Страница 115 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Кремний может взаимодействовать

1) с платиной

2) с гидроксидом калия

3) с водой

4) с хлоридом натрия

5) с серой

Решение

Для того чтобы определить, с какими из предложенных веществ может взаимодействовать кремний, необходимо рассмотреть его химические свойства и проанализировать каждую из предложенных реакций.

1) с платиной

Кремний ($Si$) способен реагировать с металлами при высокой температуре, образуя соединения, называемые силицидами. Платина ($Pt$), хотя и является благородным (малоактивным) металлом, может образовывать с кремнием силицид платины ($PtSi$) при сплавлении. Эта реакция требует высоких температур.

2) с гидроксидом калия

Кремний проявляет кислотные (амфотерные) свойства и активно реагирует с водными растворами щелочей, в том числе с гидроксидом калия ($KOH$). Эта реакция протекает в растворе, часто при небольшом нагревании, с образованием силиката калия ($K_2SiO_3$) и выделением водорода ($H_2$).

$Si + 2KOH + H_2O \rightarrow K_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow$

Это одна из ключевых и наиболее характерных химических реакций кремния.

3) с водой

В обычных условиях кремний покрыт прочной и химически инертной оксидной плёнкой ($SiO_2$), которая защищает его от взаимодействия с водой ($H_2O$). Реакция становится возможной только при высокой температуре (800–900°C), когда кремний реагирует с водяным паром.

$Si + 2H_2O_{(пар)} \xrightarrow{t^{\circ}C} SiO_2 + 2H_2 \uparrow$

4) с хлоридом натрия

Хлорид натрия ($NaCl$) – это соль, образованная сильным основанием (NaOH) и сильной кислотой (HCl). Данное соединение химически очень устойчиво. Кремний не способен вступать в реакцию замещения ни с натрием, ни с хлором в этом соединении. Взаимодействие в обычных условиях невозможно.

5) с серой

Как типичный неметалл, кремний может реагировать с другими неметаллами. Реакция с серой ($S$) происходит, но только при сильном нагревании (температура выше 600°C). В результате этого взаимодействия образуется дисульфид кремния ($SiS_2$).

$Si + 2S \xrightarrow{t^{\circ}C} SiS_2$

Таким образом, из всех предложенных вариантов кремний не реагирует только с хлоридом натрия. Взаимодействие с платиной, водой (в виде пара) и серой возможно, но требует жёстких условий (высокой температуры). Реакция с гидроксидом калия является наиболее показательной, протекает в наиболее мягких условиях (в водном растворе) и часто используется для демонстрации химических свойств кремния. Поэтому в рамках задания с выбором одного ответа, этот вариант является наиболее корректным.

Ответ: 2) с гидроксидом калия.

9. Установите соответствие между материалом и его характеристикой.

МАТЕРИАЛ

А) стекло

Б) цемент

В) фарфор

ХАРАКТЕРИСТИКА

1) при добавлении к нему песка или щебня получают бетон

2) вид керамики непористого строения

3) его получают сплавлением смеси соды, песка и известняка

4) бывает оконным, бутылочным, оптическим, хрустальным

А) стекло. Стекло, в частности самое распространенное — силикатное, получают путем сплавления смеси кварцевого песка ($SiO_2$), соды ($Na_2CO_3$) и известняка ($CaCO_3$). Эта характеристика (3) точно описывает основной способ производства данного материала. Характеристика (4) также верна, но она описывает различные виды и применения стекла, в то время как характеристика (3) является более фундаментальной, описывая его состав и способ получения.
Ответ: 3.

Б) цемент. Цемент — это гидравлическое вяжущее вещество. При смешивании с водой, а также с заполнителями, такими как песок и щебень, он образует бетонную смесь, которая со временем твердеет, превращаясь в бетон. Таким образом, характеристика (1) прямо указывает на основное применение цемента и его роль в получении бетона.
Ответ: 1.

В) фарфор. Фарфор является разновидностью тонкой керамики. Его отличительные свойства — это высокая плотность, прочность и отсутствие пористости (он водо- и газонепроницаем) благодаря спеканию при высокой температуре. Это описание полностью соответствует характеристике (2).
Ответ: 2.

10. Некоторые природные минералы на основе оксида кремния содержат в своём составе оксиды алюминия и щелочных металлов. К таким минералам относится слюда, состав которой выражается формулой $K_4H_4Al_6Si_6O_{25}$. Выразите состав слюды в виде оксидов по образцу, приведённому в таблице для каолина.

МинералЭмпирическая формулаФормула минерала в виде оксидов

Каолин $Al_2H_4Si_2O_9$ $Al_2O_3 \cdot 2SiO_2 \cdot 2H_2O$

Слюда

Дано:

Эмпирическая формула слюды: $K_4H_4Al_6Si_6O_{25}$

Пример для каолина: $Al_2H_4Si_2O_9 \rightarrow Al_2O_3 \cdot 2SiO_2 \cdot 2H_2O$

Найти:

Выразить состав слюды в виде оксидов.

Решение:

Чтобы представить формулу минерала в виде оксидов, необходимо мысленно сгруппировать атомы элементов в соответствующие им оксиды. Для слюды с эмпирической формулой $K_4H_4Al_6Si_6O_{25}$ мы имеем следующие элементы и их оксиды:

• Калий (K) образует оксид калия $K_2O$.
• Алюминий (Al) образует оксид алюминия $Al_2O_3$.
• Кремний (Si) образует оксид кремния(IV) $SiO_2$.
• Водород (H) вместе с кислородом образует воду $H_2O$, которую также принято указывать в формуле минерала.

Теперь произведем расчет стехиометрических коэффициентов для каждого оксида, исходя из количества атомов в эмпирической формуле $K_4H_4Al_6Si_6O_{25}$:

1. Из 4 атомов калия (K) можно составить $4 / 2 = 2$ формульные единицы оксида калия: $2K_2O$.

2. Из 6 атомов алюминия (Al) можно составить $6 / 2 = 3$ формульные единицы оксида алюминия: $3Al_2O_3$.

3. Из 6 атомов кремния (Si) можно составить 6 формульных единиц оксида кремния: $6SiO_2$.

4. Из 4 атомов водорода (H) можно составить $4 / 2 = 2$ молекулы воды: $2H_2O$.

Проверим общее количество атомов кислорода, которое ушло на образование оксидов:

В $2K_2O$: $2 \times 1 = 2$ атома O.

В $3Al_2O_3$: $3 \times 3 = 9$ атомов O.

В $6SiO_2$: $6 \times 2 = 12$ атомов O.

В $2H_2O$: $2 \times 1 = 2$ атома O.

Суммарное количество атомов кислорода: $2 + 9 + 12 + 2 = 25$.

Это количество совпадает с количеством атомов кислорода в исходной эмпирической формуле $K_4H_4Al_6Si_6O_{25}$, значит, преобразование выполнено верно.

Запишем формулу слюды в виде оксидов, располагая их в традиционном порядке: оксиды щелочных металлов, амфотерные оксиды, кислотные оксиды, вода.

Ответ: $2K_2O \cdot 3Al_2O_3 \cdot 6SiO_2 \cdot 2H_2O$.