Номер 40, 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 40, страница 91.

Условие.

40. Закончите уравнения возможных реакций, укажите условия их протекания.

а) $Si + NaOH + H_2O \to$

б) $C + NaOH + H_2O \to$

в) $CO_2 + H_2O \to$

г) $SiO_2 + H_2O \to$

д) $Si + HF \to$

е) $SiO_2 + HF \to$

ж) $Si + HCl \to$

з) $C + HF \to$

Решение.

Решение 2.

а) Si + NaOH + H₂O →

Кремний проявляет амфотерные свойства и реагирует с водными растворами щелочей. В результате окислительно-восстановительной реакции образуется силикат натрия и выделяется газообразный водород. Кремний окисляется от степени окисления 0 до +4, а водород из воды восстанавливается от +1 до 0.

Уравнение реакции: $Si + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow$

Условия: реакция протекает в концентрированном растворе щёлочи, обычно при нагревании.

Ответ: $Si + 2NaOH + H_2O \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow$

б) C + NaOH + H₂O →

Углерод, в отличие от своего аналога по группе кремния, является более инертным и не реагирует с водными растворами щелочей.

Ответ: Реакция не протекает.

в) CO₂ + H₂O →

Оксид углерода(IV) (углекислый газ) — это кислотный оксид, который обратимо взаимодействует с водой, образуя слабую двухосновную угольную кислоту. Реакция является обратимой, и в растворе устанавливается равновесие, смещённое влево, так как угольная кислота — вещество неустойчивое.

Уравнение реакции: $CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3$

Условия: обычные условия (растворение газа в воде).

Ответ: $CO_2 + H_2O \leftrightarrow H_2CO_3$

г) SiO₂ + H₂O →

Оксид кремния(IV) (кремнезём) также является кислотным оксидом, но из-за своей прочной атомной кристаллической решётки он нерастворим в воде и не реагирует с ней. Соответствующая ему кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) не может быть получена прямой реакцией оксида с водой.

Ответ: Реакция не протекает.

д) Si + HF →

Кремний не вытесняет водород из большинства кислот. Однако он реагирует с плавиковой (фтороводородной) кислотой. Это возможно благодаря тому, что образующийся фторид кремния $SiF_4$ немедленно реагирует с избытком $HF$, образуя очень устойчивый комплекс — гексафторокремниевую кислоту $H_2SiF_6$. Это смещает равновесие реакции вправо.

Уравнение реакции: $Si + 6HF \rightarrow H_2SiF_6 + 2H_2\uparrow$

Условия: реакция протекает с водным раствором плавиковой кислоты.

Ответ: $Si + 6HF \rightarrow H_2SiF_6 + 2H_2\uparrow$

е) SiO₂ + HF →

Оксид кремния(IV) реагирует с плавиковой кислотой. Эта уникальная реакция используется для травления стекла, так как стекло в основном состоит из $SiO_2$. В зависимости от соотношения реагентов, могут образовываться разные продукты.

1. При недостатке $HF$ или в газовой фазе образуется газообразный тетрафторид кремния: $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2O$

2. В избытке (концентрированном) водного раствора $HF$ образуется растворимая гексафторокремниевая кислота: $SiO_2 + 6HF \rightarrow H_2SiF_6 + 2H_2O$

Условия: реакция протекает при контакте оксида кремния с водным раствором или газообразным фтороводородом при обычных условиях.

Ответ: $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2O$ или $SiO_2 + 6HF \rightarrow H_2SiF_6 + 2H_2O$

ж) Si + HCl →

В водном растворе соляной кислоты реакция не идёт, так как кремний стоит в ряду активности металлов правее водорода и не образует с хлорид-ионами устойчивых комплексов. Однако при высокой температуре кремний реагирует с газообразным хлороводородом, образуя трихлорсилан (важный продукт в производстве чистого кремния).

Уравнение реакции в газовой фазе: $Si + 3HCl \xrightarrow{250-300^\circ C} SiHCl_3 + H_2\uparrow$

Условия: температура 250-300°C.

Ответ: В водном растворе реакция не протекает. В газовой фазе при нагревании: $Si + 3HCl \xrightarrow{t} SiHCl_3 + H_2\uparrow$

з) C + HF →

Углерод — химически инертное вещество, которое не реагирует с кислотами-неокислителями, такой как плавиковая кислота.

Ответ: Реакция не протекает.