Номер 42, 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 42, страница 91.

Условие.

42. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

а) $силицид\ магния \rightarrow силан \rightarrow диоксид\ кремния \rightarrow силикат\ кальция \rightarrow сульфат\ кальция \rightarrow гидросульфат\ кальция \rightarrow сульфат\ кальция$

б) $кремнезём \rightarrow кремний \rightarrow силикат\ калия \rightarrow кремниевая\ кислота \rightarrow диоксид\ кремния$

в) $кремний \rightarrow силицид\ кальция \rightarrow силан \rightarrow диоксид\ кремния \rightarrow силикат\ натрия \rightarrow силикат\ кальция \rightarrow диоксид\ кремния$

Решение.

Решение 2.

а) 1. Получение силана ($SiH_4$) из силицида магния ($Mg_2Si$) взаимодействием с соляной кислотой. Силициды активных металлов гидролизуются кислотами с выделением силана.

$Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4 \uparrow$

2. Получение диоксида кремния ($SiO_2$) путем сжигания силана в кислороде. Силан самовоспламеняется на воздухе.

$SiH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t} SiO_2 + 2H_2O$

3. Получение силиката кальция ($CaSiO_3$) сплавлением кислотного оксида кремния ($SiO_2$) с солью более слабой и летучей угольной кислоты (карбонатом кальция).

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

4. Получение сульфата кальция ($CaSO_4$) из силиката кальция. Сильная серная кислота вытесняет слабую кремниевую кислоту из ее соли. Оба продукта выпадают в осадок.

$CaSiO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + H_2SiO_3 \downarrow$

5. Превращение сульфата кальция в гидросульфат кальция ($Ca(HSO_4)_2$) происходит при действии избытка концентрированной серной кислоты.

$CaSO_4 + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow Ca(HSO_4)_2$

6. Превращение кислой соли (гидросульфата) в среднюю соль (сульфат) путем нейтрализации основанием.

$Ca(HSO_4)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaSO_4 \downarrow + 2H_2O$

Ответ:

$Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4 \uparrow$

$SiH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t} SiO_2 + 2H_2O$

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

$CaSiO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + H_2SiO_3 \downarrow$

$CaSO_4 + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow Ca(HSO_4)_2$

$Ca(HSO_4)_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2CaSO_4 \downarrow + 2H_2O$

б) 1. Получение кремния ($Si$) из кремнезёма ($SiO_2$) путем восстановления активным металлом, например, магнием (магнийтермия), при высокой температуре.

$SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO$

2. Получение силиката калия ($K_2SiO_3$) при реакции кремния с водным раствором щёлочи при нагревании. Кремний проявляет кислотные свойства.

$Si + 2KOH + H_2O \xrightarrow{t} K_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow$

3. Получение кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$) из раствора ее соли (силиката калия) действием более сильной кислоты, которая вытесняет кремниевую кислоту в виде осадка.

$K_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2SiO_3 \downarrow$

4. Получение диоксида кремния ($SiO_2$) термическим разложением (прокаливанием) неустойчивой кремниевой кислоты.

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

Ответ:

$SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO$

$Si + 2KOH + H_2O \xrightarrow{t} K_2SiO_3 + 2H_2 \uparrow$

$K_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2SiO_3 \downarrow$

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

в) 1. Получение силицида кальция ($Ca_2Si$) прямым взаимодействием кремния с кальцием при нагревании.

$Si + 2Ca \xrightarrow{t} Ca_2Si$

2. Получение силана ($SiH_4$) из силицида кальция при реакции с кислотой (аналогично п. а).

$Ca_2Si + 4HCl \rightarrow 2CaCl_2 + SiH_4 \uparrow$

3. Получение диоксида кремния ($SiO_2$) сжиганием силана (аналогично п. а).

$SiH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t} SiO_2 + 2H_2O$

4. Получение силиката натрия ($Na_2SiO_3$) при реакции диоксида кремния с раствором гидроксида натрия.

$SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$

5. Получение нерастворимого силиката кальция ($CaSiO_3$) из растворимого силиката натрия путем реакции ионного обмена с растворимой солью кальция (например, хлоридом кальция).

$Na_2SiO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaSiO_3 \downarrow + 2NaCl$

6. Превращение силиката кальция в диоксид кремния. Этот переход осуществляется в две стадии: сначала действием сильной кислоты получают нерастворимую кремниевую кислоту, а затем её прокаливают до оксида.

$CaSiO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2SiO_3 \downarrow$

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

Ответ:

$Si + 2Ca \xrightarrow{t} Ca_2Si$

$Ca_2Si + 4HCl \rightarrow 2CaCl_2 + SiH_4 \uparrow$

$SiH_4 + 2O_2 \xrightarrow{t} SiO_2 + 2H_2O$

$SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$

$Na_2SiO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaSiO_3 \downarrow + 2NaCl$

$CaSiO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2SiO_3 \downarrow$; затем $H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$