Номер 12, страница 354 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 49. Кремний и его соединения - номер 12, страница 354.

Условие.

12. Бесцветная летучая жидкость ($t_{\text{кип.}} = 52,9 \text{ °С}$) самовоспламеняется на воздухе. После сгорания 4,6 г этой жидкости образовалось 9,0 г диоксида кремния и 3,6 г воды. Установите молекулярную формулу данного вещества. Составьте структурную формулу вещества, напишите уравнение реакции его сгорания.

Решение.

Решение 2.

Дано:

m(вещества) = 4,6 г

m(SiO₂) = 9,0 г

m(H₂O) = 3,6 г

Найти:

Молекулярную формулу - ?

Структурную формулу - ?

Уравнение реакции сгорания - ?

Решение:

Продуктами сгорания являются диоксид кремния ($SiO_2$) и вода ($H_2O$), следовательно, в состав исходного вещества входили атомы кремния (Si) и водорода (H). Возможно, в состав вещества также входил кислород (O). Чтобы это проверить, найдем массы кремния и водорода в продуктах реакции.

1. Найдем количества вещества продуктов сгорания, используя их молярные массы:

Молярная масса диоксида кремния: $M(SiO_2) = 28 + 2 \cdot 16 = 60 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $SiO_2$: $n(SiO_2) = \frac{m(SiO_2)}{M(SiO_2)} = \frac{9,0 \text{ г}}{60 \text{ г/моль}} = 0,15 \text{ моль}$.

Молярная масса воды: $M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $H_2O$: $n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{3,6 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$.

2. Найдем количества вещества и массы элементов, входивших в состав исходной жидкости:

Весь кремний из исходного вещества перешел в $SiO_2$, поэтому количество вещества кремния равно количеству вещества $SiO_2$:

$n(Si) = n(SiO_2) = 0,15 \text{ моль}$.

Масса кремния: $m(Si) = n(Si) \cdot M(Si) = 0,15 \text{ моль} \cdot 28 \text{ г/моль} = 4,2 \text{ г}$.

Весь водород из исходного вещества перешел в $H_2O$. В одной молекуле воды 2 атома водорода, поэтому:

$n(H) = 2 \cdot n(H_2O) = 2 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,4 \text{ моль}$.

Масса водорода: $m(H) = n(H) \cdot M(H) = 0,4 \text{ моль} \cdot 1 \text{ г/моль} = 0,4 \text{ г}$.

3. Проверим, входил ли в состав вещества кислород. Для этого сложим массы кремния и водорода и сравним с исходной массой вещества:

$m(Si) + m(H) = 4,2 \text{ г} + 0,4 \text{ г} = 4,6 \text{ г}$.

Полученная масса равна исходной массе вещества (4,6 г), следовательно, кислород в состав вещества не входил. Вещество является соединением кремния и водорода (силан) с общей формулой $Si_xH_y$.

4. Найдем простейшую формулу вещества, определив соотношение количеств атомов Si и H:

$x : y = n(Si) : n(H) = 0,15 : 0,4$.

Для нахождения целочисленного соотношения разделим оба числа на наименьшее (0,15):

$x : y = \frac{0,15}{0,15} : \frac{0,4}{0,15} = 1 : 2,66(6) = 1 : \frac{8}{3}$.

Чтобы получить целые числа, умножим оба индекса на 3:

$x : y = 3 : 8$.

Таким образом, молекулярная формула вещества – $Si_3H_8$ (трисилан). Это согласуется с данными задачи: трисилан — бесцветная летучая жидкость ($t_{кип} = 53 ^\circ C$, что очень близко к указанным 52,9 $^\circ C$), самовоспламеняющаяся на воздухе.

Установите молекулярную формулу данного вещества.

Молекулярная формула вещества – $Si_3H_8$.

Ответ: $Si_3H_8$.

Составьте структурную формулу вещества

Структурная формула трисилана ($Si_3H_8$), в которой атомы кремния соединены в цепь, а оставшиеся валентности насыщены атомами водорода:

H₃Si—SiH₂—SiH₃

Ответ: H₃Si—SiH₂—SiH₃.

напишите уравнение реакции его сгорания.

Трисилан сгорает на воздухе (в кислороде) с образованием диоксида кремния и воды. Запишем и сбалансируем уравнение реакции:

$Si_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3SiO_2 + 4H_2O$

Ответ: $Si_3H_8 + 5O_2 \rightarrow 3SiO_2 + 4H_2O$.