Кремний

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 $78{,}6%$.