Номер A, страница 194 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

A

1. Дайте характеристику по положению в Периодической системе, физическим и химическим свойствам кремния.

2. Дополните текст. Пласт земли, горная порода содержат (30% Si по массе): $K_2o \cdot Al_2O_3 \cdot 6SiO_2$, ... , $SiO_2$ встречается в виде.... В природе кремний занимает ... место. Кремний встречается ... соединений (... - песок, ... - силан).

3. Определите число протонов и нейтронов в следующих изотопах кремния: $^{\text{28}}\text{Si}$, $^{\text{29}}\text{Si}$, $^{\text{30}}\text{Si}$.

4. Укажите направление смещения электронной пары и определите степень окисления кремния в силане ($SiH_4$) и кремнеземе ($SiO_2$).

5. Назовите основность кремниевой кислоты. Как называются соли кремниевой кислоты?

6. Что такое жидкое стекло?

7. Напишите формулу обыкновенного стекла.

1. Дайте характеристику по положению в Периодической системе, физическим и химическим свойствам кремния.

Положение в Периодической системе: Кремний (Si) — химический элемент с порядковым номером 14. Он расположен в 3-м периоде, в IVА группе (14-й группе) Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева. Атомная масса около 28,085 а.е.м. Электронная конфигурация атома: $1s^22s^22p^63s^23p^2$. На внешнем энергетическом уровне находятся 4 валентных электрона. Кремний относится к неметаллам (иногда классифицируется как металлоид).

Физические свойства: Кремний существует в двух аллотропных модификациях: аморфной (бурый порошок) и кристаллической (тёмно-серые кристаллы с металлическим блеском, очень твёрдые и хрупкие). Кристаллический кремний имеет атомную кристаллическую решётку типа алмаза и является полупроводником, его электропроводность растёт с повышением температуры. Температура плавления $1414 °C$, температура кипения $3265 °C$. Кремний нерастворим в воде.

Химические свойства: При комнатной температуре кремний химически малоактивен из-за наличия на его поверхности прочной оксидной плёнки $SiO_2$. При нагревании его активность значительно возрастает.

- Взаимодействует с кислородом при температуре выше $400 °C$: $Si + O_2 \rightarrow SiO_2$.

- Реагирует с галогенами (с фтором при комнатной температуре, с остальными — при нагревании): $Si + 2Cl_2 \rightarrow SiCl_4$.

- При сплавлении с активными металлами образует силициды: $2Mg + Si \rightarrow Mg_2Si$.

- Растворяется в концентрированных растворах щелочей с выделением водорода: $Si + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow$.

- С кислотами (кроме плавиковой) не реагирует. Растворяется в смеси азотной и плавиковой кислот.

В соединениях кремний проявляет степени окисления -4, 0, +2, +4 (наиболее характерна +4).

Ответ: Кремний (Si) — элемент 14-й группы, 3-го периода, является неметаллом. Физически это твёрдое, тугоплавкое, хрупкое вещество-полупроводник. Химически инертен при обычных условиях из-за оксидной пленки, но при нагревании реагирует со многими веществами, проявляя и окислительные, и восстановительные свойства. Наиболее характерная степень окисления +4.

2. Дополните текст. ...

Пласт земли, горная порода содержат (30% Si по массе): $K_2O \cdot Al_2O_3 \cdot 6SiO_2$ (полевой шпат), $SiO_2$ встречается в виде кварца. В природе кремний занимает второе место по распространённости в земной коре после кислорода. Кремний встречается в виде соединений ($SiO_2$ - песок, $SiH_4$ - силан).

Ответ: ...$SiO_2$ встречается в виде кварца. В природе кремний занимает второе место. Кремний встречается в виде соединений ($SiO_2$ - песок, $SiH_4$ - силан).

3. Определите число протонов и нейтронов в следующих изотопах кремния: $^{28}Si$, $^{29}Si$, $^{30}Si$.

Число протонов в ядре атома химического элемента равно его порядковому номеру в Периодической системе. Для кремния (Si) порядковый номер равен 14. Следовательно, во всех изотопах кремния число протонов равно 14.

