Содержание

Оксид кремния(IV) — урок. Химия, 8–9 класс.

Оксид кремния(\(IV\)), или кремнезём SiO2 — твёрдое тугоплавкое вещество, нерастворимое в воде. В отличие от оксидов других неметаллов он имеет немолекулярное строение. Каждый атом кремния в его решётке соединён ковалентными связями с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода — с двумя атомами кремния. Образуется кристаллическая решётка атомного типа. Молекул SiO2 не существует, а формула показывает простейшее соотношение числа атомов кремния и кислорода в этом веществе.

 

 

В природе оксид кремния(\(IV\)) встречается в виде песка, кремнезёма, кварца, горного хрусталя, аметиста и др.

 

 

В результате химических реакций получают пористый оксид кремния(\(IV\)) — силикагель.

 

Силикагель

 

По химическим свойствам оксид кремния(\(IV\)) — кислотный оксид. Он вступает в реакции с основными и амфотерными оксидами

, со щелочами. При этом образуются соли кремниевой кислоты силикаты:

 

CaO+SiO2=tCaSiO3,

 

2NaOH+SiO2=Na2SiO3+h3O.

 

В отличие от других кислотных оксидов он не реагирует с водой.

 

При нагревании взаимодействует с карбонатами и вытесняет из них углекислый газ:

 

SiO2+K2CO3=tK2SiO3+CO2↑.

 

Ещё одна особенность оксида кремния(\(IV\)) — взаимодействие с плавиковой кислотой:

 

SiO2+4HF=SiF4↑+2h3O.

 

С помощью плавиковой кислоты можно наносить рисунки или надписи на стекло, так как его основу составляет оксид кремния(\(IV\)).

Оксид кремния(\(IV\)) используется:

  • для производства оконного стекла и стеклянной посуды;

Оконное стекло

  • для изготовления кварцевых ламп и термостойкой лабораторной посуды;

Лабораторная посуда из кварцевого стекла

  • для приготовления бетона — смеси песка и цемента;

Бетонные плиты

  • силикагель применяется в качестве адсорбента и для поглощения влаги.

Задачи 1-5,7-14 к § 26.1

1T. Электронное строение внешнего энергетического уровня атомов IVA группы


Ответ:
Б) ns2np2.

2Т. Среди простых веществ, образованных элементами IVA группы, металлами являются А) углерод и кремний В) кремний и германий Б) олово и свинец Г) германий и олово


Ответ:
Б) олово и свинец.

3Т. Водный раствор углекислого газа — это А) слабая кислота В) слабое основание Б) сильная кислота Г) щелочь


Ответ:
А) углерод и кремний.
СО2 + Н2О ⇔ Н2СО3 ⇔ Н+ + HСО3.

4Т. При действии воды на кислотный оксид кислота не образуется, если это А) оксид углерода (IV) В) оксид серы (VI) Б) оксид кремния (IV) Г) оксид азота (V)


Ответ:
Б) оксид кремния (IV).

5Т. Прочность водородных соединений в ряду

А) повышается В) изменяется периодически Б) понижается Г) не изменяется


Ответ:
Б) понижается.
Прочность водородных соединений уменьшается вследст-
вие увеличения атомного радиуса элементов в ряду:
C − Si − Ge − Sn − Pb.

7Т. Формула силана А) SiH

4 Б) H2SiO3 B)Mg2Si r)SiO2
Ответ:
А) SiH4.

8Т. Из следующих утверждений неверно лишь то, что углекислый газ А) имеет запах В) бесцветен Б) тяжелее воздуха Г) реагирует с водой


Ответ:
А) имеет запах.

9Т. Высшую степень окисления углерод проявляет в соединении А) СО Б)Аl

4С3 В)СН4 Г) СаСO3
Ответ:
Г) СаСO3.

10Т. Высшую степень окисления кремний проявляет в соединении А) SiO Б) SiO

2 B)SiH4 Г) Mg2Si
Ответ:
Б) SiO2.

11Т. Окислительные свойства углерод проявляет в реакции


Ответ:
В) 3C 0+ 4Al = Al4C3−1.

12Т. Из следующих утверждений неверно лишь то, что реакция оксида углерода (II) с кислородом А) эндотермическая Б) экзотермическая В) сопровождается уменьшением объема Г) не идет при комнатной температуре


Ответ:
А) эндотермическая.

13Т. Сокращенное ионное уравнение

соответствует взаимодействию А) угольной кислоты и силиката кальция Б) угольной кислоты и силиката натрия В) соляной кислоты и силиката кальция Г) соляной кислоты и силиката натрия


Ответ:
Г) соляной кислоты и силиката натрия.

14Т. При кипячении воды, содержащей гидрокарбонат кальция, выпадает осадок. Сумма всех коэффициентов в соответствующем уравнении реакции равна А) 4 Б) 5 В) 6 Г) 7


Ответ:
А) 4.
Са(НСО3) = Н2О + СаСО3↓ + СО2.

Урок №43. Кремний и его соединения. Стекло. Цемент

КРЕМНИЙ

Кремний открыл и получил в 1823 году шведский химик Йенс Якоб Берцелиус.

Второй по распространённости элемент в земной коре после кислорода (27,6% по массе). Встречается в соединениях.

Строение  атома кремния в основном состоянии

 

1s22s22p63s23p2


 

Строение атома кремния в возбуждённом  состоянии

 

 

1s22s22p63s13p3

 

Степени окисления: +4, -4.

Аллотропия кремния

Известен аморфный и кристаллический кремний.


Поликристаллический кремний

Кристаллический – тёмно-серое вещество с металлическим блеском, большая твёрдость, хрупок, полупроводник; ρ = 2,33 г/см3, t°пл. =1415°C; t°кип. = 2680°C.

Имеет алмазоподобную структуру и образует прочные ковалентные связи. Инертен.

Аморфный - бурый порошок, гигроскопичен, алмазоподобная структура, ρ = 2 г/см3, более реакционноспособен.

Получение кремния

1) Промышленность – нагревание угля с песком:

2C + SiO2t˚→ Si + 2CO

2) Лаборатория – нагревание песка с магнием:

2Mg + SiO2 t˚→ Si + 2MgO    Опыт

Химические свойства

Типичный неметалл, инертен.

Как восстановитель:

1)     С кислородом

Si0 + O2  t˚→  Si+4O2

2)     С фтором (без нагревания)

Si0 + 2F2 →  SiF4­

3)     С углеродом

Si0 + C  t˚→  Si+4C

(SiC - карборунд - твёрдый; используется для точки и шлифовки)

4)     С водородом не взаимодействует.

