НАГРЕВАНИЕ ИСПУСКАЕТ ОКСИД КРЕМНИЯ В КОТОРОМ ПРИСУТСТВУЕТ БОЛЬШОЕ КОЛИЧЕСТВО МАГНИЕВОЙ КИСЛОТЫ

Оксид кремния (IV)

Оксид кремния (IV) SiO2 –  это твердое вещество с атомной кристаллической решеткой. В природе встречается в виде кварца, речного песка, кремнезема и прочих модификаций:

Оксид кремния (IV) – типичный  За счет кремния со степенью окисления +4 проявляет слабые свойства.

Как кислотный оксид, диоксид кремния (IV) взаимодействует с растворами и расплавами и в расплаве с  При этом образуются силикаты.

, диоксид кремния взаимодействует с гидроксидом калия:

Еще : диоксид кремния взаимодействует с оксидом кальция.

Оксид кремния (IV) не взаимодействует , т.к. кремниевая кислота нерастворима.

Оксид кремния (IV) реагирует при сплавлении с карбонатами щелочных металлов. При этом работает правило: менее летучий оксид вытесняет более летучий оксид из солей при сплавлении.

, оксид кремния (IV) взаимодействует с карбонатом калия. При этом образуется силикат калия и углекислый газ:

4. Из кислот диоксид кремния реагирует только с плавиковой или с газообразным фтороводородом:

SiO2 + 6HF(г) = SiF4 + H2O

При температуре выше 1000 °С оксид кремния реагирует с активными металлами, при этом образуется кремний.

, оксид кремния взаимодействует с магнием с образованием кремния и оксида магния:

взаимодействия оксида кремния (IV) с магнием можно посмотреть здесь.

При избытке восстановителя образуются силициды:

Оксид кремния (IV) взаимодействует с неметаллами.

, оксид кремния (IV) реагирует с водородом в жестких условиях. При этом оксид кремния проявляет окислительные свойства:

: оксид кремния взаимодействует с углеродом. При этом образуется карборунд и угарный газ:

При сплавлении оксид кремния взаимодействует с фосфатом кальция и углем:

Задания 32 из реального ЕГЭ по химии-2021, все задачи на неорганическую химию (мысленный эксперимент) из реального экзамена ЕГЭ по химии, задания 32 из реального ЕГЭ 2021 (основная волна и резервные дни — 30 мая 2021 года) с текстовыми решениями и ответами.

1. Фосфид алюминия растворили в бромоводородной кислоте. К полученному при этом раствору добавили избыток раствора гидроксида натрия. Через получившийся раствор пропустили газ с резким запахом, образовавшийся в результате полного растворения сульфида железа(II) в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

AlP + 3HBr = AlBr3 + PH3

2FeS + 10H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 9SO2 + 10H2O

2. Кристаллический иодид аммония нагрели с твёрдым гидроксидом натрия. Получившуюся соль растворили в воде и поместили в раствор нитрата меди(II). Выпавшую в осадок соль отделили и поместили в концентрированный раствор серной кислоты, при этом происходило выделение газа с резким запахом и образование окрашенного простого вещества. Полученное простое вещество отделили и поместили в горячий раствор гидроксида натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

NH4I + NaOH = NaI + NH3 + H2O

4NaI + 2Cu(NO3)2 = 2CuI + 4NaNO3 + I2

2CuI + 4H2SO4 = 2CuSO4 + I2 + 2SO2 + 4H2O

3. Оксид кремния при нагревании прореагировал с избытком магния. Одно из получившихся при этом соединений магния поместили в воду. Выделившийся при этом газ полностью поглотили раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия. Из полученного раствора зелёного цвета выделили соединение кремния и поместили его в раствор бромоводородной кислоты. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4

SiH4 + 8KMnO4 + 10KOH = 8K2MnO4 + K2SiO3 + 7H2O

2HBr + K2SiO3 = 2KBr + H2SiO3

4. Сульфид алюминия растворили в избытке раствора гидроксида калия. Полученное в результате соединение серы выделили и поместили в раствор сульфата хрома(III). Образовавшийся осадок отделили и нагрели с перхлоратом калия и гидроксидом калия. Полученную соль хрома отделили, растворили в воде и поместили в раствор нитрата серебра. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

K2CrO4 + 2AgNO3 = Ag2CrO4 + 2KNO3

5. Нитрат железа(II) прокалили. Полученный твёрдый остаток растворили в растворе иодоводородной кислоты. Образовавшуюся соль железа поместили в раствор азотной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение бурого газа. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Fe2O3 + 6HI = 2FeI2 + I2 + 3H2O

FeI2 + 6HNO3(конц.) = Fe(NO3)3 + I2 + 3NO2 + 3H2O

2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6KNO3

6. Фосфид алюминия растворили в соляной кислоте. К полученному при этом раствору добавили избыток раствора гидроксида калия. Через получившийся раствор пропустили газ с резким запахом, образовавшийся в результате полного растворения сульфида меди(I) в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

