Номер 317, страница 226 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.317. Тетрахлорид кремния сильно дымит на воздухе. Дым становится ещё гуще, если в воздухе присутствует аммиак. Дайте объяснения этим фактам.

Объяснение "дымления" тетрахлорида кремния на воздухе

Тетрахлорид кремния ($SiCl_4$) является хлорангидридом кремниевой кислоты. На воздухе он активно взаимодействует с парами воды, которые всегда присутствуют в атмосфере. Этот процесс называется гидролизом. В результате гидролиза образуются два продукта: кремниевая кислота (в виде гидратированного диоксида кремния $SiO_2 \cdot nH_2O$) и газообразный хлороводород ($HCl$).

Уравнение реакции можно записать следующим образом:
$SiCl_4 + (n+2)H_2O \rightarrow SiO_2 \cdot nH_2O \downarrow + 4HCl \uparrow$

"Дым", который мы наблюдаем, представляет собой аэрозоль, состоящий из двух компонентов:
1. Мельчайшие твердые частицы гидратированного диоксида кремния ($SiO_2 \cdot nH_2O$), который представляет собой белое твердое вещество.
2. Газообразный хлороводород ($HCl$) при контакте с влажным воздухом образует капельки соляной кислоты, создавая эффект тумана или "дыма".

Именно совокупность этих двух веществ в виде мелких частиц и капель и создает видимость густого белого дыма.

Ответ: Дымление тетрахлорида кремния на воздухе обусловлено его гидролизом влагой воздуха с образованием твердых частиц гидратированного диоксида кремния и газообразного хлороводорода, который, в свою очередь, образует туман (аэрозоль) соляной кислоты.

Объяснение усиления "дымления" в присутствии аммиака

Если в воздухе, помимо паров воды, присутствует газообразный аммиак ($NH_3$), то "дым" становится значительно гуще. Это связано с тем, что один из продуктов гидролиза тетрахлорида кремния — хлороводород ($HCl$) — является кислотой, а аммиак ($NH_3$) — основанием. Между ними происходит быстрая реакция нейтрализации с образованием соли — хлорида аммония ($NH_4Cl$).

Уравнение этой реакции:
$HCl(г) + NH_3(г) \rightarrow NH_4Cl(т)$

Хлорид аммония — это белое кристаллическое вещество. В условиях реакции он образуется в виде очень мелких твердых частиц, которые и составляют густой белый дым. Таким образом, к частицам гидратированного диоксида кремния, образовавшимся при гидролизе, добавляется большое количество частиц хлорида аммония. Это резкое увеличение концентрации твердых частиц в воздухе и приводит к тому, что дым становится намного гуще и заметнее.

Ответ: Усиление дыма в присутствии аммиака происходит из-за химической реакции между газообразным хлороводородом (продукт гидролиза $SiCl_4$) и аммиаком с образованием дополнительного количества твердых частиц — хлорида аммония ($NH_4Cl$).