Силан (SiH4) получают разложением силицидов металлов кислотой:

Mg2Si + 2H2SO4 → SiH4­ + 2MgSO4

5)     С кислотами не реагируетолько с плавиковой кислотой Si+4HF=SiF4+2H2)

Растворяется только в смеси азотной и плавиковой кислот:

3Si + 4HNO3 + 18HF →  3H2[SiF6] + 4NO­ + 8H2O

6)     Со щелочами (при нагревании):

Si0 + 2NaOH + H2

O →  Na2Si+4O3+ 2H2­

Как окислитель:

7)     С металлами (образуются силициды):

Si0 + 2Mg  t˚→  Mg2Si-4

Применение кремния

Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.
Кремний в технике
 Применение кремния и его соединений

Силан  - SiH4

Физические свойства: Бесцветный газ, ядовит, t°пл. = -185°C, t°кип. = -112°C.

Получение: Mg2Si + 4HCl → 2MgCl2 + SiH

Химические свойства:

1)      Окисление: SiH4 + 2O2t˚→   SiO2 + 2H2O

2)      Разложение: SiH4 → Si + 2H

 

Оксид кремния (IV) - (SiO2

)n

 

SiO2 - кварц, горный хрусталь, аметист, агат, яшма, опал, кремнезём (основная часть песка):

Кристаллическая решётка оксида кремния (IV) – атомная и имеет такое строение:


Al2O3 2SiO2 • 2H2O - каолинит (основная часть глины)

 

K2O • Al2O3 • 6SiO2 - ортоклаз (полевой шпат)


 

Физические свойства: Твёрдое, кристаллическое, тугоплавкое вещество, t°пл.= 1728°C, t°кип.= 2590°C

Химические свойства: 

Кислотный оксид. При сплавлении взаимодействует с основными оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов:

Изучение свойств оксида кремния (IV)

1)     С основными оксидами:

SiO2 + CaO t˚→    CaSiO3

2)     Со щелочами:

SiO2 + 2NaOH t˚→    Na2SiO3 + H2O

3)     С водой не реагирует

4)     С солями:

SiO2 + CaCO3→    CaSiO3 + CO2­

SiO2 + K2CO3→    K2SiO3 + CO2­

5)     С плавиковой кислотой:

SiO2 + 4HF t˚→     SiF4­ + 2H2O

SiO2 + 6HF t˚→    H2[SiF6] (гексафторкремниевая кислота) + 2H2O

 (реакции лежат в основе процесса травления стекла).

Применение:

1. Изготовление силикатного кирпича

2. Изготовление керамических изделий

3. Получение стекла

 

Кремниевые кислоты

x • SiO2 • y H2O

x = 1, y = 1     H2SiO3 - метакремниевая кислота

x = 1, y = 2     H4SiO4 - ортокремниевая кислота и т.д.

 

Физические свойства: H2SiO3 - очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде малорастворима (образует коллоидный раствор), не имеет кислого вкуса.

Получение:

Получение геля кремниевой кислоты

Получение кремниевой кислоты

 Действие сильных кислот на силикаты - Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3

Химические свойства:

При нагревании разлагается: H2SiO3  t˚→ H2O + SiO2

Соли кремниевой кислоты - силикаты.

 1) с кислотами

Na2SiO3+H2O+CO2=Na2CO3+H2SiO3

2) с солями

Na2SiO3+CaCl2=2NaCl+CaSiO3

3) Силикаты, входящие в состав минералов, в природных условиях разрушаются под действием воды и оксида углерода (IV) - выветривание горных пород:

(K2O • Al2O3 • 6SiO2)(полевой шпат)  + CO2 + 2H2O → (Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O)(каолинит (глина)) + 4SiO2(кремнезём (песок)) + K2CO3

Применение соединений кремния

Природные соединения кремния - песок (SiO2) и силикаты используются для производства керамики, стекла и цемента. 


Керамика

Фарфор = каолин+ глина + кварц + полевой шпат. Родина фарфора – Китай, где фарфор известен уже в 220г. В 1746 г – налажено производство фарфора в России

 

 Фаянс - от названия итальянского города Фаэнца. Где в 14-15веках было развито керамическое ремесленничество. Фаянс – отличается от фарфора большим содержанием глины (85%), более низкой температурой обжига.


Стекло – хрупкий, прозрачный материал, способен размягчаться и при застывании принимает любую форму. Стекло получают варкой шихты (сырьевой смеси, состоящей из песка, соды и известняка) в специальных стекловаренных печах. 

Видео "Производство стекла"

Основные реакции, протекающие при плавке шихты:

Na2CO3 + SiO2 → Na2SiO3 + CO2

K2CO3 + SiO2 → K2SiO3 + CO2

CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2

Получение оконного стекла: Na2SiO3 + CaSiO3 + 4SiO2 → Na2O∙CaO ∙6SiO2

Na2O * CaO * 6SiO2 - формула оконного стекла

При добавлении оксида свинца получают хрусталь.


Сравнение свойств кварцевого и обычного стекла

Цемент


Цемент – мелко измельчённый клинкер с минеральными добавками.

Клинкер - шарики тёмно-серого цвета получают спеканием глины и известняка в специальных вращающихся печах

 Видео "Производство бетона"

Задания для закрепления

Осуществите превращения по схеме:

1) Si → SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3 →SiO2

2) Si → Mg2Si → SiH4 → SiO2

3) Si → Na2SiO3

Оксид кремния (IV)

Содержание:

Оксид кремния (IV)

  • Кремнезем (IV) Повторяю!- Из главы VII§ 3 Структура кристалла lattice. To определяя структуру твердого оксида кремния (IV), необходимо вспомнить следующие закономерности: вещества с молекулярными решетками имеют низкую температуру плавления, а вещества с атомными решетками имеют высокую температуру плавления.
  • Температура плавления монооксида углерода (IV) очень низкая (-56,6°C), а температура плавления оксида кремния(IV) очень высокая (кварц плавится при 1728 ° C).Из этого можно сделать вывод, что твердый оксид кремния (IV) должен иметь атомную решетку. Структура кристаллической решетки оксида кремния (IV) выглядит следующим образом: — O-Si-O-Si-O-Si-O— А. А. Я. — O-Si-O-Si-O-Si-O—
Это подтверждается многими исследованиями. Людмила Фирмаль

Поэтому, никакие индивидуальные молекулы SiO2.Весь кристалл представляет собой 1 макромолекулу (SiO2) n, но для облегчения записи состав оксида кремния (IV) представлен формулой Si02, что, конечно, неточно. Быть на природе. Оксид кремния (IV) встречается в природе в виде sand.

As как правило, песок загрязняется примесями (оксидом железа), он желтеет. Чистые кристаллы оксида кремния (IV) называются кварцем. Его кристаллы в виде включений находятся в граните Песок образуется за счет разрушения других пород. CaSiO,+ C () 2t Схема 32 показывает использование оксида кремния (IV) в виде песка. Схема 32 Ответьте на вопросы 25 и 26 (стр. 77).

Рисунок 114.Горный хрусталь. Людмила Фирмаль

Смотрите также:

Решение задач по химии

ЕГЭ. Химические свойства оксидов

Химические свойства оксидов

Взаимодействие оксидов с водой

Правило Комментарий
Основный оксид + H2O → Щелочь

Реакция идет, если образуется растворимое основание, а также Ca(OH)2:
Li2O + H2O → 2LiOH
Na2O + H2O → 2NaOH
K2O + H2O → 2KOH

 

CaO + H2O → Ca(OH)2
SrO + H2O → Sr(OH)2
BaO + H2O → Ba(OH)2

 

MgO + H2O → Реакция не идет, ак как Mg(OH)2 нерастворим*
FeO + H2O → Реакция не идет, так как Fe(OH)2 нерастворим
CrO + H2O → Реакция не идет, так как Cr(OH)2 нерастворим
CuO + H2O → Реакция не идет, так как Cu(OH)2 нерастворим

Амфотерный оксид Амфотерные оксиды, также как и амфотерные гидроксиды, с водой не взаимодействуют
Кислотный оксид + H2O → Кислота

Все реакции идут за исключением SiO2 (кварц, песок):
SO3 + H2O → H2SO4
N2O5 + H2O → 2HNO3
P2O5 + 3H2O → 2H3PO4 и т.д.

SiO2 + H2O → реакция не идет

* Источник: [2] "Я сдам ЕГЭ. Курс самоподготовки", стр. 143.

 

Взаимодействие оксидов друг с другом

1. Оксиды одного типа друг с другом не взаимодействуют:

Na2O + CaO → реакция не идет
CO2 + SO3 → реакция не идет

 

2.  Как правило, оксиды разных типов взаимодействуют друг с другом (исключения: CO2, SO2, о них подробнее ниже):

Na2O + SO3 → Na2SO4
CaO + CO2 → CaCO3
Na2O + ZnO → Na2ZnO2

 

Взаимодействие оксидов с кислотами

1. Как правило, основные и амфотерные оксиды взаимодействуют с кислотами:

Na2O + HNO3 → NaNO3 + H2O
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O
Al2O3 + 3H2SO4 → Al2(SO4)3 + 3H2O

 

Исключением является очень слабая нерастворимая (мета)кремниевая кислота H2SiO3. Она реагирует только с щелочами и оксидами щелочных и щелочноземельных металлов.  
CuO + H2SiO3 → реакция не идет.

 

2. Кислотные оксиды не вступают в реакции ионного обмена с кислотами, но возможны некоторые окислительно-восстановительные реакции:

SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O
SO3 + H2S → SO2­ + H2O

SiO2 + 4HF(нед.) → SiF4 + 2H2O

 

С кислотами-окислителями (только если оксид можно окислить):
SO2 + HNO3 + H2O → H2SO4 + NO

 

Взаимодействие оксидов с основаниями

1. Основные оксиды с щелочами и нерастворимыми основаниями НЕ взаимодействуют.

2. Кислотные оксиды взаимодействуют с основаниями с образованием солей:

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 +H2O
CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O
CO2 + NaOH → NaHCO3 (если CO2 в избытке)

 

3. Амфотерные оксиды взаимодействуют с щелочами (т.е. только с растворимыми основаниями) с образованием солей или комплексных соединений:

а) Реакциях с растворами щелочей:

ZnO + 2NaOH + H2O → Na2[Zn(OH)4] (тетрагидроксоцинкат натрия)
BeO + 2NaOH + H2O → Na2[Be(OH)4] (тетрагидроксобериллат натрия)
Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na[Al(OH)4] (тетрагидроксоалюминат натрия)

 

б) Сплавление с твердыми щелочами:

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O (цинкат натрия)
(кислота: H2ZnO2)
BeO + 2NaOH → Na2BeO2 + H2O (бериллат натрия)
(кислота: H2BeO2)
Al2O3 + 2NaOH → 2NaAlO2 + H2O (алюминат натрия)
(кислота: HAlO2)

 

Взаимодействие оксидов с солями

1. Кислотные и амфотерные оксиды взаимодействуют с солями при условии выделения более летучего оксида, например, с карбонатами или сульфитами все реакции протекают при нагревании:

SiO2 + CaCO3 → CaSiO3 + CO2­
P2O5 + 3CaCO3 → Ca3(PO4)2 + 3CO2­
Al2O3 + Na2CO3 → 2NaAlO2 + CO2
Cr2O3 + Na2CO3 → 2NaCrO2 + CO2
ZnO + 2KHCO3 → K2ZnO2 + 2CO2 + H2O


SiO2 + K2SO3 → K2SiO3 + SO2­
ZnO + Na2SO3 → Na2ZnO2 + SO2­

 

Если оба оксида являются газообразными, то выделяется тот, который соответствует более слабой кислоте:
K2CO3 + SO2 → K2SO3 + CO2­ (H2CO3 слабее и менее устойчива, чем H2SO3)

 

2. Растворенный в воде CO2 растворяет нерастворимые в воде карбонаты (с образованием растворимых в воде гидрокарбонатов):
CO2 + H2O + CaCO3 → Ca(HCO3)2
CO2 + H2O + MgCO3 → Mg(HCO3)2

В тестовых заданиях такие реакции могут быть записаны как:
MgCO3 + CO2 (р-р), т.е. используется раствор с углекислым газом и, следовательно, в реакцию необходимо добавить воду.

Это один из способов получения кислых солей.

 

Восстановление слабых металлов и металлов средней активности из их оксидов возможно с помощью водорода, углерода, угарного газа или более активного металла (все реакции проводятся при нагревании):

1. Реакции с CO, C и H2:

CuO + C →  Cu + CO­  
CuO + CO →  Cu + CO2
CuO + H2 →  Cu + H2O­                     

 

ZnO + C →  Zn + CO­
ZnO + CO →  Zn + CO2
ZnO + H2 →  Zn + H2

 

PbO + C →  Pb + CO
PbO + CО →  Pb + CO2­
PbO + H2 →  Pb + H2O

 

FeO + C →  Fe + CO
FeO + CО →  Fe + CO2­
FeO + H2 →  Fe + H2O

 

Fe2O3 + 3C →  2Fe + 3CO
Fe2O3 + 3CО →  2Fe + 3CO2
Fe2O3 + 3H2 →  2Fe + 3H2

 

WO3 + 3H2 → W + 3H2O

 

2. Восстановление активных металлов (до Al включительно) приводит к образованию карбидов, а не свободного металла:

CaO + 3C → CaC2 + 3CO
2Al2O3 + 9C → Al4C3 + 6CO

 

3. Восстановление более активным металлом:

3FeO + 2Al →  3Fe + Al2O3
Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3.