AlP + 3HCl = AlCl3 + PH3

Cu2S + 6H2SO4 = 2CuSO4 + 5SO2 + 6H2O

7. Хлорид кремния(IV) поместили в воду. Выделившийся при этом осадок отделили, а в оставшийся раствор внесли фосфид цинка. Образовавшийся при этом газ пропустили через раствор, содержащий дихромат натрия и серную кислоту. Полученную при этом соль хрома выделили, растворили в воде и к полученному раствору добавили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

SiCl4 + 3H2O = H2SiO3 + 4HCl

Zn3P2 + 6HCl = 3ZnCl2 + 2PH3

3PH3 + 4Na2Cr2O7 + 16H2SO4 = 4Cr2(SO4)3 + 4Na2SO4 + 3H3PO4 + 16H2O

Cr2(SO4)3 + 3K2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3 + 3CO2 + 3K2SO4

8. Кристаллический иодид аммония нагрели с твёрдым гидроксидом калия. Получившуюся соль растворили в воде и поместили в раствор сульфата меди(II). Выпавшую в осадок соль отделили и поместили в концентрированный раствор азотной кислоты, при этом наблюдали выделение бурого газа и образование окрашенного простого вещества. Полученное простое вещество отделили и поместили в горячий раствор гидроксида калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

NH4I + KOH = KI + NH3 + H2O

4KI + 2CuSO4 = 2CuI + 2K2SO4 + I2

2CuI + 8HNO3 = 2Cu(NO3)2 + I2 + 4NO2 + 4H2O

9. Нитрат железа(III) прокалили. Полученный твёрдый остаток растворили в растворе иодоводородной кислоты. Образовавшуюся соль железа поместили в концентрированный раствор серной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение газа с резким запахом. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

2FeI2 + 6H2SO4(конц.) = Fe2(SO4)3 + 2I2 + 3SO2 + 6H2O

Fe2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 3Na2SO4

10. Сульфид алюминия растворили в избытке раствора гидроксида натрия. Полученное в результате соединение серы выделили и поместили в раствор нитрата хрома(III). Образовавшийся осадок отделили и нагрели с перхлоратом натрия и гидроксидом натрия. Полученную соль хрома отделили, растворили в воде и поместили в раствор ацетата серебра. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Na2CrO4 + 2CH3COOAg = Ag2CrO4 + 2CH3COONa

11. Железную окалину растворили в разбавленной серной кислоте. Полученный раствор обработали иодидом калия. Образовавшуюся соль бескислородной кислоты поместили в раствор азотной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение бурого газа. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Fe3O4 + 4H2SO4 = FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

Fe2(SO4)3 + 6KI = 2FeI2 + I2 + 3K2SO4

FeI2 + 6HNO3(конц.) = Fe(NO3)3 + 2I2 + 3NO2 + 3H2O

12. Фосфор смешали с магнием и нагрели. Полученное при этом вещество поместили в воду. Выделившийся газ пропустили через раствор, содержащий перманганат калия и гидроксид калия, в результате раствор приобрёл зелёную окраску. Через полученный раствор пропустили хлор, при этом наблюдали изменение цвета раствора. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

3Mg + 2P = Mg3P2

Mg3P2 + 6H2O = 2PH3 + 3Mg(OH)2

PH3 + 8KMnO4 + 11KOH = K3PO4 + 8K2MnO4 + 7H2O

2K2MnO4 + Cl2 = 2KMnO4 + 2KCl

13. Иодид калия прореагировал с нитритом калия в присутствии серной кислоты. Образовавшийся при этом газ собрали в колбу и наблюдали, как при стоянии на воздухе газ в колбе постепенно окрасился в бурый цвет. Полученный бурый газ смешали с кислородом и пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В полученный концентрированный раствор кислоты внесли пирит, при этом наблюдали его полное растворение и выделение бурого газа. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

2KI + 2KNO2 + 2H2SO4 = I2 + 2NO + 2K2SO4 + 2H2O

2NO + O2 = 2NO2

4NO2 + O2 + H2O = 4HNO3

FeS2 + 18HNO3 = Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O

14. Сульфид натрия прореагировал с нитритом натрия в присутствии серной кислоты. Образовавшийся при этом газ собрали в колбу и наблюдали, как при стоянии на воздухе газ в колбе постепенно окрасился в бурый цвет. Полученный бурый газ смешали с кислородом и пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В полученный концентрированный раствор кислоты внесли сульфид меди(I), при этом наблюдали его полное растворение и выделение бурого газа. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

Na2S + 2NaNO2 + 2H2SO4 = S + 2NO + 2Na2SO4 + 2H2O

Cu2S + 14HNO3 = 2Cu(NO3)2 + H2SO4 + 10NO2 + 6H2O

15. Фосфид цинка растворили в соляной кислоте. Полученный газ разделили на две части, одну часть поглотили раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия, в результате раствор приобрёл зелёную окраску. Другую часть газа поглотили раствором дихромата калия, подкисленным серной кислотой. Полученную при этом соль хрома выделили, растворили в воде и к полученному раствору добавили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

3PH3 + 4K2Cr2O7 + 16H2SO4 = 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 3H3PO4 + 16H2O

Cr2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O = 2Cr(OH)3 + 3CO2 + 3Na2SO4

Задания 32 (2021). Реакции, подтверждающие взаимосвязь различных классов неорганических веществ.

