Подгруппа бора – B , Al ( Ga , In , Tl ).
Сравнительная характеристика элементов и их соединений
1. Дайте общую характеристику p-элементов III группы, исходя из их положения в периодической системе. Сравните: электронные конфигурации атомов, радиусы, энергии ионизации и энергии сродства к электрону, электроотрицательности. Какие степени окисления проявляют эти элементы в соединениях? Какие из них являются наиболее устойчивыми? Почему? В виде каких соединений эти элементы встречаются в природе?
2. Из каких природных соединений получают бор и алюминий? Какие химические или электрохимические процессы при этом используют? Напишите уравнение реакции восстановления бора из оксида бора и схему электрохимических процессов, протекающих у электродов при производстве алюминия.
3. Сравните химические свойства бора и алюминия. Как относятся бор и алюминий к воздуху, воде, кислотам, щелочам? Каков характер их оксидов и гидроксидов? Объясните, почему бор и его кислородные соединения по химическим свойствам отличаются от элементов главной подгруппы III группы?
БОР
1. Общая характеристика бора и его природные соединения. Получение и свойства бора. Как получают бор особой чистоты? Аморфный и кристаллический бор, их отличие; химические свойства бора (взаимодействие с металлами и неметаллами, кислотами и щелочами).
2. Что представляют собой гидриды бора (бороводороды)? Особенности химической связи. Какое строение имеет простейший бороводород? Почему в обычных условиях он существует в виде димера? Получение и свойства бороводородов.
3. Борный ангидрид и борные кислоты, химическая связь, строение молекул, свойства. В чем заключается особенность ионизации ортоборной кислоты в водных растворах? Каковы основность и сила этой кислоты? Как протекают процессы ее дегидратации и нейтрализации, взаимодействие со спиртами?
4. Что представляет собой бура и другие соли борной кислоты (бораты, метабораты)? Что происходит при действии на буру серной или соляной кислоты? Как можно качественно обнаружить присутствие бора в соединении? Как получить «перлы буры», окрашенные в зеленый и синий цвет? Чем объясняется легкость перехода боратов и оксида бора в стеклообразное состояние?
5. К каким классам относятся соединения бора с кислородом, хлором, азотом? Почему соединения бора с азотом напоминают соединения углерода? В чем проявляется эта аналогия? Почему оксид бора является полимерным соединением? Что происходит при его растворении в воде? При каких условиях возможен обратный процесс и как он протекает?
6. Напишите уравнения реакций получения борида магния, диборана, трехфтористого бора и оксида бора. Укажите степени окисления бора и условия получения этих соединений (прямым или косвенным путем). Как реагируют эти соединения с водой? Что происходит при взаимодействии BF3 с плавиковой кислотой? Укажите тип гибридизации атома бора и геометрию образующегося иона.
7. Какую геометрическую конфигурацию имеют ионы BO33-, BH4+? Чем можно объяснить большую устойчивость гетероцепей B-O-B и неустойчивость гомоцепей B-B? За счет чего молекула BF3 может присоединять к себе другие молекулы или ионы, например, NH3 или F-? Почему невозможно присоединение таких молекул, как CH4?
АЛЮМИНИЙ.
1. В виде каких соединений алюминий встречается в природе? Как получают металлический алюминий в промышленности? Какими свойствами он обладает (отношение к кислороду воздуха, воде, кислотам и щелочам)? В чем сущность процесса алюмотермии?
2. Чем объясняется большая коррозионная стойкость алюминия? Как относится этот металл к кислороду, кислотам и щелочам? Чем объясняется его пассивация в азотной кислоте и концентрированной серной кислоте? В чем проявляется амфотерность алюминия и его соединений?
3. Какова химическая природа Al(OH)3? Приведите примеры реакций, характеризующие его амфотерность. Алюминаты и алюмосиликаты. Есть ли разница в составе алюминатов, образующихся в расплаве и в водных растворах? Что происходит при карбонизации водного раствора алюмината?
4. Почему сульфид алюминия получают только сухим путем, а не по обменной реакции в водном растворе? Сравните DG0298 реакций образования Al2S3 из простых веществ и из ионов в водном растворе. Как гидролизуются соли алюминия: AlCl3, Al(CH3COO)3, Al2(SO4)3? Как рассчитать степень гидролиза этих солей? Какое влияние на степень гидролиза оказывает природа аниона?
5. Дайте общую характеристику солей алюминия, их растворимость, гидролиз. Что представляют собой квасцы? Гидрид алюминия и алюмогидриды металлов. Где применяют алюминий и его соединения?