硼族元素
一、硼
元素名称：硼。
元素符号：B。
原子序数：5。
在周期表中的位置：第二周期ⅢA族。
电子排布式：[He]2s22p1。
存在形式：化合态。四水硼砂（Na2B4O7·4H2O）、硼砂（Na2B4O7·10H2O）。
核反应方程式：105B + 10n -> 42He + 73Li。
1.硼单质
化学式：B。
分类：非金属单质。
同素异形体：晶体硼、无定形硼。
物理性质：灰黑色固体（晶体硼）/棕色固体（无定形硼），难溶于水，导电性（温度越高，导电率越高），硬度大，熔点高。
化学性质：
①非金属单质的通性：
与金属单质反应：
与钙单质反应：Ca + 6B =高温= CaB6。
金属硼化物：一硼化四金属（M4B）、一硼化二金属（M2B）、一硼化金属（MB）、二硼化金属（MB2）、四硼化三金属（M3B4）、六硼化金属（MB6）。
与非金属单质反应：
与氟气反应（类比Al）：2B + 3F2 = 2BF3。
与氧气反应（类比Al）：4B + 3O2 =高温= 2B2O3。
与氯气反应（类比Al）：2B + 3Cl2 =高温= 2BCl3。
与溴单质反应（类比Al）：2B + 3Br2 =高温= 2BBr3。
与碘单质反应（类比Al）：2B + 3I2 =高温= 2BI3。
与硫单质反应（类比Al）：2B + 3S =高温= B2S3。
与硒单质反应（类比Al）：2B + 3Se =高温= B2Se3。
与碲单质反应（类比Al）：2B + 3Te =高温= B2Te3。
与氮气反应（类比Al）：2B + N2 =高温= 2BN。
与磷单质反应（类比Al）：B + P =高温= BP。
与碱反应：
与氢氧化钠反应（类比Al）：2B + 2NaOH + 2H2O = 2NaBO2 + 3H2↑。
②还原性：
与氧化铜反应：2B + 3CuO =△= B2O3 + 3Cu。
与二氧化硅反应：4B + 3SiO2 =高温= 2B2O3 + 3Si。
与水反应（类比Al）：2B + 6H2O(g) =高温= 2H3BO3 + 3H2。
与浓硝酸反应：B + 3HNO3(浓) = H3BO3 + 3NO2↑。
与熔融氢氧化钠和熔融硝酸钠反应：2B + 2NaOH(熔融) + 3NaNO3(熔融) =高温= 2NaBO2 + 3NaNO2 + H2O。
制备：
第一步：浓氢氧化钠溶液溶解硼镁矿：
Mg2B2O5·5H2O + 2NaOH = 2NaBO2 + 2Mg(OH)2↓ + 4H2O。
第二步：通入二氧化碳调节pH，析出硼砂：
4NaBO2 + CO2 + 10H2O = Na2B4O7·10H2O + Na2CO3。
第三步：加入硫酸调节pH，析出硼酸：
Na2B4O7 + H2SO4 + 5H2O = 4H3BO3 + Na2SO4。
第四步：加热硼酸脱水：
2H3BO3 =△= B2O3 + 3H2O。
第五步：镁/铝还原三氧化二硼制粗硼：
3Mg + B2O3 =高温= 3MgO + 2B(粗)。
2Al + B2O3 =高温= Al2O3 + 2B(粗)。
第六步：粗硼精炼：
氢气还原三溴化硼：2B(粗) + 3Br2 =高温= 2BBr3。2BBr3 + 3H2 =高温=钨丝= 2B(精) + 6HBr。
三碘化硼受热分解：2B(粗) + 3I2 =高温= 2BI3。2BI3 =高温=钽丝= 2B(精) + 3I2。
2.氧化硼/三氧化硼
化学式：B2O3。
分类：酸性氧化物。
物理性质：无色固体，易溶于水。
化学性质：
①酸性氧化物的通性：
与水反应：B2O3 + 3H2O = 2H3BO3。B2O3 + H2O = 2HBO2。
与碱性氧化物反应（硼珠实验/硼砂珠实验）：
与氧化亚钴反应：CoO + B2O3(熔融) =高温= Co(BO2)2（深蓝色）。
与氧化亚镍反应：NiO + B2O3(熔融) =高温= Ni(BO2)2（绿色）。
与氧化铜反应：CuO + B2O3(熔融) =高温= Cu(BO2)2（蓝色）。
②氧化性：
与镁反应：3Mg + B2O3 =高温= 3MgO + 2B。
与铝反应：2Al + B2O3 =高温= Al2O3 + 2B。
③与氨气反应：B2O3 + 2NH3 =高温=高压= 2BN + 3H2O。
用途：吸水剂。
3.硼酸
化学式：H3BO3。
分类：一元弱酸。
物理性质：白色固体，易溶于水。
化学性质：
①与水反应（类比Al(OH)3）：H3BO3 + H2O = [B(OH)4]- + H+。
②与酸反应（类比Al(OH)3）：
