§37. Кремний и его свойства. Соединения кремния.

1. На каких свойствах кристаллического кремния основано его применение?

Ответ:

Применение кристаллического кремния основано на его полупроводниковых свойствах.

2. Напишите реакции, соответствующие следующим превращениям:
CaSiO₃ ⇄ SiO₂ ⇄ Na₂SiO₃
SiO₂ ⟶ Si ⟶ Na₂SiO₃

Ответ:

CaSiO₃ + 2HCl ⟶ CaCl₂ + SiO₂ + H₂O
CaO + SiO₂   ^t ⟶ CaSiO₃

SiO₂ + 2NaOH   ^t ⟶ Na₂SiO₃ + H₂O
Na₂SiO₃ + 2HCl ⟶ 2NaCl + SiO₂ + H₂O

SiO₂ + 2Mg ⟶ 2MgO + Si

Si + 2NaOH + H₂O ⟶ Na₂SiO₃ + 2H₂↑

3. Сколько песка и кокса, содержащего 90% углерода, потребуется для получения 1 т карборунда?

Ответ:

 Дано:

`m(SiC) = 1 т = 1000" кг"`

`ω(C) = 90%`

`m(SiO_2) = ?`

`m("кокса") = ?`

Решение

`3C + SiO_2 overset(t)(=) SiC + 2CO`

`n(SiC) = (m(SiC))/(M(SiC)) = 1000/40 = 25" кмоль"`

`n(SiO_2) = n(SiC) = 25" кмоль"`

`m(SiO_2) = n(SiO_2)*M(SiO_2) = 25*60 = 1500" кг" = 1.5 т`

`n(C) = 3*n(SiC) = 75" кмоль"`

`m(C) = n(C)*M(C) = 75*12 = 900" кг"`

`m("кокса") = (100*m(C))/(ω(C)) = (100*900)/90 = 1000" кг" = 1 т`

Ответ: `m(SiO_2) = 1.5 т`, `m("кокса") = 1 т`.

4. Оксид кремния (IV) вступает в реакцию:
1) с кислородом; 2) с водой; 3) со щёлочью; 4) с кислотой

Ответ:

3) со щёлочью:
SiO₂ + 2NaOH = Na₂SiO₃ + H₂O

5. Перечисляя свойства кремниевой кислоты, ученик ошибочно назвал
1) твёрдое вещество
2) не имеет запаха, нелетучая кислота
3) растворяется в воде, изменяет окраску индикатора
4) не имеет цвета

Ответ:

3) растворяется в воде, изменяет окраску индикатора
Кремниевая кислота является нерастворимой кислотой, поэтому не изменяет окраску индикатора.

6. При действии на силицид магния соляной кислоты образуется силан SiH₄ – ядовитый газ с неприятным запахом, самовоспламеняющийся на воздухе. Напишите уравнения реакций получения и воспламенения силана и рассчитайте, какой объём воздуха потребуется на горение 12 л силана (н. у.).

Ответ:

 `Mg_2Si + 4HCl = 2MgCl_2 + SiH_4"↑"`

Дано:

`V(SiH_4) = 12 л`

`V("возд.") = ?`

Решение

`SiH_4 + 2O_2 = SiO_2 + 2H_2O`

`V(O_2) = 2*V(SiH_4) = 2*12 = 24 л`

`V("возд.") = (100*V(O_2))/(φ(O_2)) = (100*24)/21 = 114 л`

Ответ: `V("возд.") = 114 л`.

7. Напишите в полном и сокращённом ионном виде уравнения реакций следующих превращений:
SiO₂ ⟶ K₂SiO₃ ⟶ H₂SiO₃ ⟶ SiO₂

Ответ:

SiO₂ + 2KOH ⟶ K₂SiO₃ + H₂O
SiO₂ + 2K⁺ + 2OH^- ⟶ 2K⁺ + SiO₃^2- + H₂O
SiO₂ + 2OH^- ⟶ SiO₃^2- + H₂O

K₂SiO₃ + 2HCl ⟶ 2KCl + H₂SiO₃↓
2K⁺ + SiO₃^2- + 2H⁺ + 2Cl^- ⟶ 2K⁺ + 2Cl^- + H₂SiO₃↓
2H⁺ + SiO₃^2- ⟶ H₂SiO₃↓

H₂SiO₃   ^t ⟶ SiO₂ + H₂O↑