 

4. Некоторые оксиды неметаллов также возможно восстановить до свободного неметалла:

2P2O5 + 5C → 4P + 5CO2
SO2 + C → S + CO2
2NO + C → N2 + CO2
2N2O + C → 2N2 + CO2
SiO2 + 2C → Si + 2CO

 

Только оксиды азота и углерода реагируют с водородом:

2NO + 2H2 → N2 + 2H2O
N2O + H2 → N2 + H2O

 

SiO2 + H2 → реакция не идет.

 

В случае углерода восстановления до простого вещества не происходит:
CO + 2H2 <=> CH3OH (t, p, kt)

 

Особенности свойств оксидов CO

2 и SO2

1. Не реагируют с амфотерными гидроксидами:

CO2 + Al(OH)3 → реакция не идет

 

2. Реагируют с углеродом:

CO2 + C → 2CO­
SO2 + C → S + CO2­

 

3. С сильными восстановителями SO2 проявляет свойства окислителя:

SO2 + 2H2S → 3S + 2H2O
SO2 + 4HI → S + 2I2 + 2H2O
SO2 + 2C → S + CO2
SO2 + 2CO → S + 2CO2 (Al2O3, 500°C)

 

4. Сильные окислители окисляют SO2:

SO2 + Cl2 <=> SO2Cl2
SO2 + Br2 <=> SO2Br2
SO2 + NO2 →  SO3 + NO
SO2 + H2O2 →  H2SO4

 

5SO2 + 2KMnO4 +2H2O →  2MnSO4 + K2SO4 + 2H2SO4
SO2 + 2KMnO4 + 4KOH →  2K2MnO4 +K2SO4 + 2H2O

 

SO2 + HNO3 + H2O → H2SO4 + NO

 

6. Оксид углерода (IV) CO2 проявляет менее выраженные окислительные свойства, реагируя только с активными металлами, например:

CO2 + 2Mg → 2MgO + C (t)

 

Особенности свойств оксидов азота (N

2O5, NO2, NO, N2O)

1. Необходимо помнить, что все оксиды азота являются сильными окислителями. Совсем необязательно помнить какие продукты образуются в подобных реакциях, так как подобные вопросы возникают только в тестах. Нужно лишь знать основные восстановители, такие как C, CO, H2, HI и йодиды, H2S и сульфиды, металлы (и т.д.) и знать, что оксиды азота их с большой вероятностью окислят.

 

2NO2 + 4CO&nbsp → N2 + 4CO2
2NO2 + 2S → N2 + 2SO2
2NO2 + 4Cu → N2 + 4CuO

 

N2O5 + 5Cu → N2 + 5CuO
2N2O5 + 2KI → I2 + 2NO2 + 2KNO3
N2O5 + H2S → 2NO2 + S + H2O

 

2NO + 2H2 → N2 + 2H2O
2NO + C → N2 + CO2
2NO + Cu → N2 + 2Cu2O
2NO + Zn → N2 + ZnO
2NO + 2H2S → N2 + 2S + 2H2O

 

N2O + H2 → N2 + H2O
2N2O + C → 2N2 + CO2
N2O + Mg → N2 + MgO

 

2. Могут окисляться сильными окислителями (кроме N2O5, так как степень окисления уже максимальная):
2NO + 3KClO + 2KOH →  2KNO3 + 3KCl + H2O
8NO + 3HClO4 + 4H2O →  8HNO3 + 3HCl
14NO + 6HBrO4 + 4H2O →  14HNO3 + 3Br2
NO + KMnO4 + H2SO4 →  HNO3 + K2SO4 + MnSO4 + H2O
5N2O + 2KMnO4 + 3H2SO4 →  10NO + 2MnSO4 + K2SO4 + 3H2O.

 

3. Несолеобразующие оксиды N2O и NO не реагируют ни с водой, ни с щелочами, ни с обычными кислотами (кислотами-неокислителями).

 

Химические свойства CO как сильного восстановителя

1. Реагирует с некоторыми неметаллами:

2CO + O2 → 2CO2
CO + 2H2 <=> CH3OH (t, p, kt)
CO + Cl2 <=> COCl2 (фосген)

 

2. Реагирует с некоторыми сложными соединениями:

CO + KOH → HCOOK
CO + Na2O2 → Na2CO3
CO + Mg → MgO + C (t)


3. Восстанавливает некоторые металлы (средней и малой активности) и неметаллы из их оксидов:

CO + CuO → Cu + CO2
3CO + Fe2O3 → 2Fe + 3CO2
3CO + Cr2O3 → 2Cr + 3CO2

 

2CO + SO2 → S + 2CO2­ (Al2O3, 500°C)
5CO + I2O5 → I2 + 5CO2­
4CO + 2NO2 → N2 + 4CO2

 

3. С обычными кислотами и водой CO (также как и другие несолеобразующие оксиды) не реагирует.

 

Химические свойства SiO

2

1. Взаимодействует с активными металлами:

SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si
SiO2 + 2Ca → 2CaO + Si
SiO2 + 2Ba → 2BaO + Si

 

2. Взаимодействует с углеродом:

SiO2 + 2C → Si + 2CO
(Согласно пособию "Курс самоподготовки" Каверина, SiO2 + CO → реакция не идет)

 

3  С водородом SiO2 не взаимодействует.

 

4. Реакции с растворами или расплавами щелочей, с оксидами и карбонатами активных металлов:

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 +H2O
SiO2 + CaO → CaSiO3
SiO2 + BaO → BaSiO3
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2
SiO2 + CaCO3 → CaSiO3 + CO2

SiO2 + Cu(OH)2 → реакция не идет (из оснований оксид кремния реагирует только с щелочами).

 

5. Из кислот SiO2 взаимодействует только с плавиковой кислотой:

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O.

 

Свойства оксида P

2O5 как сильного водоотнимающего средства

HCOOH + P2O5 → CO + H3PO4
2HNO3 + P2O5 → N2O5 + 2HPO3
2HClO4 + P2O5 → Cl2O7 + 2HPO3.