与稀磷酸反应：H3BO3 + H3PO4 =△= BPO4 + 3H2O。
③酸的通性：
与碱反应：
与氢氧化钠反应：4H3BO3 + 2NaOH = Na2B4O7 + 7H2O。
④与醇反应（酯化反应）：
与甲醇反应：
H3BO3 + 3CH3OH -浓硫酸-△-> B(OCH3)3 + 3H2O。
燃烧反应：2B(OCH3)3 + 9O2 -点燃-> B2O3 + 6CO2 + 9H2O。
现象：发出绿色火焰。
与乙醇反应：
H3BO3 + 3CH3CH2OH -浓硫酸-△-> B(OCH2CH3)3↑ + 3H2O。
燃烧反应：2B(OCH2CH3)3 + 18O2 -点燃-> B2O3 + 12CO2 + 18H2O。
现象：发出绿色火焰。
⑤与多元醇[甘油（丙三醇）、甘露醇]反应：
与甘油（丙三醇）反应：
⑥热不稳定性：
硼酸受热分解：2H3BO3 =△= B2O3 + 3H2O。
4.硼砂
四硼酸钠（Na2B4O7）（2NaBO2·B2O3）
四水硼砂（Na2B4O7·4H2O）。
硼砂（Na2B4O7·10H2O）（Na2[B4O5(OH)4]·8H2O）。
化学性质：
①盐的通性：
与碱反应：
与氢氧化钠反应：Na2B4O7 + 2NaOH = 4NaBO2 + H2O。
②水解反应：[B4O5(OH)4]2- + 5H2O = 2H3BO3 + 2[B(OH)4]-。
③与金属氧化物反应（硼珠实验/硼砂珠实验）：
与氧化亚钴反应：Na2B4O7（熔融） + CoO =高温= 2NaBO2·Co(BO2)2（蓝色）。
与三氧化二铬反应：6Na2B4O7（熔融） + Cr2O3 =高温= 6NaBO2·2Cr(BO2)3（绿色）。
用途：焊接金属（助熔剂）。
5.卤化硼
三氟化硼：π46。
分类：路易斯酸。酸性：三氟化硼 > 三氯化硼 > 三溴化硼 > 三碘化硼。
化学性质：
①路易斯酸的通性：
与路易斯碱反应（酸碱加和反应）：
与氨气反应：
BF3 + NH3 = BF3←NH3。
BCl3 + NH3 = BCl3←NH3。
BBr3 + NH3 = BBr3←NH3。
BI3 + NH3 = BI3←NH3。
②水解反应：
BF3 + 3H2O = H3BO3 + 3HF。
BCl3 + 3H2O = H3BO3 + 3HCl。
BBr3 + 3H2O = H3BO3 + 3HBr。
BI3 + 3H2O = H3BO3 + 3HI。
③与卤离子反应：BX3 + X- = [BX4]-。BX3：sp2杂化。[BX4]-：sp3杂化。
6.硼烷
化学式：BHn+4、BHn+6、BHn+8、BHn+10。
甲硼烷：不存在（2pz全空、3配位、无离域π键）。
乙硼烷：
结构：
2个B：sp3杂化。
4个B-H键（二中心二电子键/2c-2e键）、2个氢桥键（三中心二电子键/3c-2e键）。
2个BH2共面。
2个H位于平面上下两侧，关于平面对称。
物理性质：无色具有难闻臭味有毒气体，密度小于空气，难溶于水，易溶于有机溶剂。
化学性质：
①还原性：
与氧气反应：B2H6 + 3O2 =点燃= B2O3 + 3H2O。
与氯气反应：B2H6 + 6Cl2 = 2BCl3 + 6HCl。
②水解反应：B2H6 + 6H2O = 2H3BO3 + 6H2。
③与氢化物反应（加成反应）：
与氨气反应：3B2H6 + 6NH3 = 2B3N3H6 + 12H2。
等电子体：苯（C6H6）、无机苯（环硼氮六烷）（B3N3H6）。
无机苯（环硼氮六烷）与氯化氢反应（加成反应）： 
与氢化锂反应：2LiH + B2H6 = 2LiBH4。
与氢化钠反应：2NaH + B2H6 = 2NaBH4。
④热不稳定性：B2H6 =△= 2B + 3H2。
制备：
氢化法：2BX3 + 6H2 = B2H6 + 6HX。
质子置换法：6H+ + 2MnB = B2H6↑ + 2Mn3+。
氢负离子置换法：
3LiAlH4 + 4BX3 = 2B2H6↑ + 3LiX + 3AlX3。
3NaBH4 + 4BX3 = 2B2H6↑ + 3NaBX4。
检验钾离子：①取少量待测液于试管中，加入少量六硝基合钴酸钠（Na[Co(NO2)6]）溶液，若产生亮黄色沉淀（六硝基合钴酸钾）（K[Co(NO2)6]），则证明有钾离子（弱酸性/中性）。②取少量待测液于试管中，加入少量四苯硼酸钠（C24H20BNa）溶液，若产生白色沉淀（四苯硼酸钾）（C24H20BK），则证明有钾离子。
二、铝
元素名称：铝。
元素符号：Al。
