Страница 104 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

2. Заполните схему «Области применения асбеста», используя дополнительные источники информации.

Асбест

1. Строение

Диоксидные

1)

2)

3)

4)

Силикаты

1) $O_2 + SiO_2$

2) НОН

содержит

3) $SiO_2 + CO_2$

4) $SiO_2 \cdot H_2O$

не сод

Строительство
В строительной отрасли асбест используется для производства широкого спектра материалов. Наиболее известные — это асбестоцементные изделия, такие как кровельный шифер и напорные/безнапорные трубы. Также он применяется в качестве компонента для тепло- и звукоизоляционных плит, огнезащитных обмазок, штукатурок и герметиков благодаря своей негорючести и низкой теплопроводности.

Ответ: Строительство.

Машиностроение и автомобильная промышленность
Благодаря высокой термостойкости и фрикционным свойствам, асбест является ключевым компонентом в производстве тормозных колодок, дисков сцепления и различных уплотнительных прокладок для двигателей и других механизмов, работающих в условиях высоких температур и трения.

Ответ: Машиностроение и автомобильная промышленность.

Теплоэнергетика
Асбест используется как высокоэффективный теплоизоляционный материал для обмуровки котлов, изоляции паропроводов, турбин и другого энергетического оборудования. Асбестовый картон, шнуры и ткани применяются для уплотнения соединений и защиты от высоких температур.

Ответ: Теплоэнергетика.

Производство огнезащитных изделий и тканей
Из асбестового волокна изготавливают специальные ткани, нити и шнуры, которые не горят и выдерживают высокие температуры. Из этих материалов шьют защитную одежду для пожарных, металлургов, сварщиков, а также изготавливают противопожарные полотна и завесы.

Ответ: Производство огнезащитных изделий и тканей.

Химическая промышленность
Асбест применяется в качестве фильтрующего материала, устойчивого к воздействию агрессивных химических сред (кислот, щелочей). Также его используют как наполнитель в производстве пластмасс, смол и резинотехнических изделий для повышения их прочности, износостойкости и термостойкости.

Ответ: Химическая промышленность.

Авиационная и ракетно-космическая промышленность
В этой высокотехнологичной сфере асбест используется в составе теплозащитных покрытий, которые предохраняют конструкции летательных аппаратов от перегрева при входе в атмосферу или при работе двигателей. Также он применяется в виде уплотнений и изоляции в различных системах.

Ответ: Авиационная и ракетно-космическая промышленность.

3. Составьте уравнения реакций, соответствующих следующей схеме:

$Si$ → $Mg_2Si$ → $SiH_4$ → $SiO_2$ → $Na_2SiO_3$ → $H_2SiO_3$ → $SiO_2$

1)

2)

3)

4)

5)

6)

Решение

1) Для получения силицида магния ( $Mg_2Si$ ) из кремния ( $Si$ ) необходимо провести реакцию прямого соединения кремния с активным металлом магнием при сильном нагревании.
Ответ: $2Mg + Si \xrightarrow{t} Mg_2Si$

2) Силан ( $SiH_4$ ), летучее водородное соединение кремния, получают из силицида магния ( $Mg_2Si$ ) в результате реакции ионного обмена с кислотой, например, с соляной кислотой ( $HCl$ ).
Ответ: $Mg_2Si + 4HCl \rightarrow SiH_4 \uparrow + 2MgCl_2$

3) Диоксид кремния ( $SiO_2$ ) образуется в результате горения силана ( $SiH_4$ ) в кислороде. Силан самопроизвольно воспламеняется на воздухе.
Ответ: $SiH_4 + 2O_2 \rightarrow SiO_2 + 2H_2O$

4) Силикат натрия ( $Na_2SiO_3$ ) можно получить из диоксида кремния ( $SiO_2$ ), который проявляет кислотные свойства, при его реакции со щелочью, такой как гидроксид натрия ( $NaOH$ ), обычно при сплавлении.
Ответ: $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$

5) Кремниевая кислота ( $H_2SiO_3$ ) является очень слабой и нерастворимой в воде, поэтому ее можно вытеснить из раствора ее соли (силиката натрия $Na_2SiO_3$ ) действием более сильной кислоты, например, соляной ( $HCl$ ). Кремниевая кислота выпадает в виде гелеобразного осадка.
Ответ: $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

6) При нагревании кремниевая кислота ( $H_2SiO_3$ ) легко разлагается (дегидратируется) на диоксид кремния ( $SiO_2$ ) и воду.
Ответ: $H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

4. Силикагель — это

Применяется как [ ][ ][ ][ ][ ][ ][ ][ ].