 

Термическое разложение некоторых оксидов

В вариантах экзамена такое свойство оксидов не встречается, но рассмотрим его для полноты картины:
Основные:
4CuO → 2Cu2O + O2 (t)
2HgO → 2Hg + O2 (t)

 

Кислотные:
2SO3 → 2SO2 + O2 (t)
2N2O → 2N2 + O2 (t)
2N2O5 → 4NO2 + O2 (t)

 

Амфотерные:
4MnO2 → 2Mn2O3 + O2 (t)
6Fe2O3 → 4Fe3O4 + O2 (t).

 

Особенности оксидов NO

2, ClO2 и Fe3O4

1. Диспропорционирование: оксидам NO2 и ClO2 соответствуют две кислоты, поэтому при взаимодействии с щелочами или карбонатами щелочных металлов образуются две соли: нитрат и нитрит соответствующего металла в случае NO2 и хлорат и хлорит в случае ClO2:

2N+4O2 + 2NaOH → NaN+3O2 + NaN+5O3 + H2O

4NO2 + 2Ba(OH)2 → Ba(NO2)2 + Ba(NO3)2 + 2H2O

2NO2 + Na2CO3 →  NaNO3 + NaNO2 + CO2

 

В аналогичных реакциях с кислородом образуются только соединения с N+5, так как он окисляет нитрит до нитрата:

4NO2 + O2 + 4NaOH → 4NaNO3 + 2H2O

4NO2 + O2 + 2H2O → 4HNO3              (растворение в избытке кислорода)

 

2Cl+4O2 + H2O → HCl+3O2 + HCl+5O3
2ClO2 + 2NaOH → NaClO2 + NaClO3 + H2

 

2. Оксид железа (II,III) Fe3O4 (FeO·Fe2O3) содержит железо в двух степенях окисления: +2 и +3, поэтому в реакциях с кислотами образуются две соли:

Fe3O4 + 8HCl → FeCl2 + 2FeCl3 4H2O.

Урок для 9 класса. Кремний и его свойства.Соединения кремния

9 класс. Тема 3.урок № 3.: Кремний и его соединения.

«Кремний-основа

земной коры»

Академик

А. Е. Ферсман

Цели урока:

Обучающие:

  • Рассмотреть строение атома кремния.

  • Изучить физические и химические свойства, применение.

Развивающие:

  • Развивать умения формулировать гипотезы и проводить их опытную проверку.

  • Продолжить формирование умений обрабатывать и анализировать экспериментальные данные, делать выводы о свойствах вещества.

Воспитывающие:

  • Формировать потребности в познавательной деятельности.

  • Воспитать культуру общения учащихся через групповую работу.

  • Воспитать у учащихся наблюдательность, внимание, пытливость, инициативу.

Оборудование: периодическая система Д. И. Менделеева, коллекция минералов,  презентация к уроку, реактивы: раствор соляной кислоты, раствор карбоната натрия, раствор силикатного клея; штативы с пробирками; образцы природных соединений кремния ( гранит, горный хрусталь, кварц и др.), образцы изделий из стекла, фаянса, фарфора, керамики

ХОД УРОКА

  1. Организационный момент.

Согласно современным исследованиям биосферы нашей планеты, самыми распространенными в ней элементами являются кислород (47%), кремний (29%), алюминий (8%), железо (4,7%), кальций (2,96%), натрий и калий (по 2,5%), магний (1,9%). На долю остальных приходится менее 1%.

  1. Актуализация знаний.

Сегодня на уроке мы с вами рассмотрим строение атома кремния, изучим его физические и химические свойства, применение.

  1. Изучение нового материала

1. Характеристика элемента по его положение в ПСХЭ Д.И.Менделеева. Строение атома.

Ребята, перед вами периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева. Все элементы расположены в периодах и группах. Сейчас я вам предлагаю найти кремний и дать ему характеристику по положению в Периодической системе, а именно, вставить пропущенные слова в тексте (групповая работа).

  • Кремний - элемент __________ группы, __________ подгруппы

  • Заряд ядра атома кремния равен ______

  • В ядре атома кремния __________ протонов.

  • В ядре атома кремния _________ нейтронов.

  • В атоме кремния ________ электронов.

  • Атом кремния имеет _________ энергетических уровня.

  • На внешнем уровне в атоме кремния _________ электронов.

  • Максимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна ________.

  • Минимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна ________.

  • Простое вещество кремний является ____________.

  • Оксид кремния имеет ___________________ характер.

Предполагаемые ответы:

  • Кремний- элемент 4 группы, главной подгруппы

  • Заряд ядра атома кремния равен 14

  • В ядре атома кремния 14 протонов.

  • В ядре атома кремния 14 нейтронов.

  • В атоме кремния 14 электронов.

  • Атом кремния имеет 3 энергетических уровня.

  • На внешнем уровне в атоме кремния 4 электрона

  • Максимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна +4

  • Минимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна -4.

  • Простое вещество кремний является неметаллом.

  • Оксид кремния имеет __ кислотный _ характер.

Какой вывод мы можем сделать о положении кремния в ПС?

Предполагаемые ответы:

Кремний – химический элемент 4 группы главной подгруппы. Химический знак – Si, Порядковый номер – 14, Атомная масса – 28,086. Кремний находится в IV группе, гл. подгруппе, 3 период.

В ядре кремния 14 электронов, 14 протонов, 14 нейтронов. Все электроны расположены на 3 энергетических уровнях. На внешнем энергетическом уровне находится 4 электрона. Электронная формула: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2

Максимальная степень окисления атома в соединениях равна +4. Минимальная степень окисления атома кремния в соединениях равна -4.

На последнем энергетическом уровне атома кремния находится 4 электрона, которые атом в ходе химической реакции может отдать, проявляя при этом положительную степень окисления +4 и являясь восстановителем. Или, наоборот, принять 4 электрона до полного заполнения 3 энергетического уровня, проявляя отрицательную степень окисления -4 и являясь при этом окислителем. Валентность химического элемента равна IV.

2. Открытие кремния 

Уже в глубокой древности люди широко использовали в своём быту соединения кремния. Вспомните древних людей. Из чего были изготовлены их орудия труда? Но сам кремний впервые был получен в 1824 г. Шведским химиком И.Я. Берцелиусом. Однако, за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнён примесями.

Латинское название «силициум» берёт своё начало от латинского «силекс» - камень. С греческого языка «кремнос» - утёс, скала.

Кремний – это один из распространенных в земле элементов (27,6% массы). Главная часть находится в соединениях кремния с кислородом и др. металлами – силикатных породах. Соединения, в состав которых входит оксид алюминия, называются алюмосиликатами. Таковы белая глина, слюда, полевой шпат. Значительная часть кремния представлена оксидом кремния (IV) – кремнезема. Окрашивание оксида кремния (IV) различными примесями образует драгоценные и полудрагоценные камни, например, изумруд, топаз, аквамарин и др.