原子序数：13。
在周期表中的位置：第二周期ⅢA族。
电子排布式：[Ne]3s23p1。
1.铝单质
化学式：Al。
分类：两性金属单质。
物理性质：银白色固体，具有金属光泽，导电性，导热性，延展性，熔点高。
化学性质：
①两性金属单质的通性：
与非金属单质反应：
与氟气反应：2Al + 3F2 = 2AlF3。
与氧气反应：4Al + 3O2 = 2Al2O3。4Al(铝粉) + 3O2 =点燃= 2Al2O3。4Al + 3O2 =△= 2Al2O3。
与氯气反应：2Al + 3Cl2 =点燃/△= 2AlCl3。
与溴单质反应：2Al + 3Br2 =△= 2AlBr3。
与碘单质反应：2Al + 3I2 =△= 2AlI3。
与硫单质反应：2Al + 3S =△= Al2S3。
与硒单质反应：2Al + 3Se =△= Al2Se3。
与碲单质反应：2Al + 3Te =△= Al2Te3。
与氮气反应：2Al + N2 =△= 2AlN。
与磷单质反应：Al + P =△= AlP。
与水反应：
2Al(铝粉) + 6H2O =△= 2Al(OH)3 + 3H2↑。
与酸反应：
与稀盐酸反应：2Al + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2↑。
与稀硫酸反应：2Al + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2↑。
与碱反应：
与氢氧化钠反应：2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑/2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑。
②还原性：
与稀硝酸反应：Al + 4HNO3(稀) = Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O。
与浓硝酸反应：Al + 6HNO3(浓) = Al(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O。
铝热反应：2Al + Fe2O3 =高温= Al2O3 + 2Fe。10Al + 3V2O5 =高温= 5Al2O3 + 6V。2Al + WO3 =高温= Al2O3 + W。
③常温下，铝遇冷的浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
铝单质的制备：
电解熔融的氧化铝：2Al2O3(熔融) =通电=冰晶石= 4Al + 3O2↑。
2.氧化铝
化学式：Al2O3。
分类：两性氧化物。
物理性质：白色固体，难溶于水，硬度大，熔点高。
化学性质：
①两性氧化物的通性：
与酸反应：
与稀盐酸反应：Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O。
与稀硫酸反应：Al2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O。
与稀硝酸反应：Al2O3 + 6HNO3 = 2Al(NO3)3 + 3H2O。
与碱反应：
与氢氧化钠反应：Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4]/Al2O3 + 2H2O = 2NaAlO2 + H2O。
3.氢氧化铝
化学式：Al(OH)3。
分类：两性氢氧化物。
物理性质：白色固体，难溶于水。
化学性质：
①两性氢氧化物的通性：
与酸反应：
与稀盐酸反应：Al(OH)3 + 3HCl + AlCl3 + 3H2O。
与稀硫酸反应：2Al(OH)3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 6H2O。
与稀硝酸反应：Al(OH)3 + 3HNO3 = Al(NO3)3 + 3H2O。
与碱反应：
与氢氧化钠反应：Al(OH)3 + NaOH = Na[Al(OH)4]/Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + 2H2O。
②热不稳定性：
氢氧化铝受热分解：2Al(OH)3 =△= Al2O3 + 3H2O。
4.铝盐
明矾（十二水合硫酸铝钾）（KAl(SO4)2·12H2O）：无色固体，易溶于水。
化学性质：
①盐的通性：
与碱反应：
