Кремний: Часть 2
Химия, 11 класс
Задачи Задача 1 Условие Установите соответствие между формулой вещества и реагентами, с каждым из которых это вещество может взаимодействовать. ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА РЕАГЕНТЫ А) $CO$ 1) $KOH, C, BaO$ Б) $S...
Видео
Конспект
Задачи
Задача 1
Условие
Установите соответствие между формулой вещества и реагентами, с каждым из которых это вещество может взаимодействовать.
ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
РЕАГЕНТЫ
А) $CO$
1) $KOH, C, BaO$
Б) $Si$
2) $CaCl_2, HCl, H_2SO_4$
В) $SiO_2$
3) $C, NaOH, HF$
Г) $Na_2CO_3$
4) $Si, HCl, C$
5) $O_2, NaOH, F_2$
Решение
А) Угарный газ может реагировать со всеми веществами из набора 5): $$
2CO + O_2 = 2CO_2,
$$ $$
CO + NaOH \overset{t}{=} HCOONa,
$$ $$
CO + F_2 = COF_2.
$$
Б) Кремний реагирует со всеми веществами из набора 5): $$
Si + O_2 \overset{t}{=} SiO_2,
$$ $$
Si + 2NaOH + H_2O \overset{t}{=} Na_2SiO_3 + 2H_2\uparrow,
$$ $$
Si + 2F_2 = SiF_4.
$$
В) Оксид кремния взаимодействует со всеми веществами из набора 3): $$
SiO_2 + 3C \overset{t}{=} SiC + 2CO,
$$ $$
SiO_2 + 2NaOH \overset{t}{=} Na_2SiO_3 + H_2O,
$$ $$
SiO_2 + 4HF = SiF_4 + 2H_2O.
$$
Г) Карбонат натрия взаимодействует со всеми веществами из набора 2): $$
Na_2CO_3 + CaCl_2 = CaCO_3\downarrow + 2NaCl,
$$ $$
Na_2CO_3 + 2HCl = 2NaCl + CO_2\uparrow + H_2O,
$$ $$
Na_2CO_3 + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + CO_2\uparrow + H_2O.
$$
Ответ
А
Б
В
Г
5
5
3
2
Задача 2
Условие
Из перечисленных ниже веществ выберите два, которые в твёрдом состоянии образуют атомную кристаллическую решётку.
карбонат калия
диоксид углерода
кварц
силикат кальция
метан
карборунд
Решение
Атомной кристаллической решёткой обладают кварц ($SiO_2$) и карборунд ($SiC$).
Ответ 36.
Задача 3
Условие
Смесь тонко измельчённых диоксида кремния и магния (взят в небольшом избытке) прокалили. К полученной смеси добавили избыток соляной кислоты, при этом выделилось $2{,}24$ л (н.у.) газа, который тяжелее воздуха, а масса нерастворившегося вещества составила $14$ г. Найдите массы веществ в исходной смеси.
Решение
Уравнения химических реакций: $$
SiO_2 + 2Mg \overset{t}{=} Si + 2MgO,
$$ $$
2Mg + Si \overset{t}{=} Mg_2Si,
$$ $$
MgO + 2HCl = MgCl_2 + H_2O,
$$ $$
Mg_2Si + 4HCl = 2MgCl_2 + SiH_4\uparrow.
$$
Газ тяжелее воздуха — силан, его молярная масса $32$ г/моль, нерастворившийся в соляной кислоте остаток — кремний. $$
\nu(SiH_4) = 2{,}24 / 22{,}4 = 0{,}1 моль,
$$ $$
\nu(Si) = 14 / 28 = 0{,}5 моль.
$$
Тогда в исходной смеси: $$
\nu(SiO_2) = 0{,}1 + 0{,}5 = 0{,}6 моль,
$$ $$
m(SiO_2) = 60 \cdot 0{,}6 = 36 г,
$$ $$
\nu(Mg) = 0{,}5 \cdot 2 + 0{,}1 \cdot 2 = 1{,}2 моль,
$$ $$
m(Mg) = 24 \cdot 1{,}2 = 28{,}8 г.
$$
Ответ $36$ г $SiO_2$ и $28{,}8$ г $Mg$.
Задача 4
Условие
Сколько литров газа (н.у.) можно получить при растворении $16{,}8$ г кремния при нагревании в концентрированном растворе гидроксида натрия? Ответ округлите до десятых.
Решение
$$
Si + 2NaOH + H_2O = Na_2SiO_3 + 2H_2,
$$ $$
n(Si) = 16{,}8/28 = 0{,}6 моль,\ V(H_2) = 1{,}2 \cdot 22{,}4 = 26{,}88 л.
$$
Ответ $26{,}9$ л.
Задача 5
Условие
Сколько граммов силиката натрия можно получить сплавлением $90$ г кремнезёма с избытком кальцинированной соды?
Решение
$$
SiO_2 + Na_2CO_3 = Na_2SiO_3 + CO_2,
$$ $$
n(SiO_2) = 90/60 = 1{,}5 моль = n(Na_2SiO_3),\ m(Na_2SiO_3) = 1{,}5 \cdot 122 = 183 г.
$$
Ответ $183$ г.
Задача 6
Условие
Оксид кальция $CaO$ массой $0{,}16$ кг нагрели до $1300$ºС с достаточным количеством оксида кремния(IV) $SiO_2$. Масса образовавшегося силиката кальция $CaSiO_3$ оказалась равной $0{,}256$ кг. Вычислите выход (%) реакции соединения.
Решение
$$
CaO + SiO_2 = CaSiO_3,
$$ $$
n(CaO) = m(CaO)/M(CaO) = 160 г / 56 = 2{,}857 моль,
$$ $$
n(CaSiO_3) = m(CaSiO_3)/M(CaSiO_3) = 256/116 = 2{,}207 моль.
$$
Итак, если бы реакция шла без потерь, то теоретически из $2{,}857$ моль оксида кальция можно было бы получить такое же количество силиката кальция (равенство коэффициентов в уравнении реакции). А из-за потерь, количество силиката меньше. Поэтому, выход реакции: $$
\eta = n(прореаг)/n(теор) = 2{,}207/2{,}857 = 0{,}786 = 78{,}6%.
$$
Ответ $78{,}6%$.