- Земная кора на одну четверть состоит из соединений кремния. Наиболее распространённым является оксид кремния (IV) – кремнезём. В природе он образует минерал кварц и многие другие разновидности:горный хрусталь, аметист, агат, опал, яшма, халцедон, сердолик (полудрагоценные камни), а также обычный кварцевый песок 

Именно кремень положил начало каменному веку. Причин этому две: доступность и распространённость, а также способность образовывать на сколе острые режущие края.

Второй тип природных соединений кремния – силикаты. Самые распространённые алюмосиликаты: гранит, различные виды глин, слюды. 

Не содержащий алюминия силикат – асбест ( из него изготавливают огнестойкие ткани)

Оксид кремния (IV) необходим и растениям, и животным. Он придаёт прочность стеблям растений и покровам животных ( камыши твёрдо стоят, осока режет, как лезвие, чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц, шерсть животных содержат оксид кремния (IV). 

Кремний придаёт гладкость и прочность костям человека, входит в состав низших живых организмов – диатомовых водорослей и радиолярий (образует их скелеты) 

3. Физические свойства кремния

- Вы обратили внимание, что когда мы говорим о содержании в природных условиях элемента кремния, то упоминаем только его соединения, но не простое вещество.

Кремний в свободном виде в природе не встречается  в отличие от углерода (алмаз,  графит, аморфный С и т.д.)

Для кремния известны две аллотропные модификации. Наиболее устойчивая аллотропная модификация кремния имеет строение, подобное алмазу, т. е. атомное строение. Это тугоплавкое, твердое (7 баллов по шкале Мооса) , но хрупкое вещество, черно-серого цвета с металлическим блеском малореакционноспособный; полупроводник, (с повышением температуры электропроводность повышается).

Такие свойства обусловлены строением кристаллов, аналогичным структуре алмаза.

Физические константы: g = 2,33 г/см3;  t пл.= 1415 0С; t кип.= 3500 0С

Металлический кремнийтугоплавкое вещество (tпл.=1400°С) темно-серого цвета с металлическим блеском, хрупкое, плохо

проводит электрический ток.

Аморфный кремний - бурый порошок, не имеющий постоянной температуры. Аморфный кремний является более реакционноспособным, чем химически довольно инертный кристаллический кремний.


4. Химические свойства кремния.

На основе строения атома мы выяснили, что простое вещество кремний способен проявлять как окислительные, так и восстановительные свойства

Si0

-4е +4е

Si+4 Si-4

восстановитель окислитель

а) кремний - восстановитель

Все реакции протекают при нагревании!

Si + O= SiO (оксид кремния (IV))

Si + 2Cl2 = SiCl4  (хлорид кремния)

Si + 2S = SiS2     (сульфидкремния)

      20000C

Si + C =  Si+4C-4  

(карбид кремния или карборунд, по твёрдости близок к алмазу)

Si + 2H2O(пар) = SiO2 + H2

Si + 2NaOH(конц.) + H2O = Na2SiO3 + 2H2

б) кремний – окислитель

Si + 2Ca = Ca2Si  (силицид кальция)

Вывод: свойства кремния и углерода похожи. Оба неметалла взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой, металлами. Но в отличие от углерода кремний напрямую не соединяется с водородом.

5.Соединения кремния.

Оксиды являются основным элементом кристаллической решетки более 400 минералов. Соединения кремния находятся в песке, глине, почве. Земная кора более чем на четверть состоит из его соединений. Наиболее распространенным соединением кремния является его диоксид SiO2, другое его название — кремнезем. В природе он образует минерал кварц и многие разновидности, такие, как горный хрусталь и его знаменитая лиловая форма — аметист, а также агат, опал, яшма, халцедон, сердолик, которые известны как поделочные и полудрагоценные камни (слайды № 3,4,5). Диоксид кремния — это также обычный и кварцевый песок.
Из разновидностей минералов на основе диоксида кремния — кремня, халцедона и других первобытные люди изготовляли орудия труда. Именно кремень, этот невзрачный и не очень прочный камень, положил начало каменному веку — веку кремневых орудий труда. Причин этому две: распространенность и доступность кремня, а также его способность образовывать при сколе острые режущие края.


Второй тип природных соединений кремния — это силикаты. Среди них наиболее распространены алюмосиликаты, эти силикаты содержат алюминий. К алюмосиликатам относятся гранит, различные виды глин, слюды. Силикатом, не содержащим алюминий, является, например, асбест.
Важнейшее соединение кремния — оксид SiO2 необходим для жизни растений и животных. Он придает прочность стеблям растений и защитным покровам животных. Тростники, камыши и хвощи стоят крепко, как штыки, острые листья осоки режут, как ножи, стерня на скошенном поле колет, как иголки, а стебли злаков настолько крепки, что не позволяют ниве на полях ложиться от дождя и ветра. Чешуя рыб, панцири насекомых, крылья бабочек, перья птиц и шерсть животных прочны, так как содержат кремнезем. Кремний придает гладкость и прочность костям человека.
Кремний входит и в состав низших живых организмов — диатомовых водорослей и радиолярий, — нежнейших комочков живой материи, которые создают свои непревзойденные по красоте скелеты из кремнезема.

Одно из названных сегодня веществ – это оксид кремния SiO2. Это кислотный оксид, а для таких оксидов характерно взаимодействие с водой, основным оксидом и щелочью, но

а) SiO+ H2O не взаимодействует

б) SiO2 + Na2O = Na2SiO3

в) SiO2+2NaOH = Na2SiO3+H2О

Составление уравнений реакций учениками на доске и в тетради.

Если у кремния есть кислотный оксид, то есть и соответствующая оксиду кислота.

Жила в стране химии чудная дева.

В семействе кислот прослыла неумелой.

Была она, в общем, на студень похожа

Хоть кремний служил ей основою тоже.

Своими поступками всех удивляла,

В кислотном ряду исключением стала.

А при нагревании, вот чудеса,

Из неё получились: песок и вода!

Ближайший её сородич и брат,

Строитель известный, герой-силикат.

Узнали «красавицу»? Кто же она?

Конечно же ………………. (кремниевая кислота)

ЗАДАНИЕ: Запишите формулу кремниевой кислоты. Из каких химических элементов она состоит?

Получение. Кремниевая кислота единственная из неорганических кислот, которую нельзя получить реакцией оксида кремния с водой.

Лабораторный опыт: “Получение кремниевой кислоты” - работа в группах, составление уравнения хим. реакции.