与氢氧化钠反应：Al3+ + 3OH-(少量) = Al(OH)3↓。Al3+ + 4OH- = [Al(OH)4]-/Al3+ + 4OH- = AlO2- + 2H2O。
与稀氨水反应：Al3+ + 3NH3·3H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4+。
②水解反应：Al3+ + 3H2O = Al(OH)3(胶体) + 3H+。
③双水解反应：2Al3+ + 3CO32- + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑。Al3+ + 3HCO3- = Al(OH)3↓ + 3CO2↑。
5.四羟基合铝酸盐/偏铝酸盐
化学性质：
①盐的通性：
与酸反应：H+(少量) + [Al(OH)4]- = Al(OH)3↓ + H2O/H+(少量) + AlO2- + H2O = Al(OH)3↓。4H+(足量) + [Al(OH)4]- = Al3+ + 4H2O/4H+(足量)+ AlO2- = Al3+ + 2H2O。
②与二氧化碳反应：CO2(少量) + 2[Al(OH)4]- = 2Al(OH)3↓ + CO32- + H2O/CO2(少量) + 2AlO2- + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + CO32-。CO2(足量) + [Al(OH)4]- = Al(OH)3↓ + HCO3-/CO2(足量) + AlO2- + 2H2O = Al(OH)3↓ + HCO3-。
③与铝盐反应：Al3+ + 3[Al(OH)4]- = 4Al(OH)3↓/Al3+ + 3AlO2- + 6H2O = 4Al(OH)3↓。
三、镓（镓分族）
元素名称：镓。
元素符号：Ga。
原子序数：31。
在周期表中的位置：第四周期ⅢA族。
电子排布式：[Ar]3d104s24p1。
1.镓单质
化学式：Ga。
分类：两性金属单质（两性偏酸）。
物理性质：蓝灰色固体，具有金属光泽，熔点低，沸点高（熔沸点温度区间最大的单质）。
化学性质：
①两性金属单质的通性：
与非金属单质反应：
与氟气反应（类比Al）：2Ga + 3F2 =△= 2GaF3。
与氧气反应（类比Al）：4Ga + 3O2 =△= 2Ga2O3。
与氯气反应（类比Al）：2Ga + 3Cl2 =△= 2GaCl3。
与溴单质反应（类比Al）：2Ga + 3Br2 =△= 2GaBr2。
与碘单质反应（类比Al）：2Ga + 3I2 =△= 2GaI3。
与硫单质反应（类比Al）：2Ga + 3S =△= Ga2S3。
与硒单质反应（类比Al）：2Ga + 3Se =△= Ga2Se3。
与碲单质反应（类比Al）：2Ga + 3Te =△= Ga2Te3。
与氮气反应（类比Al）：2Ga + N2 =△= 2GaN。
与磷单质反应（类比Al）：Ga + P =△= GaP。
与酸反应：
与稀盐酸反应（类比Al）：2Ga + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2↑。
与稀硫酸反应（类比Al）：2Ga + 3H2SO4 = Ga2(SO4)3 + 3H2↑。
与碱反应：
与氢氧化钠反应（类比Al）：2Ga + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Ga(OH)4] + 3H2↑/2Ga + 2NaOH + 2H2O = 2NaGaO2 + 3H2↑。
与稀氨水反应：2Ga + 2NH3·H2O + 6H2O = 2NH4[Ga(OH)4] + 3H2↑/2Ga + 2NH3·H2O + 2H2O = 2NH4GaO2 + 3H2↑。
②还原性：
与稀硝酸反应（类比Al）：Ga + 4HNO3(稀) = Ga(NO3)3 + NO↑ + 2H2O。
与浓硝酸反应（类比Al）：Ga + 6HNO3(浓) = Ga(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O。
用途：高温温度计。
2.氧化亚镓/一氧化二镓
化学式：Ga2O。
分类：两性氧化物（两性偏酸）。
物理性质：难溶于水。
3.氧化镓/三氧化二镓
化学式：Ga2O3。
分类：两性氧化物（两性偏酸）。
物理性质：白色固体，难溶于水。
化学性质：
①两性氧化物的通性：
与酸反应：
与稀盐酸反应（类比Al2O3）：Ga2O3 + 6HCl = 2GaCl3 + 3H2O。
