Номер 5, страница 153, часть 1 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Составьте схему определения кремния, графита и свинца. Напишите уравнения возможных реакций.

Для определения (распознавания) кремния, графита и свинца в их смеси можно воспользоваться их различными химическими свойствами, в частности, их отношением к кислотам и щелочам. Схема определения основана на последовательной обработке смеси реагентами, которые избирательно реагируют с одним из компонентов.

Шаг 1. Отделение свинца

Смесь обрабатывают разбавленной азотной кислотой ($HNO_3$). Из трех веществ только свинец будет реагировать с разбавленной азотной кислотой, переходя в раствор в виде нитрата свинца(II). Кремний и графит с разбавленной $HNO_3$ не реагируют. После реакции смесь фильтруют. В осадке остаются кремний и графит, а в фильтрате (растворе) — нитрат свинца(II).

Уравнение реакции:

$3Pb + 8HNO_3(разб.) \rightarrow 3Pb(NO_3)_2 + 2No \uparrow + 4H_2O$

Шаг 2. Качественное определение свинца

К полученному фильтрату добавляют раствор сульфата натрия ($Na_2SO_4$) или иодида калия ($KI$). Выпадение белого осадка сульфата свинца(II) или ярко-желтого осадка иодида свинца(II) доказывает наличие ионов свинца в растворе.

Уравнения реакций:

$Pb(NO_3)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow PbSO_4 \downarrow + 2NaNO_3$

или

$Pb(NO_3)_2 + 2KI \rightarrow PbI_2 \downarrow + 2KNO_3$

Шаг 3. Отделение кремния от графита

Осадок, состоящий из кремния и графита, промывают водой и обрабатывают концентрированным горячим раствором гидроксида натрия ($NaOH$). Кремний реагирует со щелочью, образуя растворимый силикат натрия и выделяя водород. Графит в этих условиях инертен. Смесь снова фильтруют. В осадке остается чистый графит, а в фильтрате — силикат натрия.

Уравнение реакции:

$Si + 2NaOH + H_2o \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow$

Шаг 4. Качественное определение кремния

К фильтрату, содержащему силикат натрия, добавляют любую сильную кислоту, например, соляную ($HCl$). Образование гелеобразного (студенистого) осадка кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$) подтверждает наличие кремния в исходной смеси.

Уравнение реакции:

$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

Шаг 5. Идентификация графита

Оставшийся после всех обработок черный нерастворимый порошок — это графит. Для дополнительного подтверждения его можно сжечь в токе кислорода. Образующийся при этом газ (углекислый газ) пропустить через известковую воду ($Ca(OH)_2$). Помутнение известковой воды из-за образования нерастворимого карбоната кальция доказывает, что вещество является углеродом (графитом).

Уравнения реакций:

$C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2 \uparrow$

$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Ответ: Схема определения и уравнения реакций представлены выше. Сначала смесь обрабатывают разбавленной азотной кислотой для растворения свинца. Затем оставшийся осадок из кремния и графита обрабатывают горячим концентрированным раствором щелочи для растворения кремния. Оставшийся твердый остаток — графит. Наличие каждого компонента подтверждается качественными реакциями на соответствующие ионы в растворах или на продукты сгорания.