Налейте в пробирку небольшое количество силиката натрия Na2SiO3, прилейте 1 мл раствора соляной кислоты. Что наблюдаете? Слейте жидкое содержимое в другую пробирку. Охарактеризуйте физические свойства кремниевой кислоты, проверьте по таблице растворимости. Составьте уравнение химической реакции в молекулярном и ионном виде.

Na2SiO3+2HCl = H2SiO3+2NaCl (Слайд 11)

Что можно сказать о её растворимости в воде? (Она не растворима).

Применение кремния и его соединений.

Выступления ребят с подготовленными заранее сообщениями о применения кремния.

6. Получение кремния  

- Способы получения кремния основаны в основном на восстановлении оксида кремния (IV) сильными восстановителями – активными металлами (Mg, Al) и углеродом

Лабораторный способ:    

SiO2 + 2Mg = 2MgO + Si     

Промышленный способ:

               1900oC      

SiO2 + 2C  =  2CO + Si 

SiCi4 + 2Zn = 2ZnCi2 + Si

7. Применение соединений кремния в народном хозяйстве  

Кремний широко используется в электронике как полупроводник. Добавки кремния к сплавам повышают их коррозионную стойкость. Силикаты, алюмосиликаты и кремнезем – основное сырье для производства стекла и керамики, а также для строительной промышленности.

(Для получения полупроводников.Кислотоупорных сплавов.Стекло,  цемент, бетон,  железобетон, кирпич, фарфор, фаянс.)

Применение кремния. Кремний применяют для получения полупроводниковых материалов, а также кислотоупорных сплавов. При сплавлении кварцевого песка с углем при высоких температурах образуется карбид кремния SiC, который по твердости уступает только алмазу. Поэтому его используют для затачивания резцов металлорежущих станков и шлифовки драгоценных камней. Из расплавленного кварца изготавливают различную кварцевую химическую посуду, которая может выдерживать высокую температуру и не трескается при резком охлаждении.
Соединения кремния служат основой для производства стекла и цемента.
Открытие кремния. Хотя уже в глубокой древности люди широко использовали в своем быту соединения кремния, сам кремний в элементарном состоянии был впервые получен в 1825 г. шведским химиком Й. Я. Берцелиусом. Однако за 12 лет до него кремний получили Ж. Гей-Люссак и Л. Тенар, но он был очень загрязнен примесями.
Задания: Укажите сходство и различие оксида углерода(IV) и оксида кремния(IV) по строению и свойствам (взаимодействие с водой, щелочами, основными оксидами и магнием). Напишите уравнения реакций.

Почему углерод называют основным элементом живой природы, а кремний — основным элементом неживой природы?

IV.Рефлексия – выделить главные слова по группам Каждой группе необходимо выписать на листочек ключевые слова из каждой строки стихотворения

1.Силициум с латыни кремень означает

Берцелиус его открыл и так назвал

Ученый Гесс ввел русский термин - кремний

Слышна в нем мощь утесов, скал.

В земной коре второе место он прочно занимает,

Хотя в свободном виде в природе не встречают

Известен кремний стал лишь с 19 века,

Но неоценима его роль со времен древнего человека.

2.Без него не построить себе особняк,

Чашки кофе не выпить без фарфора никак

Звон хрустальный не слышать

И как о берег бьют волны

Не носить топ-моделям серьги, броши, кулоны.

3.Ну, а чистый кремний хоть имеет структуру алмаза

Полупроводниковыми свойствами владеет без отказа

Способностью мага он обладает

Энергией солнца вовсю управляет

Часам точный ход обеспечит кристалл.

4. Прочность сталей усилишь, введя кремний в сплав

Живой организм кремний тоже имеет

Из-за него человек силикозом болеет

Недостаток его скелет ослабляет

Если меньше 3-х грамм, то и взгляд не сияет.

Химической активностью кремний не блистает,

Но в щелочах и фтороводороде себя он окисляет.

Его оксид кислотный на редкость очень твердый

В воде не растворим,

Для получения разных стекол ничем не заменим.

1гр

Силициумс латыни кремень означает

Берцелиус его открыл и так назвал

Ученый Гесс ввел русский термин - кремний

Слышна в нем мощь утесов, скал.

В земной коре второе место он прочно занимает,

Хотя в свободном виде в природе не встречают

Известен кремний стал лишь с 19 века,

Но неоценима его роль со времен древнего человека.

2 гр

Без него не построить себе особняк,

Чашки кофе не выпить без фарфора никак

Звон хрустальный не слышать

И как о берег бьют волны

Не носить топ-моделям серьги, броши, кулоны.

3гр

Ну, а чистый кремний хоть имеет структуру алмаза

Полупроводниковыми свойствами владеет без отказа

Способностью мага он обладает

Энергией солнцавовсю управляет

Часам точный ход обеспечит кристалл.

4гр

Прочность сталей усилишь, введя кремний в сплав

Живой организм кремний тоже имеет

Из-за него человек силикозом болеет

Недостаток его скелет ослабляет

Если меньше 3-х грамм, то и взгляд не сияет.

Химической активностью кремний не блистает,

Но в щелочах и фтороводороде себя он окисляет.

Его оксид кислотный на редкость очень твердый

В воде не растворим,

Для получения разных стекол ничем не заменим.

V. Домашнее задание: §

Кремний, подготовка к ЕГЭ по химии

Кремний - неметаллический элемент IVa группы периодической таблицы Д.И. Менделеева. Второй после кислород элемент по распространенности в земной коре.

В чистом виде в природе практически отсутствует. Чаще всего встречается в виде кремнезема - SiO2 - песок, песчаник, кварц, глина.

Кремниевая (силиконовая) долина

Регион в штате Калифорния (США), отличающийся большой плотностью высоко технологичных компаний, связанных с производством компьютеров и микропроцессоров.

Кремний является природным полупроводником, используется как основной материал для производства микросхем. Кремний ближе, чем вы думаете: внутри гаджета, которым вы пользуетесь 😉

Основное и возбужденное состояние кремния

При возбуждении атома кремния электроны на s-подуровне распариваются и один из них переходит на p-подуровень.

Природные соединения

В природе кремний встречается в виде следующих соединений:

  • SiO2 - кварц, кремнезем, гранит, песчаник, песок, глина
  • SiO2 с примесью Fe3+ - цитрин
  • SiO2 с примесью Fe2+ и Fe3+ - аметист
Получение

В промышленности кремний получают путем восстановления кремнезема в электрических печах, алюминотермией.

SiO2 + C → (t) Si + CO2

SiO2 + Al → (t) Si+ Al2O3

В лабораторных условиях мелкий белый песок прокаливают с магнием:

SiO2 + Mg → (t) MgO + Si

Химические свойства
  • Реакции с неметаллами
  • При обычных условиях без нагревания кремний реагирует только со фтором.

