Номер 10, страница 354 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 49. Кремний и его соединения - номер 10, страница 354.

Условие.

10. К порции диоксида кремния добавили избыточное количество магния, смесь прокалили. Полученный продукт растворили в соляной кислоте. Образовавшийся газ самовоспламенился на воздухе. Напишите уравнения всех реакций, которые могли произойти в ходе эксперимента.

$\text{SiO}_2 + 4\text{Mg} \xrightarrow{\Delta} \text{Mg}_2\text{Si} + 2\text{MgO}$

$\text{MgO} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + \text{H}_2\text{O}$

$\text{Mg}_2\text{Si} + 4\text{HCl} \rightarrow 2\text{MgCl}_2 + \text{SiH}_4\uparrow$

$\text{SiH}_4 + 2\text{O}_2 \rightarrow \text{SiO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

Решение.

Решение 2.

Дано:

Исходные вещества: диоксид кремния ($SiO_2$), избыточное количество магния ($\text{Mg}$), соляная кислота ($HCl$).

Процессы и наблюдения: смесь $SiO_2$ и $\text{Mg}$ прокалили; полученный продукт растворили в $HCl$; образовавшийся газ самовоспламенился на воздухе.

Найти:

Уравнения всех реакций, которые могли произойти.

Решение:

1. При прокаливании диоксида кремния с избытком магния, магний, как более активный элемент, восстанавливает кремний из его оксида:

$SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO$

Поскольку магний был взят в избытке, он может прореагировать с образовавшимся кремнием, образуя силицид магния:

$Si + 2Mg \xrightarrow{t} Mg_2Si$

Таким образом, после прокаливания образуется смесь, содержащая оксид магния ($MgO$), силицид магния ($Mg_2Si$) и непрореагировавший избыток магния ($\text{Mg}$).

2. При добавлении соляной кислоты к полученной смеси происходят следующие реакции:

а) Оставшийся магний реагирует с кислотой, выделяя водород:

$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$

б) Оксид магния, являясь основным оксидом, нейтрализуется кислотой:

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

в) Силицид магния гидролизуется кислотой с выделением силана ($SiH_4$) — газа, который самовоспламеняется на воздухе. Именно эта реакция объясняет ключевое наблюдение в задаче:

$Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4 \uparrow$

3. Наблюдаемое самовоспламенение газа на воздухе — это реакция горения силана в кислороде:

$SiH_4 + 2O_2 \rightarrow SiO_2 + 2H_2O$

Ответ:

$SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO$

$Si + 2Mg \xrightarrow{t} Mg_2Si$

$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

$Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4 \uparrow$

$SiH_4 + 2O_2 \rightarrow SiO_2 + 2H_2O$