左右便烧结，这样便可得到完全的致密复合材 料。这种材料的界面组合十分的理想，可形成关连和半关连相界，这样提高材 料的韧性很有帮助。此外，它的耐氧化性也提高了。要提高硼化钛材料的耐热 冲击性，就需要把ＢＮ作为第二相材料加入到硼化钛中，这样，此复合材料的抗 热震性提高了，同时耐熔融性也提高了。这种新型的材料就是现在蒸发源坩埚 材料的组成材料。
我国的学者用热压烧结的方法，在硼化钛基体中加入ＡＬＮ第二相。添加一 些ＡＬＮ后，可以看出材料的硬度值出现了显著的提高，这是由于材料本身的致 密度变高了，而且其界面的结合强度也增强了的原因。可如果加入过多的 ＡＬＮ，反而会导致致密度的下降，原因是ＡＬＮ的相对硼化钛是属于软性相的，所 以其硬度明显的下降。研究表明，用不同的ＡＬＮ含量，来制各ＴｉＢ２－ＡＬＮ复合材 料，当得出的ＡＬＮ含量为５ｖｏ１．％时，此时的材料，它的机械性能最好。在ＴｉＢ，一 ＡＬＮ的制备过程中，研究出了不同的工艺条件对材料性能的影响，烧结温度为 １８００＂Ｃ、保温１ｈ时，此时得到的材料性能最好。
３未来发展
从硼化钛陶瓷复合材料的研究来看，材料的多相复合的性能比复合材料的 方面能更优越。国外采用数学模拟的方法构建了陶瓷材料的性能图，这样对于
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预测材料的最佳组分和性能的关系。对ＴｉＢ＿『ＴｉＣ－ＳｉＣ三元系统的预测表明， 其理论弯曲强度可达１０８０ＭＰａ，断裂韧性可达６．７Ｎｏａｎ １／２。Ｂ２Ｃ和ｗ．）Ｂ 加入
到硼化钛基体中，形成的ＴｉＢ２－Ｂ Ｃ—ｗ． 复合材料，其维氏硬度、材料强度及断 裂韧性均优于硼化钛基本材料，是最有希望代替金刚石和ＣＢＮ的超硬复合材
料。
总体来说，研究工作主要是以下几个方面：第一就是合理的对增强相进行
选择，第二研究各种新型的制备工艺流程，比如原位反应烧结、自蔓延高温合 成势压，热等静压烧结等 ：第三就是研究复合材料的设计、显微结构控制及 增强、增韧机理的研究。多项硼化钛陶瓷复合材料的研究，是为了寻找更合适 的增强相材料来选择最佳的制备工艺，这仍是这类材料研究的主攻方向。对于
硼化钛陶瓷复合材料的研究，目前的工作还属于探索性的，没有形成一定的系 统的研究体系。
结语
多相硼化钛陶瓷复合材料的综合性能很好，而且也有十分广泛的应用前 景 就目前来说，其缺点就是原材料的成本过高、材料很难进行烧结，材料的
性能还需进一步的提高。所以我们要采用一些方法来解决这些问题。我们可
以采用特殊的制备方法来获得低成本、高性能的硼化钛原材料，可以采用自蔓 延高温合成方法 ：还可以采取活化烧结技术，这样可以获得高致密度的硼化
钛材料，例如在制备的过程中加入金属或者非金属的添加剂：最后可以用材料 设计来制备高性能的硼化钛基复合材料。我们要相信，随着材料制备新技术和 设计思想方法的进一步发展，硼化钛材料的性能会大大提高，应用也会越来越
广泛。
参考文献
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［２］江国建，庄汉锐，李文兰．自蔓延高温合成一材料制备新方法［Ｊ］．化
学进展，２００Ｉ（３）：７８—８１．
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