Фосфид алюминия растворили в бромоводородной кислоте. К полученному при этом раствору добавили избыток раствора гидроксида натрия. Через получившийся раствор пропустили газ с резким запахом, образовавшийся в результате полного растворения сульфида железа (II) в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) AlP + 3HBr ⟶ AlBr3 + PH3

3) 2FeS +10H2SO4 ⟶ Fe2(SO4)3 + 9SO2 +10H2O

Кристаллический йодид аммония нагрели с твердым гидроксидом натрия. Получившуюся соль растворили в воде и поместили в раствор нитрата меди (II). Выпавшую в осадок соль отделили и поместили в концентрированный раствор серной кислоты, при этом происходило выделение газа с резким запахом и образование окрашенного простого вещества. Полученное простое вещество отделили и поместили в горячий раствор гидроксида натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) NH4I + NaOH ⟶ NaI + NH3 + H2O.

2) 4NaI + 2Cu(NO3)2  ⟶ 2CuI + I2 + 4NaNO3

3) 2CuI + 4H2SO4 ⟶ 2CuSO4 + 2SO2 + I2 + 4H2O

4) 3I2 + 6NaOH ⟶ 5NaI + NaIO3 + 3H2O

Оксид кремния при нагревании прореагировал с избытком магния. Одно из получившихся соединений магния поместили в воду. Выделившийся при этом газ полностью поглотили раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия. Из полученного раствора зеленого цвета выделили соединение кремния и поместили его в раствор бромоводородной кислоты. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) SiO2 + 4Mg ⟶ 2MgO + Mg2Si

2) Mg2Si + 4H2O ⟶ 2Mg(OH)2 + SiH4

3) SiH4 + 8KMnO4 + 10KOH ⟶ 8K2MnO4 + K2SiO3 + 7H2O

4) K2SiO3 + 2HBr ⟶ 2KBr + H2SiO3

Сульфид алюминия растворили в избытке раствора гидроксида калия. Полученное в результате соединение серы выделили и поместили в раствор сульфата хрома (III). Образовавшийся осадок отделили и нагрели с перхлоратом калия и гидроксидом калия. Полученную соль хрома отделили, растворили в воде и поместили в раствор нитрата серебра. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

2) 3K2S + Cr2(SO4)3 + 6H2O ⟶ 3K2SO4 + 2Cr(OH)3 + 3H2S

3) 8Cr(OH)3 + 3KClO4 + 16KOH ⟶ 8K2CrO4 + 3KCl + 20H2O

4) K2CrO4 + 2AgNO3  ⟶ 2KNO3 + Ag2CrO4

Нитрат железа (II) прокалили. Полученный твердый остаток растворили в растворе иодоводородной кислоты. Образовавшуюся соль железа поместили в раствор азотной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение бурого газа. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) 4Fe(NO3)2 ⟶ 2Fe2O3 + 8NO2 + O2

2) Fe2O3 + 6HI ⟶ 2FeI2 +I2 + 3H2O.

3) FeI2 + 6HNO3 ⟶ Fe(NO3)3 + I2 + 3NO2 + 3H2O

4) 2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O ⟶ 2Fe(OH)3 + 6KNO3 + 3CO2

Фосфид алюминия растворили в соляной кислоте. К полученному при этом раствору добавили избыток раствора гидроксида калия. Через получившийся раствор пропустили газ с резким запахом, образовавшийся в результате полного растворения сульфида меди (I) в концентрированной серной кислоте. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) AlP + 3HCl ⟶ AlCl3 + PH3

3) Cu2S + 6H2SO4 ⟶ 2CuSO4 + 5SO2 + 6H2O

Хлорид кремния (IV) поместили в воду. Выделившийся при этом осадок отделили, а в оставшийся раствор внесли фосфид цинка. Образовавшийся при этом газ пропустили через раствор, содержащий дихромат натрия и серную кислоту. Полученную при этом соль хрома выделили, растворили в воде и к полученному раствору добавили раствор карбоната калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) SiCl4 + 3H2O ⟶ H2SiO3 + 4HCl

