Номер 589, страница 108 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

589. Приведите уравнения химических реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

a) $Si \to SiO_2 \to CaSiO_3 \to H_2SiO_3 \to SiO_2 \to Na_2SiO_3$;

б) $H_2SiO_3 \to SiO_2 \to Si \to SiCl_4 \to SiO_2 \to CaSiO_3$.

а) Решение

1. Чтобы получить оксид кремния(IV) ($SiO_2$) из простого вещества кремния ($Si$), необходимо провести реакцию горения кремния в кислороде при нагревании:

$Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2$

2. Оксид кремния(IV) является кислотным оксидом, поэтому для получения силиката кальция ($CaSiO_3$) его необходимо сплавить с основным оксидом, например, оксидом кальция ($CaO$):

$SiO_2 + CaO \xrightarrow{t} CaSiO_3$

3. Силикат кальция – это соль слабой кремниевой кислоты. Чтобы получить кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$), нужно подействовать на ее соль более сильной кислотой, например, соляной ($HCl$). Кремниевая кислота нерастворима в воде и выпадает в виде гелеобразного осадка.

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

4. Кремниевая кислота является неустойчивым соединением и при нагревании легко разлагается на оксид кремния(IV) и воду:

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

5. Для получения силиката натрия ($Na_2SiO_3$) из оксида кремния(IV) можно провести реакцию сплавления с щелочью (гидроксидом натрия) или с карбонатом натрия. Реакция с гидроксидом натрия:

$SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$

Ответ:

$Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2$

$SiO_2 + CaO \xrightarrow{t} CaSiO_3$

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

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

$SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$

б) Решение

1. Первое превращение — это получение оксида кремния(IV) из кремниевой кислоты. Это достигается путем термического разложения кислоты при нагревании:

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

2. Для восстановления кремния из его оксида ($SiO_2$) используют сильные восстановители, такие как магний, алюминий или углерод, при высоких температурах (металлотермия или карботермия). Пример с магнием:

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

3. Тетрахлорид кремния ($SiCl_4$) получают путем прямого взаимодействия кремния с газообразным хлором при нагревании:

$Si + 2Cl_2 \xrightarrow{t} SiCl_4$

4. Тетрахлорид кремния бурно реагирует с водой (гидролизуется) с образованием нерастворимой кремниевой кислоты, которая сразу же или при небольшом нагревании разлагается до оксида кремния(IV), и хлороводорода:

$SiCl_4 + 2H_2O \rightarrow SiO_2 \downarrow + 4HCl$

5. Получение силиката кальция из оксида кремния(IV) — это реакция кислотного оксида с основным оксидом или с солью более летучей кислоты, например, с карбонатом кальция ($CaCO_3$) при сплавлении:

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

Ответ:

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

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

$Si + 2Cl_2 \xrightarrow{t} SiCl_4$

$SiCl_4 + 2H_2O \rightarrow SiO_2 \downarrow + 4HCl$

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