Дайте характеристику бора как химического элемента. Объясните, почему борная кислота одноосновна.
Бор (B) – химический элемент 13-й группы (IIIА) периодической системы, неметалл. В природе встречается в виде соединений (бораты, борная кислота). В свободном виде представлен аморфной или кристаллической модификацией.
Борная кислота (H₃BO₃) одноосновна, так как в растворе не диссоциирует как обычные кислоты, а проявляет слабые кислотные свойства, взаимодействуя с водой: H₃BO₃ + H₂O ⇌ [B(OH)₄]⁻ + H₃O⁺. Здесь бор играет роль акцептора протонов, но в растворе он высвобождает только один ион H₃O⁺, поэтому кислота считается одноосновной.
При действии на борную кислоту избытка 40% -го раствора гидроксида натрия образуется тетрагидроксоборат натрия. Напишите уравнение реакции и рассмотрите строение комплексного аниона.
При взаимодействии борной кислоты с избытком 40%-го раствора NaOH образуется тетрагидроксоборат натрия: H₃BO₃ + NaOH + H₂O → Na[B(OH)₄]. В анионе [B(OH)₄]⁻ атом бора координируется с четырьмя гидроксильными группами, образуя тетраэдрическую структуру.
Хлорид бора — жидкость, дымящаяся на воздухе. Что происходит при попадании его в воду; в разбавленный раствор гидроксида натрия?
В воде хлорид бора BCl₃ гидролизуется с образованием борной кислоты и соляной кислоты: BCl₃ + 3H₂O → H₃BO₃ + 3HCl. Поэтому при контакте с воздухом BCl₃ дымит из-за образования тумана из HCl. В растворе NaOH происходит нейтрализация образовавшихся кислот, а бор образует тетрагидроксоборат: BCl₃ + 4NaOH → Na[B(OH)₄] + 3NaCl.
Напишите термохимическое уравнение реакции горения диборана на воздухе, если известно, что при сгорании 5,6 л газа (н. у.) выделилось 510 кДж теплоты.
Дано: при сгорании 5,6 л B₂H₆ (н. у.) выделилось 510 кДж теплоты. Найдём тепловой эффект реакции.
Уравнение реакции: B₂H₆ + 3O₂ → B₂O₃ + 3H₂O.
Молярный объём газа (н. у.) – 22,4 л/моль. Значит, 5,6 л B₂H₆ – это 0,25 моль.
Если 0,25 моль выделяет 510 кДж, то для 1 моль: Q = 510 кДж / 0,25 моль = 2040 кДж.
Термохимическое уравнение: B₂H₆ + 3O₂ → B₂O₃ + 3H₂O + 2040 кДж.
В четырёх пробирках находятся растворы глауберовой соли, питьевой соды, буры и ортофосфата натрия. Как определить содержимое каждой пробирки?
Глауберова соль (Na₂SO₄•10H₂O) – даёт белый осадок с BaCl₂: Na₂SO₄ + BaCl₂ → BaSO₄↓ + 2NaCl. Питьевая сода (NaHCO₃) – выделяет CO₂ с кислотами: NaHCO₃ + HCl → NaCl + CO₂↑ + H₂O. Бура (Na₂B₄O₇) – при добавлении HCl образует борную кислоту, а с этанолом и H₂SO₄ даёт зелёное пламя. Ортофосфат натрия (Na₃PO₄) – даёт жёлтый осадок с AgNO₃: Na₃PO₄ + 3AgNO₃ → Ag₃PO₄↓ + 3NaNO₃.
Рассмотрите взаимодействие борной кислоты с водой по теории Брёнстеда—Лоури. Назовите кислоту и основание.
H₃BO₃ в воде действует как основание, принимая протон: H₃BO₃ + H₂O ⇌ [B(OH)₄]⁻ + H₃O⁺. Здесь H₃O⁺ – кислота, а [B(OH)₄]⁻ – сопряжённое основание.