2) Zn3P2 + 6HCl ⟶ 3ZnCl2 + 2PH3

3) 3PH3 + 4Na2Cr2O7 + 16H2SO4 ⟶ 3H3PO4 + 4Na2SO4 + 4Cr2(SO4)3 + 16H2O

4) Cr2(SO4)3 + 3K2CO3 + 3H2O ⟶ 2Cr(OH)3 + 3K2SO4 + 3CO2

Кристаллический йодид аммония нагрели с твердым гидроксидом калия. Получившуюся соль растворили в воде и поместили в раствор сульфата меди (II). Выпавшую в осадок соль отделили и поместили в концентрированный раствор азотной кислоты, при этом наблюдали выделение бурого газа и образование окрашенного простого вещества. Полученное простое вещество отделили и поместили в горячий раствор гидроксида калия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) NH4I + KOH ⟶ KI + NH3 + H2O

2) 4KI +2CuSO4 ⟶ 2K2SO4 + 2CuI +I2

3) 2CuI + 8HNO3 ⟶ 2Cu(NO3)2 + I2 +4NO2 +4H2O

4) 3I2 + 6KOH ⟶ 5KI + KIO3 +3H2O

Нитрат железа (III) прокалили. Полученный твердый остаток растворили в растворе иодоводородной кислоты. Образовавшуюся соль железа поместили в концентрированный раствор серной кислоты и наблюдали образование окрашенного простого вещества и выделение газа с резким запахом. Простое вещество отделили, а к оставшемуся раствору соли прилили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) 4Fe(NO3)3 ⟶ 2Fe2O3 + 12NO2 + 3O2

2) Fe2O3 + 6HI ⟶ 2FeI2 + I2 + 3H2O

3) 2FeI2 + 6H2SO4 ⟶ Fe2(SO4)3 + 2I2 + 3SO2 + 6H2O

4) Fe2(SO4)3 + 3Na2CO3 +3H2O ⟶ 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 3Na2SO4

Сульфид алюминия растворили в избытке раствора гидроксида натрия. Полученное в результате соединение серы выделили и поместили в раствор нитрата хрома (III). Образовавшийся осадок отделили и нагрели с перхлоратом натрия и гидроксидом натрия. Полученную соль хрома отделили, растворили в воде и поместили в раствор ацетата серебра. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

2) 3Na2S + 2Cr(NO3)3 + 6H2O ⟶ 2Cr(OH)3 + 3H2S + 6NaNO3

3) 8Cr(OH)3 + 3NaClO4 + 16NaOH ⟶ 3NaCl + 8Na2CrO4 + 20H2O

4) Na2CrO4 + 2CH3COOAg ⟶ 2CH3COONa + Ag2CrO4

1) Fe3O4 + 4H2SO4 ⟶ FeSO4 + Fe2(SO4)3 + 4H2O

2) Fe2(SO4)3 + 6KI ⟶ 2FeI2 + I2 + 3K2SO4

4) 2Fe(NO3)3 + 3K2CO3 + 3H2O  ⟶ 2Fe(OH)3 + 3CO2 + 6KNO3

Фосфор смешали с магнием и нагрели. Полученное при этом вещество поместили в воду. Выделившийся газ пропустили через раствор, содержащий перманганат калия и гидроксид калия, в результате раствор приобрел зеленую окраску. Через полученный раствор пропустили хлор, при этом наблюдали изменение цвета раствора. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) 3Mg + 2P ⟶ Mg3P2

2) Mg3P2 + 6H2O ⟶ 3Mg(OH)2 +6PH3

3) PH3 + 8KMnO4 +11KOH ⟶ 8K2MnO4 +K3PO4 + 7H2O

4) 2K2MnO4 + Cl2 ⟶ 2KMnO4 + 2KCl

1) 2KI + 2KNO2 +2H2SO4 ⟶ 2K2SO4 + I2 + 2NO + 2H2O

2) 2NO + O2 ⟶ 2NO2

3) 4NO2 + O2 + 2H2O ⟶ 4HNO3

4) FeS2 + 18HNO3 ⟶ Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O

Сульфид натрия прореагировал с нитритом натрия в присутствии серной кислоты. Образовавшийся при этом газ собрали в колбу и наблюдали, как при стоянии на воздухе газ в колбе постепенно окрасился в бурый цвет. Полученный бурый газ смешали с кислородом и пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В полученный концентрированный раствор кислоты внесли сульфид меди (I), при этом наблюдали его полное растворение и выделение бурого газа. Напишите уравнения четырех описанных реакций.

1) Na2S + 2NaNO2 + 2H2SO4 ⟶ 2Na2SO4 + S + 2NO + 2H2O

4) Cu2S + 14HNO3  ⟶  2Cu(NO3)2 + H2SO4 + 10NO2 + 6H2O

Фосфид цинка растворили в соляной кислоте. Полученный газ разделили на две части, одну часть поглотили раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия. В результате раствор приобрел зеленую окраску. Другую часть газа поглотили раствором дихромата калия, подкисленным серной кислотой. Полученную при этом соль хрома выделили, растворили в воде и к полученному раствору добавили раствор карбоната натрия.

