Соединения р-элементов III группы

Борная кислота Н₃ВО₃

Меры предосторожности. Какую опасность представляют соединения бора? Какую опасность представляет концентрированная соляная кислота и каковы меры предосторожности при работе с ней? Какова первая помощь при ожогах кислотами?

Методика синтеза. Работа рассчитана на получение 2¸4 г ортоборной кислоты.

В предварительно взвешенном химическом стакане емкостью взвешивают рассчитанное количество буры Na₂B₄O₇×10H₂O, приливают 20 см³ дистиллированной воды и при постоянном перемешивании стеклянной палочкой и небольшом нагревании растворяют буру (1).

К раствору соли приливают при помешивании соляную кислоту (w(HCl) = 20%, r = 1,100 г/см³ (2)), взятый с 20%-ным избытком по сравнению с вычисленным по уравнению реакции. При помощи индикаторной бумаги измеряют рН раствора. Если среда слабокислая, то к реакционной смеси необходимо прибавить еще 2¸5 см³ соляной кислоты. Если среда в растворе сильнокислая (3), то стакан с реакционной смесью помещают в кристаллизатор со смесью льда и воды (4). Выпавший осадок отфильтровывают под вакуумом, промывают 10 см³ ледяной дистиллированной воды (5), затем 10 см³ этилового спирта (6), сушат до постоянной массы (7).

Исследование свойств полученного вещества.

1) В двух пробирках с 5-8 каплями дистиллированной воды растворите несколько кристалликов борной кислоты. В одну из пробирок прибавьте 3-5 капель нейтрального лакмуса. Отметьте изменение окраски лакмуса.

2) В другую пробирку внесите кусочек магниевой ленты или 1 микрошпатель порошка магния. Что наблюдается?

3) Испытайте действие кристаллической борной кислоты к нагреванию. Какую окраску пламени придают соединения бора?

4) Рассмотрите форму кристаллов борной кислоты под микроскопом.

Вопросы для допуска

(1) Какую роль в данном случае играет нагревание?

(2) Как можно измерить плотность раствора?

(3) Какие значения рН соответствуют сильнокислой среде?

(4) Зачем требуется охлаждение?

(5) Зачем проводится эта операция? Почему используют охлаждённую воду? Можно ли использовать для промывания больший объем воды?

(6) Зачем проводят промывание этанолом?

(7) Какие условия сушки необходимо соблюдать?

Вопросы и задания для обсуждения.

1) Какое строение имеет молекула ортоборной кислоты? Какое строение имеет борная кислота в твёрдом состоянии?

2) Сколько водородных связей может образовать молекула ортоборной кислоты? Чем можно объяснить тот факт, что из всех кислот бора в водном растворе существует только ортоборная кислота?

3) В результате какого процесса в водном растворе ортоборной кислоты образуются ионы водорода? Запишите уравнение соответствующей реакции.

4) Почему реакцию необходимо заканчивать в сильнокислой среде? Как повлияет рН реакционной смеси по окончании реакции на выход продукта?

5) Что происходит с ортоборной кислотой при нагревании? Запишите уравнения соответствующих реакций.

6) С какой целью добавляют в стекло оксиды бора?

7) Объясните изменение температур плавления в ряду:

8) Почему при конденсации бора образуется полимерный продукт, а не сохраняется молекула B₂?

Декагидрат тетрабората натрия (бура) Na₂B₄О₇×10Н₂О

Меры предосторожности. Какую опасность представляют соединения бора? Какую опасность представляет кристаллический гидроксид натрия и его концентрированный раствор? Каковы меры предосторожности при работе с ними? Какова первая помощь при ожогах щелочами?

Методика синтеза. Работа рассчитана на получение 3¸4 г декагидрата тетрабората натрия (буры).

По уравнению реакции вычисляют необходимые массы гидроксида натрия и ортоборной кислоты, вещества используют в стехиометрическом соотношении (1). В фарфоровой чашке известной массы готовят 20%-ный раствор щелочи, определяют рН раствора индикаторной бумагой, вносят в него ортоборную кислоту и перемешивают до ее полного растворения и снова определяют рН (2). Затем раствор упаривают на водяной бане до тех пор, пока реальная масса чашки с раствором не будет лишь слегка превышать сумму масс пустой чашки и заданной массы синтезируемой буры. Учтите, что перед взвешиванием чашку с содержимым непременно следует охлаждать до комнатной температуры. Такой способ контроля процесса упаривания связан со способностью буры образовывать пересыщенные растворы (3).

Когда масса чашки с содержимым будет близка к теоретически ожидаемому значению, чашку охлаждают в кристаллизаторе со смесью льда и воды (4), образовавшиеся кристаллы отделяют от маточного раствора (5) и сушат между листами фильтровальной бумаги (6).

Вопросы для допуска

(1) Какая соль может образоваться, если использовать избыток щелочи?

(2) Каким образом должно измениться рН раствора в ходе реакции?

(3) Какие растворы называются пересыщенными

(4) Как можно вызвать выпадение кристаллов из пересыщенного раствора?

(5) Какой способ для этого можно использовать.

(6) Чем объясняется такой способ сушки вещества? Что может произойти с кристаллогидратом при нагревании?

Вопросы и задания для обсуждения.

1) Какое строение имеет тетраборат-ион? Чем объясняется склонность бора к образованию полимерных структур?

2) Составьте уравнение гидролиза тетрабората натрия. Чем объясняются особенности протекания гидролиза солей борных кислот?

3) Бура используется при пайке металлов для очистки поверхности металла от оксидов. Приведите пример реакции, которая при этом происходит.

4) Запишите уравнения реакции гидролиза тетрабората натрия, объясните особенности его протекания в сравнении с другими солями.

5) С какой целью добавляют в стекло тетраборат натрия?

6) Какое строение имеют полиборные кислоты? Рассмотрите структурные формулы фрагментов молекул полиборных кислот.

7) Вычислите рН раствора 0,5 М раствора гидроксида натрия.

Тетрагидрат пероксобората натрия NaBO₃×4H₂O

Меры предосторожности. Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе со щелочью, сконцентрированным раствором пероксида водорода?

Методика синтеза. В стакан помещают 2-3 г декагидрата тетрабората натрия (буры) и гидроксида натрия (вещества берут в стехиометрическом отношении), приливают воду (на 1 моль буры 150 моль воды), смесь перемешивают до полного растворения (1) и к полученному раствору осторожно по каплям приливают 30%-ный раствор пероксида водорода (берут с 2 %-ным избытком) (2). Смесь охлаждают до 0^оС (3) и оставляют до выпадения кристаллов. Образовавшийся осадок отсасывают на стеклянном фильтре, промывают ледяной водой (4), затем этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат до исчезновения запаха эфира при комнатной температуре, определяют выход и помещают вещество в сухую, плотно закрывающуюся склянку.

Поиск по сайту: