Страница 103 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Дано:

Решение:

5. $SiO_2$ — кислотный оксид, но $SiO_2 + H_2O \neq$

1)

$SiO_2 + Na_2O \overset{t}{=}$

2)

$SiO_2 + KOH \overset{t}{=}$

3)

$SiO_2 + CaCO_3 \overset{t}{=}$

5. $SiO_2$ — кислотный оксид, но $SiO_2 + H_2O \neq$

Решение

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$), или кремнезём, является кислотным оксидом. Он имеет атомную кристаллическую решётку, что обуславливает его тугоплавкость и нерастворимость в воде. В отличие от большинства кислотных оксидов, он не реагирует с водой, но проявляет все остальные свойства кислотных оксидов: реагирует с основными оксидами, щелочами и солями летучих кислот при нагревании (сплавлении).

1) $SiO_2 + Na_2O \xrightarrow{t} =$

При сплавлении кислотного оксида кремния(IV) с основным оксидом натрия ($Na_2O$) происходит реакция соединения, в результате которой образуется соль — силикат натрия ($Na_2SiO_3$). Уравнение реакции сбалансировано.

Ответ: $SiO_2 + Na_2O \xrightarrow{t} Na_2SiO_3$.

2) $SiO_2 + KOH \xrightarrow{t} =$

Оксид кремния(IV) реагирует со щелочами (в данном случае с гидроксидом калия $KOH$) при сплавлении. В результате реакции образуется соль (силикат калия, $K_2SiO_3$) и вода ($H_2O$). Для составления правильного уравнения реакции необходимо расставить коэффициенты.

Ответ: $SiO_2 + 2KOH \xrightarrow{t} K_2SiO_3 + H_2O$.

3) $SiO_2 + CaCO_3 \xrightarrow{t} =$

Оксид кремния(IV) является нелетучим оксидом, поэтому при высокой температуре он способен вытеснять летучие оксиды из их солей. Карбонат кальция ($CaCO_3$) является солью угольной кислоты, которой соответствует летучий оксид углерода(IV) ($CO_2$). При сплавлении оксида кремния с карбонатом кальция образуется силикат кальция ($CaSiO_3$) и выделяется углекислый газ. Эта реакция лежит в основе производства стекла.

Ответ: $SiO_2 + CaCO_3 \xrightarrow{t} CaSiO_3 + CO_2\uparrow$.

6. H₂SiO₃ получают из растворимого стекла — силикатов натрия и калия:

$SiO_3^{2-} + 2H^+ = H_2SiO_3 \downarrow$

Напишите соответствующие молекулярные уравнения:

Решение

В задании дано сокращенное ионное уравнение, описывающее получение кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$) из растворимых силикатов (натрия и калия) при действии на них кислот. Чтобы написать молекулярные уравнения, нужно использовать формулы конкретных солей — силиката натрия ($Na_2SiO_3$) и силиката калия ($K_2SiO_3$) — и какой-либо сильной кислоты, например, соляной ($HCl$) или серной ($H_2SO_4$), которая является источником катионов водорода ($H^+$).

Молекулярное уравнение для силиката натрия

При взаимодействии раствора силиката натрия с соляной кислотой происходит реакция ионного обмена. Кремниевая кислота является очень слабой и нерастворимой, поэтому она выпадает в виде гелеобразного осадка. В растворе остаются ионы натрия и хлорид-ионы, образующие соль хлорид натрия.

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

Ответ: $Na_2SiO_3 + 2HCl = H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

Молекулярное уравнение для силиката калия

Аналогично, при взаимодействии силиката калия с кислотой (например, серной) образуется осадок кремниевой кислоты и растворимая соль сульфат калия. Серная кислота является двухосновной, поэтому для реакции требуется по одному молю каждого из реагентов.

$K_2SiO_3 + H_2SO_4 = H_2SiO_3 \downarrow + K_2SO_4$

Ответ: $K_2SiO_3 + H_2SO_4 = H_2SiO_3 \downarrow + K_2SO_4$

Часть II

1. Заполните схему «Области применения кремния», используя дополнительные источники информации.

$Si$

2. Сырьём для получения кремниевых кислот подберите схему (формулу):

$SiO_2 + H_2O = H_2SiO_3$

1. Кремний (Si) — это химический элемент, являющийся полупроводником, что определяет его ключевую роль во многих современных технологиях. Ниже представлены шесть основных областей применения кремния, которыми можно заполнить предложенную схему.

Электроника и микроэлектроника

Кремний высокой степени чистоты является основным материалом для производства полупроводниковых компонентов, составляющих основу всей современной электроники. Из него изготавливают транзисторы, диоды, микросхемы, процессоры и модули памяти для компьютеров, смартфонов и других электронных устройств.

Солнечная энергетика

Благодаря своим фотоэлектрическим свойствам, кремний является ключевым материалом для создания солнечных батарей (фотоэлементов). Кремниевые фотоэлектрические преобразователи улавливают солнечный свет и напрямую преобразуют его энергию в электричество, что делает кремний незаменимым в области возобновляемой энергетики.

Металлургия

В металлургической промышленности технический кремний используется в качестве важного компонента. Он применяется как раскислитель для удаления кислорода при выплавке стали, чугуна и цветных металлов, улучшая их качество. Также кремний является легирующей добавкой, например, в производстве силумина (сплава алюминия с кремнием), который отличается высокими литейными свойствами и прочностью.

Производство силиконов

Кремний служит сырьем для синтеза кремнийорганических полимеров — силиконов. Эти материалы обладают уникальным набором свойств: термостойкость, эластичность, гидрофобность и химическая инертность. Силиконы используются для изготовления каучуков, герметиков, смазок, клеев, медицинских имплантатов и кухонной утвари.

Производство керамики и абразивов

На основе кремния создают сверхтвердые и тугоплавкие материалы. Например, карбид кремния (SiC) используется как абразив для резки и шлифовки, а также для изготовления деталей, работающих при экстремально высоких температурах. Нитрид кремния (Si₃N₄) применяется в производстве высокопрочной технической керамики.

Химическая промышленность и оптика

Кремний используется для синтеза различных химических соединений, таких как силаны и хлорсиланы. Эти вещества являются промежуточными продуктами в процессе получения сверхчистого поликристаллического кремния для электроники. Кроме того, из диоксида кремния, полученного из кремнийсодержащего сырья, производят оптическое волокно для линий связи.

Ответ: В блоки схемы можно вписать следующие области применения кремния: 1. Электроника и микроэлектроника; 2. Солнечная энергетика; 3. Металлургия; 4. Производство силиконов; 5. Производство керамики и абразивов; 6. Химическая промышленность и оптика.