1) Zn3P2 + 6HCl ⟶ 3ZnCl2 + 2PH3

2) PH3 + 8KMnO4 +11KOH ⟶ 8K2MnO4 +K3PO4 + 7H2O

3) 3PH3 + 4K2Cr2O7 + 16H2SO4 ⟶ 3H3PO4 + 4K2SO4 + 4Cr2(SO4)3 + 16H2O

4) Cr2(SO4)3 + 3Na2CO3 + 3H2O ⟶ 2Cr(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2

1. Положение кремния в периодической системе химических элементов
2. Электронное строение кремния
3. Физические свойства и нахождение в природе кремния
4. Качественные реакции на силикаты
5. Основные соединения кремния
6. Способы получения кремния
7. Химические свойства кремния
7.1. Взаимодействие с простыми веществами
7.1.1. Взаимодействие с галогенами
7.1.2. Взаимодействие с серой и углеродом
7.1.3. Взаимодействие с водородом
7.1.4. Взаимодействие с азотом
7.1.5. Взаимодействие с активными металлами
7.1.6. Горение
7.2. Взаимодействие со сложными веществами
7.2.1. Взаимодействие с щелочами
7.2.2. Взаимодействие с кислотами
7.2.3. Взаимодействие с азотной кислотой

Бинарные соединения кремния — силициды, силан и др.

Оксид кремния (IV) 
 1. Физические свойства и нахождение в природе 
2. Химические свойства
2.1. Взаимодействие с щелочами и основными оксидами
2.2. Взаимодействие с водой
2.3. Взаимодействие с карбонатами
2.4. Взаимодействие с кислотами
2.5. Взаимодействие с металлами
2.6. Взаимодействие с неметаллами

Кремниевая кислота 
 1. Строение молекулы и физические свойства 
 2. Способы получения 
3. Химические свойства

Положение в периодической системе химических элементов

Кремний расположен в главной подгруппе IV группы  (или в 14 группе в современной форме ПСХЭ) и в  периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

Электронное строение кремния

Электронная конфигурация  кремния в :

Атом кремния содержит на внешнем энергетическом уровне 2 неспаренных электрона и 1 неподеленную электронную пару в основном энергетическом состоянии и 4 неспаренных электрона в возбужденном энергетическом состоянии.

Степени окисления атома кремния — от -4 до +4. Характерные степени окисления -4, 0, +2, +4.

Физические свойства, способы получения и нахождение в природе кремния

Кремний — второй по распространенности элемент на Земле после кислорода. Встречается только в виде соединений. Оксид кремния SiO2 образует большое количество природных веществ – горный хрусталь, кварц, кремнезем.

Простое вещество кремний – атомный кристалл темно-серого цвета с металлическим блеском, довольно хрупок. Температура плавления 1415 °C, плотность 2,33 г/см3. Полупроводник.

Качественная реакция на —  солей-силикатов с сильными кислотами. Кремниевая кислота – слабая. Она легко выделяется из растворов солей кремниевой кислоты при действии на них более сильными кислотами.

, если к раствору силиката натрия прилить сильно разбавленный раствор соляной кислоты, то кремниевая кислота выделится не в виде осадка, а в виде геля. Раствор помутнеет и «застынет».

Na2SiO3 + 2HCl = H2SiO3 + 2 NaCl

взаимодействия силиката натрия с соляной кислоты (получение кремниевой кислоты) можно посмотреть здесь.

Основные степени окисления кремния +4, 0 и -4.

Наиболее типичные соединения кремния:

Способы получения кремния

В свободном состоянии кремний был получен Берцелиусом в 1822 г. Его латинское название «силиций» произошло от латинского слова «х», что означает «кремень». Аморфный кремний можно получить при прокаливании смеси металлического магния с диоксидом кремния. Для опыта диоксид кремния следует тщательно измельчить. При нагревании смеси начинается бурная реакция. Одним из продуктов этой реакции является аморфный кремний.

Еще один способ получения кремния — восстановление из оксида алюминием:

использовать дорогие алюминий и магний неэффективно, поэтому используют другие, более дешевые способы:

Восстановление из оксида в электрических печах:

Однако в таком процессе образующийся кремний загрязнен примесями карбидов кремния, и для производства, например, микросхем уже не подходит.

Наиболее чистый кремний получают восстановлением тетрахлорида кремния при 1200 °С:

Также чистый кремний получается при разложении :

При нормальных условиях кремний существует в виде атомного кристалла, поэтому химическая активность кремния крайне невысокая.

Кремний проявляет свойства (при взаимодействии с элементами, которые расположены ниже и левее в Периодической системе) и свойства (при взаимодействии с элементами, расположенными выше и правее). Поэтому кремний реагирует и с , .

