Химия
8 класс
Вопрос
Газ $A$ может быть получен реакцией бинарного солеобразного вещества, содержащего водород, с хлоридом $XCl_{3}$, элемента $X$. Газ этот используется как ракетное топливо, так как выделяет большое количество теплоты при сжигании. Газ $A$ обесцвечивает бромную воду; если после этого раствор упарить досуха, в остатке окажется единственное вещество $ Б$ - важный фармакологический препарат. Эбуллиоскопическое измерение (по повышению температуры кипения раствора) относительной молекулярной массы $ Б$ дало величину 62. Конденсат, собранный при упаривании, содержит, кроме воды, также одно вещество, дающее осадок с раствором нитрата серебра. Массовая доля серебра в осадке 57,45 %. Определите, о каких веществах идет речь, свой ответ логически обоснуйте. Как Вы считаете, могут ли существовать другие соединения, включающие те же элементы, что и $A$? Будет ли зависеть состав продуктов реакции $A$ с бромной водой от ее концентрации? Плотность газа $A$ 1,25 г/л (н. у.).
Ответ
Солеобразное вещество, состоящее из двух элементов, один из которых водород, очевидно гидрид, т. е. соединение с $H^{ - }$. Соединение с $H^{ + }$ обладало бы кислотными свойствами. Ясно, что второй элемент гидрида - более электроположительный, чем водород, и будет реагировать с $XCl_{3}$ с отщеплением хлора. Тогда оставшиеся ионы в соединении друг с другом будут иметь формальные заряды $X^{3 + }$ и $H^{ - }$. Указание на то, что $A$ - газ, свидетельствует о следующем: во-первых, $X$ - элемент, расположенный в III-A группе периодической системы и, во-вторых, элемент легкий. Можно, следовательно, предположить, что газ $A$, возможно, гидрид бора.
Соединение $Б$ по условию не содержит брома ($M = 62
108 г $Ag$ - 57,45 %,
$x$ г - 42,55 %,
$x$ = 80.
В конденсате была, таким образом, бромистово-дородная кислота, т. е. $Br_{2}$ восстанавливается соединением $A$ в $Br^{ - }$ Это также указывает на то, что $A$ - гидрид. На основании полученных данных можно предположить, что $A$ - это $BH_{3}$, однако приведенная в условии задачи плотность 1,25 г/л свидетельствует о том, что $M_{r} (A) = 28$; поэтому полученную формулу гидрида необходимо удвоить. В этом случае имеем $B_{2}H_{6}$.
Уравнения упомянутых в условиях задачи химических реакций:
$6MH + 2BCl_{3} = B_{2}H_{6} + 6MCl$;
$B_{2}H_{6} + 6H_{2}O = 2H_{3}BO_{3} + 12HBr$;
$AgNO_{3} + HBr = AgBr \downarrow HNO_{3}$.
Очевидно, что такое соединение, как $B_{2}H_{6}$ (диборан), структуру которого можно изобразить только так:
предполагает возможность существования триборана, тетраборана и других высших гомологов. Приведем в качестве примера структуру тетраборана:
Реакция диборана с бромной водой проходит неоднозначно; может идти побочная реакция с водой, причем эта реакция идет в случае разбавления бромной воды:
$B_{2}H_{6} + 6H_{2}O = 2H_{3}BO_{3} + 6H_{2}$ .