Страница 120 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Силан можно получить взаимодействием веществ, формулы ко-торых

1) $Si$ и $H_2$

2) $Si$ и $HF$

3) $Mg_2Si$ и $HCl$

4) $K_2SiO_3$ и $H_2SO_4$

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать химические свойства предложенных веществ и возможность образования силана ($SiH_4$) в результате их взаимодействия. Силан — это ковалентное соединение кремния с водородом.

1) Si и H₂

Прямая реакция между кремнием и водородом ($Si + 2H_2 \rightarrow SiH_4$) возможна, но требует очень жестких условий (высокие температура и давление) и дает низкий выход продукта. В стандартных лабораторных условиях эта реакция не протекает, поэтому данный способ не является общепринятым методом получения силана.

2) Si и HF

Кремний реагирует с плавиковой (фтороводородной) кислотой, но при этом образуется тетрафторид кремния и водород, а не силан. Уравнение реакции: $Si + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2\uparrow$. Следовательно, этот вариант не подходит.

3) Mg₂Si и HCl

Это классический лабораторный метод получения силана. Силициды активных металлов, такие как силицид магния ($Mg_2Si$), являются ионными или ионно-ковалентными соединениями и легко разлагаются кислотами (например, соляной кислотой $HCl$) с образованием силана и соответствующей соли. Реакция обмена протекает по следующему уравнению: $Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4\uparrow$ В результате реакции выделяется газообразный силан. Этот вариант является правильным.

4) K₂SiO₃ и H₂SO₄

При взаимодействии силиката калия ($K_2SiO_3$) с более сильной серной кислотой ($H_2SO_4$) происходит реакция обмена, в результате которой образуется нерастворимая кремниевая кислота ($H_2SiO_3$), выпадающая в осадок, и сульфат калия ($K_2SO_4$), а не силан. Уравнение реакции: $K_2SiO_3 + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2SiO_3\downarrow$ Этот способ не приводит к получению силана.

Таким образом, единственным верным способом получения силана из предложенных вариантов является взаимодействие силицида магния с соляной кислотой.

Ответ: 3

6. Выберите утверждение, справедливое для солей кремниевой кислоты.

1) Эти соли называют силицидами.

2) Большинство этих солей растворимо в воде.

3) Эти соли взаимодействуют с сильными кислотами.

4) Эти соли отсутствуют в природе.

Решение:

Рассмотрим каждое из предложенных утверждений о солях кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$), которые называются силикатами.

1) Эти соли называют силицидами.

Это утверждение неверно. Соли кремниевой кислоты носят название силикаты. Силициды же являются бинарными соединениями кремния с металлами, где кремний проявляет отрицательную степень окисления, например, силицид магния $Mg_2Si$.

2) Большинство этих солей растворимо в воде.

Это утверждение неверно. Кремниевая кислота является нерастворимой, и подавляющее большинство её солей (силикатов) также нерастворимы в воде. Исключение составляют только силикаты щелочных металлов, таких как натрий ($Na_2SiO_3$) и калий ($K_2SiO_3$). Поскольку это лишь малая часть всех возможных силикатов, утверждение о «большинстве» является ложным.

3) Эти соли взаимодействуют с сильными кислотами.

Это утверждение верно. Силикаты — это соли очень слабой кислоты. Согласно общему правилу, более сильные кислоты вытесняют более слабые из их солей. Сильные кислоты (например, соляная $HCl$, серная $H_2SO_4$) легко реагируют с растворами силикатов, в результате чего образуется нерастворимая кремниевая кислота, которая выпадает в осадок в виде геля. Эта реакция является качественной на силикат-ион. Пример реакции:

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

Таким образом, силикаты действительно взаимодействуют с сильными кислотами.

4) Эти соли отсутствуют в природе.

Это утверждение неверно. Напротив, силикаты являются самым распространенным классом минералов. Они составляют более 90% массы земной коры. К природным силикатам относятся полевые шпаты, слюды, глины, асбест, тальк и многие другие горные породы и минералы.

Проанализировав все варианты, мы приходим к выводу, что единственное верное утверждение находится под номером 3.

Ответ: 3

7. Верны ли следующие суждения о продукции силикатной промышленности?

А. Кирпич, черепица, цемент — продукция силикатной промышленности.

Б. Фаянс — продукт силикатной промышленности, вид непрозрачной керамики с пористой структурой.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Для выбора правильного ответа проанализируем каждое утверждение.

А. Кирпич, черепица, цемент — продукция силикатной промышленности.

Силикатная промышленность объединяет производства, основанные на переработке природных силикатов и других минеральных соединений. К ней относятся производство стекла, керамики и вяжущих материалов.

Кирпич и черепица — это виды строительной керамики. Их получают обжигом глин, которые являются алюмосиликатами. Следовательно, это продукция силикатной промышленности.