При обычных условиях кремний реагирует с фторида кремния (IV):

При нагревании кремний реагирует с хлором, бромом, йодом:

При сильном нагревании (около 2000оС) кремний реагирует с образованием бинарного соединения карбида кремния (карборунда):

При температуре выше 600°С взаимодействует с серой:

Кремний не взаимодействует

1.4. С азотом кремний реагирует в очень жестких условиях:

В реакциях с  кремний проявляет свойства окислителя. При этом образуются силициды:

При нагревании выше 400°С кремний взаимодействует :

Кремний взаимодействует со

В водных растворах кремний растворяется с образованием солей кремниевой кислоты. При этом щелочь окисляет кремний.

Видеоопыт взаимодействия кремния с раствором щелочи можно посмотреть здесь.

2.2. Кремний не взаимодействует с водными растворами кислот, но аморфный кремний растворяется в плавиковой кислоте с образованием гексафторкремниевой кислоты:

При обработке кремния безводным фтороводородом комплекс не образуется:

Si(тв.)    +   4HF(г.)   =   SiF4    +   2H2

С хлороводородом кремний реагирует при 300 °С, с бромоводородом – при 500 °С.

Кремний растворяется в смеси концентрированных азотной и плавиковой кислот:

Бинарные соединения кремния

Силициды  это бинарные соединения кремния с металлами, в которых кремний имеет степень окисления -4. Химическая связь в силицидах металлов — ионная.

Силициды, как правило, легко гидролизуются в воде или в кислой среде.

, силицид магния разлагается водой на гидроксид магния и силан:

легко разлагает силицид магния:

Получают силициды сплавлением простых веществ или восстановлением смеси оксидов в электропечах:

– это бинарное соединение кремния с водородом SiH4, ядовитый бесцветный газ.

Если поместить порошок силицида магния в очень слабый раствор соляной кислоты, то на поверхности раствора образуются пузырьки газа. Они лопаются и загораются на воздухе. Это горит силан. Он образуется при взаимодействии кислоты с силицидом магния:

получения силана из силицида магния можно посмотреть здесь.

На воздухе силан с образованием SiO2 и H2O:

сгорания силана можно посмотреть здесь.

Силан разлагается с выделением водорода:

Силан разлагается (окисляется) :

Силан при нагревании :

В соединениях кремния с неметаллами — ковалентная связь.

Рассмотрим карбид кремния – Si+4C-4. Это вещество с атомной кристаллической решеткой. Он имеет структуру, подобную структуре алмаза и характеризуется высокой твердостью и температурой плавления, а также высокой химической устойчивостью.

Карборунд окисляется при высокой температуре:

Карборунд окисляется в расплаве :

Хлорид и фторид кремния – галогенангидриды кремниевой кислоты.
SiCl4.

Получают галогениды кремния действием на сплав с :

Галогениды кремния разлагаются до кремниевой кислоты и хлороводорода:

Хлорид кремния (IV) восстанавливается :

Оксид кремния (IV)  –  это твердое вещество с атомной кристаллической решеткой. В природе встречается в виде кварца, речного песка, кремнезема и прочих модификаций:

4. Из кислот диоксид кремния реагирует только с или с :

SiO2 + 4HF(г) = SiF4 + 2H2O

Строение молекулы и физические свойства

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде соединения общей формулы nSiO2•mH2O. Образует коллоидный раствор в воде.

Метакремниевая H2SiO3 существует в растворе в виде полимера:

образуется при действии сильных кислот на растворимые силикаты (силикаты щелочных металлов).

, при действии соляной кислоты на силикат натрия:

получения кремниевой кислоты из силиката натрия можно посмотреть здесь.

Даже слабая вытесняет кремниевую кислоту из солей:

Кремниевая кислота — нерастворимая. Кислотные свойства выражены очень слабо, поэтому кислота реагирует только с и их :

, кремниевая кислота реагирует с концентрированным гидроксидом калия:

2. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид и воду:

— это соли кремниевой кислоты.  Большинство силикатов нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом».

. Растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:

Сплавление с основными оксидами:

Взаимодействие растворимых силикатов с солями:

Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na2O·CaO·6SiO2.

Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na2CO3, известняка CaCO3 и белого песка SiO2:

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb2+ – хрусталь; Cr3+ – имеет зеленую окраску, Fe3+ – коричневое бутылочное стекло, Co2+ – дает синий цвет, Mn2+ – красновато-лиловый.

Подборка реальных заданий прошлых лет.

1. Кремний сожгли в атмосфере хлора. Полученный хлорид обработали водой. Выделившийся при этом осадок прокалили. Полученное твёрдое вещество смешали с углём и ортофосфатом кальция и прокалили.

