Номер 37, страница 91 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 9. Углерод, кремний и их соединения - номер 37, страница 91.

Условие.

37. Углерод и кремний являются аналогами, но их химические свойства немного различаются. Подтвердите это уравнениями соответствующих реакций.

Решение.

Решение 2.

Углерод ($C$) и кремний ($Si$) являются элементами-аналогами, так как они находятся в одной, IVA (14-й), группе Периодической системы. Это обуславливает сходство их химических свойств. Например, оба элемента являются восстановителями и реагируют с кислородом при нагревании, образуя высшие оксиды со степенью окисления +4:

$C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$

$Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2$

Тем не менее, химические свойства углерода и кремния имеют и значительные различия, обусловленные увеличением атомного радиуса и усилением металлических свойств при переходе от углерода к кремнию.

Одно из ключевых различий — их отношение к щелочам. Углерод не реагирует с водными растворами щелочей. Кремний же, в отличие от него, растворяется в концентрированных растворах щелочей, образуя силикат и водород:

$Si + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow$

Различно и их отношение к кислотам. Углерод инертен по отношению к кислотам-неокислителям (например, $HCl$). Кремний также устойчив к большинству кислот, однако он вступает в реакцию с плавиковой (фтороводородной) кислотой, что для углерода нехарактерно:

$Si + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2\uparrow$

Существенное различие наблюдается и в свойствах их высших оксидов. Оксид углерода(IV) ($CO_2$) — газ, состоящий из отдельных молекул. Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) — твёрдое тугоплавкое вещество с атомной кристаллической решёткой.

Также отличается способ получения их простейших водородных соединений. Метан ($CH_4$) можно получить прямым синтезом из простых веществ, тогда как силан ($SiH_4$) таким способом получить нельзя — кремний напрямую с водородом не реагирует. Силан получают косвенными методами.

Реакция прямого синтеза метана: $C + 2H_2 \xrightarrow{t, P, катализатор} CH_4$

Пример реакции получения силана: $Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4\uparrow$

Ответ: Различие в химических свойствах углерода и кремния подтверждается следующими реакциями, характерными для кремния, но не для углерода: реакция со щелочами ($Si + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow$) и с плавиковой кислотой ($Si + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2\uparrow$). Также различаются способы получения их гидридов: метан можно получить прямым синтезом из элементов ($C + 2H_2 \rightarrow CH_4$), а силан — нет.