Цемент — это вяжущий материал, получаемый высокотемпературным обжигом смеси известняка и глины. Его основные компоненты — силикаты кальция (например, $3CaO \cdot SiO_2$ и $2CaO \cdot SiO_2$). Это также ключевой продукт силикатной промышленности.

Таким образом, суждение А полностью верно.

Б. Фаянс — продукт силикатной промышленности, вид непрозрачной керамики с пористой структурой.

Фаянс — это вид тонкой керамики. Его изготавливают из смесей белой глины (каолина), кварцевого песка и других силикатных компонентов путем обжига. Это означает, что фаянс является продуктом силикатной промышленности.

Описание свойств фаянса также корректно. В отличие от фарфора, обожженный фаянс (черепок) имеет мелкопористую структуру, из-за чего он впитывает влагу. Также он непрозрачен. Эти свойства отличают его от плотного, стекловидного и часто полупрозрачного фарфора.

Таким образом, суждение Б также является верным.

Поскольку оба суждения, А и Б, верны, правильным является вариант ответа, который подтверждает истинность обоих суждений.

Ответ: 3

8. Оксид кремния(IV) взаимодействует

1) с оксидом кальция

2) с оксидом серы(VI)

3) с карбонатом натрия

4) с хлоридом кальция

5) с водой

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) — это кислотный оксид с атомной кристаллической решёткой, что определяет его химические свойства: тугоплавкость, нерастворимость в воде и химическую инертность при обычных условиях. Рассмотрим его взаимодействие с предложенными веществами.

1) с оксидом кальция

Оксид кремния(IV), как кислотный оксид, реагирует с основными оксидами, к которым относится оксид кальция ($CaO$). Реакция происходит при нагревании (сплавлении) и приводит к образованию соли — силиката кальция.
Уравнение реакции: $SiO_2 + CaO \xrightarrow{t} CaSiO_3$

Ответ: взаимодействие возможно.

2) с оксидом серы(VI)

Оксид серы(VI) ($SO_3$) также является кислотным оксидом. Два кислотных оксида, как правило, не вступают в реакцию друг с другом, так как оба проявляют кислотные свойства.

Ответ: взаимодействие невозможно.

3) с карбонатом натрия

Оксид кремния(IV) является ангидридом слабой, но нелетучей кремниевой кислоты. Карбонат натрия ($Na_2CO_3$) — это соль летучей угольной кислоты (её ангидрид $CO_2$ — газ). При высокой температуре нелетучий оксид кремния способен вытеснять летучий оксид углерода(IV) из его солей. Эта реакция является основой производства силикатного стекла.
Уравнение реакции: $SiO_2 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + CO_2 \uparrow$

Ответ: взаимодействие возможно.

4) с хлоридом кальция

Хлорид кальция ($CaCl_2$) — это соль, образованная сильной соляной кислотой ($HCl$). Оксид кремния(IV) является ангидридом очень слабой кислоты, поэтому он не может вытеснить сильную кислоту из её соли.

Ответ: взаимодействие невозможно.

5) с водой

Оксид кремния(IV) не реагирует с водой. Это связано с его строением: прочная атомная кристаллическая решётка препятствует взаимодействию. Кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$) получают косвенным путём, например, действием кислот на растворы силикатов.

Ответ: взаимодействие невозможно.

9. Установите соответствие между веществом и его характеристикой.

ВЕЩЕСТВО

ХАРАКТЕРИСТИКА

А) кремний

Б) слюда

В) оксид кремния(IV)

1) кристаллическое вещество с металлическим блеском и полупроводниковыми свойствами

2) минерал волокнистого строения

3) минерал слоистого строения

4) одна из его разновидностей — горный хрусталь

Решение

Для установления соответствия необходимо проанализировать свойства каждого вещества из списка А-В и сопоставить их с предложенными характеристиками 1-4.

А) кремний

Кремний ($Si$) — это химический элемент, неметалл. В своей кристаллической форме он представляет собой твёрдое, хрупкое вещество с выраженным металлическим блеском. Ключевым свойством кристаллического кремния является его способность проводить электрический ток лучше, чем диэлектрики, но хуже, чем металлы, то есть он является полупроводником. Эта характеристика полностью совпадает с описанием в пункте 1.

Ответ: 1

Б) слюда

Слюда представляет собой группу водных алюмосиликатов сложного состава. Главной отличительной чертой всех слюд является их ярко выраженная слоистая кристаллическая структура. Благодаря этому слюда легко расщепляется на тончайшие, гибкие и упругие листы. Эта особенность соответствует описанию в пункте 3.

Ответ: 3

В) оксид кремния(IV)

Оксид кремния(IV), химическая формула которого $SiO_2$, в природе встречается в виде минерала кварца и его разновидностей. Одной из таких разновидностей является горный хрусталь — это бесцветные и прозрачные кристаллы кварца. Таким образом, утверждение в пункте 4 является верной характеристикой для оксида кремния(IV).

Ответ: 4