2. Газ, полученный при обработке нитрида кальция водой, пропустили над раскалённым порошком оксида меди(II). Полученный при этом металл растворили в концентрированной азотной кислоте, раствор выпарили, а полученный твёрдый остаток прокалили.

3. Некоторое количество сульфида железа(II) разделили на две части. Одну из них обработали соляной кислотой, а другую подвергли обжигу на воздухе. При взаимодействии выделившихся газов образовалось простое вещество жёлтого цвета. Полученное простое вещество нагрели с концентрированной азотной кислотой, при этом выделился бурый газ.

16. Оксид xpoмa(VI) прореагировал с гидроксидом калия. Полученное вещество обработали серной кислотой, из образовавшегося раствора выделили соль оранжевого цвета. Эту соль обработали бромоводородной кислотой. Полученное простое вещество вступило в реакцию с сероводородом.

17. Порошок магния нагрели в атмосфере азота. При взаимодействии полученного вещества с водой выделился газ. Газ пропустили через водный раствор сульфата хрома(III), в результате чего образовался серый осадок. Осадок отделили и обработали при нагревании раствором, содержащим пероксид водорода и гидроксид калия.

18. Хлорат калия нагрели в присутствии катализатора, при этом выделился бесцветный газ. Сжиганием железа в атмосфере этого газа была получена железная окалина. Её растворили в избытке соляной кислоты. К полученному при этом раствору добавили раствор, содержащий дихромат натрия и соляную кислоту.

28. На кристаллический хлорид натрия подействовали концентрированной серной кислотой. Образовавшийся газ растворили в воде и в получившийся раствор добавили необходимое количество оксида меди(II). Полученный раствор смешали с раствором нитрата серебра, выпавший при этом осадок отделили. К оставшемуся раствору добавили раствор иодида калия.

29. Хлорат калия нагрели в присутствии катализатора. Выделившийся бесцветный газ прореагировал с раскалённым железом с образованием железной окалины. Твёрдый остаток растворили в необходимом количестве концентрированной серной кислоты, при этом наблюдали выделение газа с резким запахом. К полученному прозрачному раствору добавили раствор карбоната калия и наблюдали образование бурого осадка и выделение газа.

30. Через оксид меди(II) при нагревании пропустили оксид углерода(II). Образовавшееся в результате простое вещество растворили в концентрированном растворе азотной кислоты. Полученный в результате бурый газ поглотили раствором гидроксида натрия. К образовавшемуся раствору добавили подкисленный серной кислотой раствор дихромата натрия.

48. Иодоводородную кислоту нейтрализовали гидрокарбонатом калия. Полученная соль прореагировала с раствором, содержащим дихромат калия и серную кислоту. При взаимодействии образовавшегося простого вещества с алюминием получили соль. Эту соль растворили в воде и смешали с раствором сульфида калия, в результате чего образовался осадок и выделился газ.

49. Нитрат калия прокалили. Твёрдый продукт реакции нагрели с иодидом аммония, при этом выделился газ, входящий в состав воздуха, и образовалась соль. Соль обработали пероксидом водорода. Образовавшееся простое вещество прореагировало при нагревании с раствором гидроксида натрия.

50. Оксид серы(IV) пропустили через раствор сероводорода. Образовавшийся при этом осадок обработали горячей концентрированной азотной кислотой. Выделившийся бурый газ пропустили через раствор гидроксида бария. При взаимодействии одной из образовавшихся солей с водным раствором перманганата калия образовался бурый осадок.

66. Медь растворили в концентрированной азотной кислоте. Выделившийся газ пропустили над нагретым порошком цинка. Образовавшееся твёрдое вещество добавили к раствору гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили избыток углекислого газа, при этом наблюдали образование осадка.

67. Железо сожгли в хлоре. Полученную соль добавили к раствору карбоната натрия, при этом выпал бурый осадок, который отфильтровали и прокалили. Полученное вещество растворили в иодоводородной кислоте.

68. Хлорид алюминия нагрели с калием. Полученный в результате металл поместили в раствор гидроксида калия. Через получившийся при этом раствор пропустили углекислый газ, в результате наблюдали выпадение белого осадка. К оставшемуся после отделения осадка раствору добавили раствор сульфата железа(III).

85. Смесь газов, полученную при прокаливании нитрата меди(II), поглотили водой, при этом образовалась кислота. Фосфид кальция обработали водой, при этом выделился газ. Этот газ осторожно пропустили через горячий концентрированный раствор полученной кислоты.

86. Силицид кальция поместили в воду. Образовавшийся при этом газ прореагировал с кислородом. Полученное твёрдое вещество сплавили с фосфатом кальция и углеродом. Образовавшееся при этом простое вещество обработали концентрированной азотной кислотой.

87. Оксид азота(II) прореагировал с кислородом. Образовавшееся при этом вещество смешали с кислородом и пропустили через воду, при этом образовалась кислота. В горячий концентрированный раствор этой кислоты поместили оксид железа(II). Образовавшуюся соль железа выделили и поместили в раствор карбоната калия.