与稀硫酸反应（类比Al2O3）：Ga2O3 + 3H2SO4 = Ga2(SO4)3 + 3H2O。
与稀硝酸反应（类比Al2O3）：Ga2O3 + 6HNO3 = 2Ga(NO3)3 + 3H2O。
与碱反应：
与氢氧化钠反应（类比Al2O3）：Ga2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Ga(OH)4]/Ga2O3 + 2NaOH = 2NaGaO2 + H2O。
与稀氨水反应：Ga2O3 + 2NH3·H2O + 3H2O = 2NH4[Ga(OH)4]/Ga2O3 + 2NH3·H2O = 2NH4GaO2 + H2O。
4.氢氧化亚镓
化学式:GaOH。
分类：两性氢氧化物（两性偏酸）。
物理性质：难溶于水。
5.氢氧化镓
化学式：Ga(OH)3。
分类：两性氢氧化物（两性偏酸）。
物理性质：白色固体，难溶于水。
化学性质：
①两性氢氧化物的通性：
与酸反应：
与稀盐酸反应：Ga(OH)3 + 3HCl = GaCl3 + 3H2O。
与稀硫酸反应：2Ga(OH)3 + 3H2SO4 = Ga2(SO4)3 + 6H2O。
与稀硝酸反应：Ga(OH)3 + 3HNO3 = Ga(NO3)3 + 3H2O。
与碱反应：
与氢氧化钠反应：Ga(OH)3 + NaOH = Na[Ga(OH)4]/Ga(OH)3 + NaOH = NaGaO2 + 2H2O。
与稀氨水反应：Ga(OH)3 + NH3·H2O = NH4[Ga(OH)4]/Ga(OH)3 + NH3·H2O = NH4GaO2 + 2H2O。
②热不稳定性：
氢氧化镓受热分解：2Ga(OH)3 =△= Ga2O3 + 3H2O。
四、铟（镓分族）
元素名称：铟。
元素符号：In。
原子序数：49。
在周期表中的位置：第五周期ⅢA族。
电子排布式：[Kr]4d105s25p1。
1.铟单质
化学式：In。
分类：两性金属单质（酸性极弱）。
物理性质：银白色略带淡蓝色固体，具有金属光泽，延展性，质软，熔点低。
化学性质：
①两性金属单质的通性：
与非金属单质反应：
与氟气反应（类比Al）：2In + 3F2 =△= 2InF3。
与氧气反应（类比Al）：4In + 3O2 =△= 2In2O3。
与氯气反应（类比Al）：2In + 3Cl2 =△= 2InCl3。
与溴单质反应（类比Al）：2In + 3Br2 =△= 2InBr3。
与碘单质反应（类比Al）：2In + 3I2 =△= 2InI3。
与硫单质反应（类比Al）：2In + 3S =△= In2S3。
与硒单质反应（类比Al）：2In + 3Se =△= In2Se3。
与碲单质反应（类比Al）：2In + 3Te =△= In2Te3。
与氮气反应（类比Al）：2In + N2 =△= 2InN。
与磷单质反应（类比Al）：In + P =△= InP。
与水反应：2In(铟粉) + 6H2O =△= 2In(OH)3 + 3H2↑。
与酸反应：
与稀盐酸反应（类比Al）：2In + 6HCl = 2InCl3 + 3H2↑。
与稀硫酸反应（类比Al）：2In + 3H2SO4 = In2(SO4)3 + 3H2↑。
②还原性：
与浓硝酸反应（类比Al）：In + 6HNO3(浓) = In(NO3)3 + 3NO2↑ + 3H2O。
与稀硝酸反应（类比Al）：In + 4HNO3(稀) = In(NO3)3 + NO↑ + 2H2O。
2.氧化亚铟/一氧化二铟
化学式：In2O。
分类：两性氧化物（酸性极弱）。
物理性质：难溶于水。
3.氧化铟/三氧化二铟
化学式：In2O3。
分类：两性氧化物（酸性极弱）。
物理性质：黄色固体，难溶于水。
化学性质：
①两性氧化物的通性：
与酸反应：
与稀盐酸反应（类比Al2O3）：In2O3 + 6HCl = 2InCl3 + 3H2O。
与稀硫酸反应（类比Al2O3）：In2O3 + 3H2SO4 = In2(SO4)3 + 3H2O。
与稀硝酸反应（类比Al2O3）：In2O3 + 6HNO3 = 2In(NO3)3 + 3H2O。
4.氢氧化亚铟
化学式：InOH。
分类：两性氢氧化物（酸性极弱）
物理性质：难溶于水。
5.氢氧化铟
化学式：In(OH)3。
分类：两性氢氧化物（酸性极弱）。
物理性质：白色固体，难溶于水。
化学性质：
①两性氢氧化物的通性：
与酸反应：
与稀盐酸反应（类比Al(OH)3）：In(OH)3