Силикагель — это высушенный гель, который образуется из концентрированных растворов кремниевых кислот. По своему химическому составу это аморфная форма диоксида кремния ($SiO_2$) с переменным содержанием воды, поэтому его общую формулу часто записывают как $SiO_2 \cdot nH_2O$. Ключевой особенностью силикагеля является его высокопористая структура, состоящая из микроскопических пор, что обеспечивает очень большую площадь внутренней поверхности.

Благодаря этой особенности силикагель является высокоэффективным адсорбентом — веществом, способным поглощать своей поверхностью различные вещества, в первую очередь, пары воды. Поэтому он применяется как поглотитель (слово из 11 букв, идеально подходящее для заполнения клеток в задании). Его наиболее известное применение — в качестве осушителя для контроля влажности и защиты от сырости различных товаров, таких как обувь, сумки, электроника и фармацевтические препараты. Кроме того, силикагель используется в хроматографии для разделения и анализа смесей, а также как носитель для катализаторов в химической промышленности.

Ответ: Силикагель — это высушенный гель кремниевой кислоты. Применяется как поглотитель.

5. Дополните схему. Расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

$Si + HNO_3 = SiO_2 + NO_2 + \text{_____}$

Дополните схему.

В левой части уравнения (реагенты) находятся атомы кремния (Si), водорода (H), азота (N) и кислорода (O). В правой части в уже указанных продуктах ($SiO_2$ и $NO_2$) присутствуют атомы кремния, азота и кислорода. Атомы водорода из азотной кислоты ($HNO_3$) должны войти в состав еще одного продукта. В реакциях с кислотами-окислителями таким продуктом, как правило, является вода ($H_2O$).

Следовательно, полная схема реакции выглядит так:

$Si + HNO_3 \rightarrow SiO_2 + NO_2 + H_2O$

Расставьте коэффициенты с помощью метода электронного баланса.

1. Определяем степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$\stackrel{0}{Si} + H\stackrel{+1}{}\stackrel{+5}{N}\stackrel{-2}{O_3} \rightarrow \stackrel{+4}{Si}\stackrel{-2}{O_2} + \stackrel{+4}{N}\stackrel{-2}{O_2} + \stackrel{+1}{H_2}\stackrel{-2}{O}$

Изменяют степени окисления кремний (с 0 до +4, окисляется) и азот (с +5 до +4, восстанавливается).

2. Составляем электронный баланс, чтобы уравнять число отданных и принятых электронов:

$\stackrel{0}{Si} - 4e^- \rightarrow \stackrel{+4}{Si}$ | 1 | процесс окисления, Si - восстановитель

$\stackrel{+5}{N} + 1e^- \rightarrow \stackrel{+4}{N}$ | 4 | процесс восстановления, $N^{+5}$ (в $HNO_3$) - окислитель

Наименьшее общее кратное для отданных (4) и принятых (1) электронов равно 4. Полученные множители (1 и 4) являются стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции.

3. Подставляем коэффициенты в уравнение. Ставим коэффициент 1 перед веществами, содержащими кремний ($Si$ и $SiO_2$), и коэффициент 4 — перед веществами, содержащими азот ($HNO_3$ и $NO_2$). Коэффициент 1 обычно не пишется.

$Si + 4HNO_3 \rightarrow SiO_2 + 4NO_2 + H_2O$

4. Уравниваем количество атомов водорода. В левой части в $4HNO_3$ содержится 4 атома водорода. Чтобы получить 4 атома водорода в правой части, ставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

$Si + 4HNO_3 \rightarrow SiO_2 + 4NO_2 + 2H_2O$

5. Проверяем баланс атомов кислорода для контроля:

Слева: в $4HNO_3$ содержится $4 \times 3 = 12$ атомов кислорода.

Справа: в $SiO_2$ — 2 атома, в $4NO_2$ — $4 \times 2 = 8$ атомов, в $2H_2O$ — 2 атома. Сумма: $2 + 8 + 2 = 12$ атомов кислорода.

Количество всех атомов в левой и правой частях уравнения равно. Коэффициенты расставлены верно.

Ответ: $Si + 4HNO_3 = SiO_2 + 4NO_2 + 2H_2O$.