114. Оксид меди(II) при нагревании прореагировал с водородом. Образовавшееся простое вещество поместили в концентрированный раствор серной кислоты, при этом наблюдали растворение этого вещества и выделение газа. К полученному раствору добавили раствор иодида калия, а выделившийся газ смешали с хлором и эту смесь газов поглотили раствором гидроксида натрия.

115. Через раствор гидроксида натрия пропустили избыток углекислого газа. Полученное при этом вещество выделили из раствора, высушили и прокалили. Образовавшуюся после прокаливания соль растворили в воде и к этому раствору прилили раствор бромида железа(III). Выделившийся при этом осадок отделили и поместили в раствор иодоводородной кислоты.

116. Аммиак нагрели с кислородом в присутствии катализатора. Полученное вещество прореагировало с кислородом, при этом образовался бурый газ. Газ поглотили холодным раствором гидроксида натрия. Одно из полученных веществ прореагировало с раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия.

147. К раствору бромида железа(III) прилили раствор карбоната натрия. Образовавшийся осадок бурого цвета отфильтровали, промыли и прокалили. Получившийся после прокаливания порошок сплавили с гидроксидом калия. Полученное вещество обработали избытком соляной кислоты, в результате получили окрашенный раствор.

148. Нитрат натрия прокалили. Твёрдый продукт реакции нагрели с иодидом аммония, при этом выделился газ, входящий в состав воздуха, и образовалась соль. Соль обработали щелочным раствором перманганата натрия. Образовавшееся простое вещество прореагировало при нагревании с раствором гидроксида калия.

149. Гидрид кальция растворили в воде. Выделившийся газ пропустили над раскалённым порошком оксида меди(II). Образовавшееся твёрдое вещество растворили при нагревании в концентрированной серной кислоте. Полученную соль выделили и добавили к раствору иодида калия.

180. Карбид алюминия сожгли. Полученное твёрдое вещество поместили в раствор гидроксида натрия. Через образовавшийся прозрачный раствор пропустили газ, полученный при действии на магний концентрированной серной кислоты. При пропускании газа происходило выпадение белого осадка и образование соли бескислородной кислоты.

181. Натрий растворили в воде. Образовавшееся газообразное вещество при нагревании пропустили через железную окалину. Получившееся простое вещество при нагревании растворили в необходимом количестве концентрированной серной кислоты, при этом образовался бесцветный газ с резким запахом. К полученному раствору добавили раствор карбоната калия.

182. Натрий сгорел в избытке кислорода. Образовавшееся при этом вещество поместили в раствор, содержащий перманганат калия и серную кислоту. Полученное простое вещество при нагревании прореагировало с пиритом. Образовавшееся при этом твёрдое вещество растворили в иодоводородной кислоте.

215. Фосфид алюминия растворили в бромоводородной кислоте. К полученному при этом раствору добавили избыток раствора гидроксида натрия. Через получившийся раствор пропустили газ с резким запахом, образовавшийся в результате полного растворения сульфида железа(II) в концентрированной серной кислоте.

216. Кристаллический иодид аммония нагрели с твёрдым гидроксидом натрия. Получившуюся соль растворили в воде и поместили в раствор нитрата меди(II). Выпавшую в осадок соль отделили и поместили в концентрированный раствор серной кислоты, при этом происходило выделение газа с резким запахом и образование окрашенного простого вещества. Полученное простое вещество отделили и поместили в горячий раствор гидроксида натрия.

217. Оксид кремния при нагревании прореагировал с избытком магния. Одно из получившихся при этом соединений магния поместили в воду. Выделившийся при этом газ полностью поглотили раствором, содержащим перманганат калия и гидроксид калия. Из полученного раствора зелёного цвета выделили соединение кремния и поместили его в раствор бромоводородной кислоты.

230. Провели электролиз раствора нитрата серебра. Выделившийся на аноде газ при нагревании прореагировал с железом. Образовавшееся при этом твёрдое вещество чёрного цвета поместили в раствор иодоводородной кислоты. Полученное при этом простое вещество при нагревании прореагировало с раствором гидроксида натрия.

231. Железную окалину растворили в разбавленной серной кислоте. Полученный подкисленный раствор обработали дихроматом калия. Полученное соединение хрома выделили и поместили в раствор карбоната натрия. Образовавшийся осадок отделили и нагрели с хлоратом калия и гидроксидом калия.

232. Алюминий добавили к раствору гидроксида калия. Через образовавшийся прозрачный раствор пропустили газ с неприятным запахом, полученный при растворении магния в концентрированной серной кислоте. Образовавшийся осадок отделили, а к полученному раствору добавили раствор перманганата калия. При этом наблюдали образование простого вещества.