Число нейтронов (N) в ядре можно найти, вычтя число протонов (Z) из массового числа (A), которое указывается в верхнем левом индексе: $N = A - Z$.

- Для изотопа $^{28}Si$: число протонов $Z = 14$, число нейтронов $N = 28 - 14 = 14$.

- Для изотопа $^{29}Si$: число протонов $Z = 14$, число нейтронов $N = 29 - 14 = 15$.

- Для изотопа $^{30}Si$: число протонов $Z = 14$, число нейтронов $N = 30 - 14 = 16$.

Ответ: В $^{28}Si$: 14 протонов и 14 нейтронов. В $^{29}Si$: 14 протонов и 15 нейтронов. В $^{30}Si$: 14 протонов и 16 нейтронов.

4. Укажите направление смещения электронной пары и определите степень окисления кремния в силане ($SiH_4$) и кремнеземе ($SiO_2$).

Направление смещения электронной пары и степень окисления определяются на основе сравнения электроотрицательностей (ЭО) связанных атомов. Электроотрицательности элементов: ЭО(Si) ≈ 1.90, ЭО(H) ≈ 2.20, ЭО(O) ≈ 3.44.

В силане ($SiH_4$): Электроотрицательность водорода (2.20) немного выше, чем у кремния (1.90). Поэтому общие электронные пары в связях Si-H смещены к атомам водорода. Водороду приписывают степень окисления -1. Так как молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Пусть степень окисления кремния равна x:

$x + 4 \cdot (-1) = 0 \implies x = +4$.

Степень окисления кремния в силане равна +4.

В кремнеземе ($SiO_2$): Электроотрицательность кислорода (3.44) значительно выше, чем у кремния (1.90). Поэтому общие электронные пары в связях Si-O смещены к атомам кислорода. Кислород, как более электроотрицательный элемент, имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления кремния равна y:

$y + 2 \cdot (-2) = 0 \implies y = +4$.

Степень окисления кремния в кремнеземе равна +4.

Ответ: В силане ($SiH_4$) электронные пары смещены к атомам водорода, степень окисления кремния +4. В кремнеземе ($SiO_2$) электронные пары смещены к атомам кислорода, степень окисления кремния +4.

5. Назовите основность кремниевой кислоты. Как называются соли кремниевой кислоты?

Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) является очень слабой кислотой. В её молекуле содержатся два атома водорода, которые способны замещаться на атомы металла при образовании солей. Число таких атомов водорода определяет основность кислоты. Следовательно, кремниевая кислота является двухосновной.

Соли кремниевой кислоты носят общее название силикаты. Например, силикат натрия $Na_2SiO_3$, силикат кальция $CaSiO_3$.

Ответ: Кремниевая кислота — двухосновная. Соли кремниевой кислоты называются силикатами.

6. Что такое жидкое стекло?

Жидкое стекло — это общее название для вязких водных растворов силикатов натрия ($Na_2SiO_3$) и калия ($K_2SiO_3$). Его также называют силикатным клеем. При высыхании на воздухе (в результате испарения воды и реакции с углекислым газом) жидкое стекло образует твёрдый стекловидный материал. Оно используется как клей для бумаги, картона и стекла, компонент жаростойких замазок и бетонов, а также для пропитки тканей и древесины с целью придания им огнеупорных свойств.

Ответ: Жидкое стекло — это концентрированный водный раствор силикатов натрия и/или калия.

7. Напишите формулу обыкновенного стекла.

Обыкновенное, или оконное (натрий-кальциевое), стекло не является индивидуальным химическим соединением с постоянным составом, а представляет собой переохлажденный расплав (аморфное вещество). Его состав можно условно выразить формулой, в которую входят оксиды, использованные для его производства. Упрощенная формула обыкновенного стекла:

$Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$

Эта формула показывает, что на 1 моль оксида натрия и 1 моль оксида кальция приходится 6 моль диоксида кремния.

Ответ: $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$.