Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Охарактеризуйте строение атомов р-элементов III группы. Каковы электронные конфигурации их внешних энергетических уровней в основном и возбужденном состояниях? Какие орбитали в атомах указанных элементов являются валентными? Почему эти элементы относятся к семейству р-элементов?

2. Проанализируйте характер изменения атомных радиусов, энергий ионизации, сродства к электрону и электроотрицательности атомов в ряду В – Al. Чем обусловлена немонотонность изменения этих атомных характеристик в отличие от других групп р-элементов?

3. Какие степени окисления проявляют указанные элементы в соединениях? Как и почему изменяется устойчивость однотипных соединений этих элементов в высших степенях окисления при переходе от бора к таллию?

4. Как можно объяснить резкое отличие физических и химических свойств простых веществ бора и алюминия? Сравните их отношение к воде, растворам кислот, щелочей и солей. Составьте уравнения соответствующих реакций.

5. Чем можно объяснить, что алюминий в обычных условиях совершенно не взаимодействует с чистой водой, хотя его электродный потенциал значительно меньше 0, но вытесняет водород из водных растворов щелочей?

6. Как и почему изменяются восстановительные свойства металлов в ряду Al – Tl? Cравните характер их взаимодействия с водой, растворами кислот, щелочей и солей. Чем можно объяснить способность таллия реагировать с водой при комнатной температуре?

7. Чем по химическим свойствам отличаются оксид бора от оксида алюминия; гидроксид бора от гидроксида алюминия? У соединений какого элемента сильнее выражены кислотные свойства? Напишите уравнения соответствующих реакций.

8. Как можно объяснить, что при комнатной температуре алюминий практически не реагирует в растворе с CuSO₄ или с Cu(NO₃)₂, но взаимодействует с CuCl₂?

9. Охарактеризуйте кислотно-основные свойства оксидов и гидроксидов Al, Ga, In и Tl. Сравните их отношение к растворам кислот и щелочей. Присуща ли амфотерность соединениям таллия?

10. Какие процессы протекают при постепенном добавлении избытка раствора гидроксида натрия к раствору нитрата алюминия? Напишите уравнения соответствующих реакций, назовите продукты. В виде каких частиц алюминий содержится в щелочных, нейтральных и кислых растворах?

11. Как и почему изменяется степень гидролиза солей в ряду Al(NO₃)₃ – Ga(NO₃)₃ – In(NO₃)₃ – Tl(NO₃)₃ в растворах с их одинаковой концентрацией? Какая из солей – TlNO₃ или Tl(NO₃)₃ – гидролизуется сильнее? Почему?

12. Cульфат алюминия широко используется для очистки воды на водоочистительных станциях. На чем основано его применение в данной области? Напишите уравнения соответствующих реакций в ионной и ионно-молекулярных формах.

13. Медицинский препарат «Алмагель» представляет собой стабилизированную суспензию гидроксидов алюминия и магния. На чем основано его применение при изжоге? Можно ли принимать данный препарат при гипоацидозе (пониженной кислотности желудочного сока)?

14. Каков химический состав алюмокалиевых квасцов? На чем основано использование этого вещества в медицине в качестве кровеостанавливающего средства?

15. Какие процессы могут протекать при опускании алюминия в горячий водный раствор хлорида алюминия? Напишите уравнения реакций, назовите продукты.

16. Можно ли получить сульфид алюминия смешиванием водных растворов сульфата алюминия и сульфида калия? Почему? Какие соли алюминия принципиально невозможно синтезировать в водных растворах? Напишите уравнения соответствующих реакций.

17. В чем принципиальное отличие водородных соединений бора от гидридов других р-элементов III группы? Каковы состав и строение простейшего гидрида бора? В чем особенность химических связей в нем? Как можно объяснить невозможность существования молекулы BH₃?

18. За счет чего молекулы BF₃ присоединяют к себе другие молекулы или ионы, например H₂O, NH₃, F^–? Возможно ли присоединение молекулы CH₄? Почему? Как в результате присоединения изменяется тип гибридизации орбиталей бора и его геометрическое окружение?

19. В водном растворе борной кислоты присутствуют анионы [B(OH)₄] ^–. Учитывая это, напишите уравнение электролитической диссоциации борной кислоты в растворе. Чему равна ее основность?

20. Что образуется при взаимодействии борной кислоты с раствором гидроксида натрия? Что такое бура? Каков ее химический состав? Напишите уравнения реакций гидролиза тетрабората натрия; взаимодействия его с серной кислотой в растворе.

21. Какие вещества образуются при гидролизе фторида и хлорида бора? Напишите уравнения соответствующих реакций.

22. Охарактеризуйте биологическую роль бора в процессах жизнедеятельности растений, животных и человека. Какие соединения бора используются в медицине, в сельском хозяйстве, в быту?

23. Соединения какого из рассматриваемых элементов наиболее токсичны? Где они находят применение? Какие меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с ними?

24. Смесь алюминия с сульфидом алюминия разделили на 2 равные части. При внесении одной из них в воду выделился газ объемом 0,672 дм³ (н. у.). При внесении другой части смеси в раствор хлороводорода, взятый в избытке, выделилась смесь газов объемом 1,344 дм³ (н. у.). Рассчитайте массу исходной смеси и массовые доли веществ в ней.

25. Для подкормки комнатных растений используется раствор, в 1 см³ которого содержится бор массой 5 · 10^–4 г. Рассчитайте массу буры Na₂B₄O₇ · 10H₂O, необходимой для приготовления такого раствора объемом 10 дм³ .

26. Закончите уравнения реакций, расставьте коэффициенты:

а) B + HNO_{3 (конц)}

б) B₂H₆ + NaH →

в) Na[BH₄] + H₂O

г) H₃BO₃ + NaOH _(р-р) →

д) Na₂B₄O₇ + H₂SO₄ + H₂O →

е) Al + KOH + H₂O →

ж) Al + H₂SO_{4 (70 %)}

з) Al + HNO_{3 (оч. разб)} →

и) Al + NaNO₃ + NaOH + H₂O →

к) Al₂O₃ + K₂CO₃

л) Al₂O₃ + KOH + H₂O →

м) Na₃[Al(OH)₆] + CO₂ →

н) Na[Al(OH)₄(H₂O)₂]

о) K₃AlO₃ + HNO_{3 (изб)} →

п) AlN + HCl _(изб) →

р) Al(OH)₃ + NaF _(изб) →

с) Al₂(SO₄)₃ + Na₂CO₃ + H₂O →

т) Al(NO₃)₃

у) Al(OH)₃ + Al₂(SO₄)₃ →

ф) Al₂S₃ + H₂O + KOH _(изб) →

х) Al₄C₃ + H₂O → .

27. Напишите уравнения реакций, при помощи которых можно осуществить следующие превращения:

а) Al → Na[Al(OH)₄] →Al₂O₃ →[Al(OH)₂]₂SO₄ → AlCl₃;

б) Na₃[Al(OH)₆] → Al₂(SO₄)₃ → Al₂O₃ → Al(OH)₃ → Al₂O₃;

в) Al(NO₃)₃ → AlCl₃ → Na₃[Al(OH)₆] → Al(OH)₃ → Al₂S₃;

г) Al → AlN → Al(NO₃)₃ → Al → KAlO₂ → Al(OH)₃.

2.7. s-ЭЛЕМЕНТЫ I И II ГРУПП