    Si + F2 → SiF4

    При нагревании кремний вступает в реакции с остальными галогенами (Cl, Br, I), углеродом, кислородом. При очень высоких температурах (1200 °C) кремний с кислородом образует оксид кремния II - несолеобразующий оксид.

    Si + Cl2 → (t) SiCl4

    Si + C → (t) SiC

    Si + O2 → (t) SiO2

    Si + O2 → (t = 1200 °C) SiO

  • Реакции с металлами
  • В подобных реакциях кремния проявляет свои окислительные способности.

    Ca + Si → Ca2Si (силицид кальция)

  • Реакция с щелочами
  • С целью травления (удаления поверхностного слоя материала) кремниевые изделия можно погружать в раствор щелочи.

    KOH + Si → K2SiO3 + H2

Оксид кремния IV - SiO
2

Оксид кремния IV имеет атомное строение, обладает высокой прочностью и твердостью. Плавится при температуре +1730 °C градусов.

Получение

В промышленности оксид кремния IV получают нагреванием кремния в атмосфере кислорода.

Si + O2 → SiO2

В лабораторных условиях проводят реакция силиката натрия с уксусной кислотой. Кремниевая кислота сразу же распадается на SiO2, который выпадает в осадок, и воду.

Na2SiO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2SiO3

H2SiO3 → SiO2 + H2O

Химические свойства

  • Реакции с кислотами
  • Химически SiO2 устойчив к действию кислот, однако вступает в реакцию с газообразным фтороводородом (газом) и плавиковой кислотой (жидкостью).

    SiO2 + HF → SiF4 + H2O

  • Реакции с основными оксидами и щелочами
  • SiO2 является кислотным оксидом, соответствует кремниевой кислоте. Вступая в реакции с основными оксидами и щелочами, образует соли данной кислоты - силикаты.

    MgO + SiO2 → MgSiO3

    NaOH + SiO2 → Na2SiO3 + H2O

  • С карбонатами
  • Так как чаще всего кислотные оксиды с солями не реагируют, тем более необычной кажется реакция оксида кремния IV с карбонатами.

    K2CO3 + SiO2 → K2SiO3 + CO2

Кремниевая кислота

Слабая, малорастворимая в воде кислота. Ее соли носят название - силикаты.

Получение

Поскольку кремниевая кислота малорастворима, то банальной реакцией SiO2 с водой ее не получить. Эту задачу решают в две стадии через ее соли - силикаты.

LiOH + SiO2 → Li2SiO3 + H2O

Li2SiO3 + HCl → LiCl + H2SiO3

Химические свойства

Кремниевая кислота слабая, нестойкая, легко распадается на воду и оксид кремния IV.

H2SiO3 → H2O + SiO2

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Оксиды углерода, кремния, германия, олова и свинца

Оксиды элементов в верхней части группы 4 являются кислыми, но кислотность оксидов падает по мере того, как вы спускаетесь по группе. Ближе к нижней части группы оксиды становятся более основными, хотя при этом полностью не теряют своих кислотных свойств.

Оксид, который может проявлять как кислотные, так и основные свойства, называется амфотерным .

Таким образом, наблюдается тенденция от кислых оксидов в верхней части группы к амфотерным в нижней части.

 

Оксиды углерода и кремния

Окись углерода

С монооксидом углерода обычно обращаются как с нейтральным оксидом, но на самом деле он очень и очень слабокислый. Он не реагирует с водой, но он будет реагировать с горячим концентрированным раствором гидроксида натрия с образованием раствора метаноата натрия.

Тот факт, что окись углерода реагирует с основным гидроксид-ионом, показывает, что он должен быть кислым.

 

Диоксиды углерода и кремния

Оба они слабокислые.

С водой

Диоксид кремния не реагирует с водой из-за сложности разрушения гигантской ковалентной структуры.

Двуокись углерода в некоторой степени реагирует с водой с образованием ионов водорода (строго говоря, ионов гидроксония) и ионов гидрокарбоната.

Всего эта реакция:

Раствор углекислого газа в воде иногда называют угольной кислотой, но на самом деле только около 0.Фактически прореагировал 1% углекислого газа. Положение равновесия находится намного левее.

С основаниями

Двуокись углерода реагирует с раствором гидроксида натрия на холоде с образованием карбоната натрия или раствора гидрокарбоната натрия - в зависимости от соотношения реагирующих веществ.

Диоксид кремния также вступает в реакцию с раствором гидроксида натрия, но только если он горячий и концентрированный. Образуется раствор силиката натрия.

Вы также можете быть знакомы с одной из реакций, происходящих при извлечении железа в доменной печи - в которой оксид кальция (из известняка, который является одним из сырьевых материалов) реагирует с диоксидом кремния с образованием жидкого шлака, силиката кальция. Это также пример реакции кислого диоксида кремния с основанием.

 

Оксиды германия, олова и свинца

Окиси

Все эти оксиды амфотерные - они проявляют как основные, так и кислотные свойства.

Основная природа оксидов

Все эти оксиды реагируют с кислотами с образованием солей.

Например, все они реагируют с концентрированной соляной кислотой. Это можно резюмировать как:

. . . где X может быть Ge и Sn, но, к сожалению, требует небольшой модификации для свинца.

Хлорид свинца (II) практически нерастворим в воде, и вместо получения раствора он образовал бы нерастворимый слой над оксидом свинца (II), если бы вы использовали разбавленную соляную кислоту , что остановило бы реакцию.

Однако в этом примере мы говорим об использовании концентрированной соляной кислоты .

Большой избыток хлорид-ионов в концентрированной кислоте реагирует с хлоридом свинца (II) с образованием растворимых комплексов, таких как PbCl 4 2- . Эти ионные комплексы растворимы в воде, и проблема исчезает.

К сожалению, это означает, что вам нужно больше помнить!

Неорганическая химия - Что такое «кислый» оксид?

неорганическая химия - Что такое «кислый» оксид? - Обмен химического стека
Сеть обмена стеков

Сеть Stack Exchange состоит из 176 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.

Посетить Stack Exchange
  1. 0
  2. +0
  3. Авторизоваться Зарегистрироваться

Chemistry Stack Exchange - это сайт вопросов и ответов для ученых, преподавателей, преподавателей и студентов, изучающих химию.Регистрация займет всего минуту.

Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу

Кто угодно может задать вопрос

Кто угодно может ответить

Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх

Спросил

Просмотрено 3к раз

$ \ begingroup $

В моей книге сказано, что:

Оксиды в более высоких степенях окисления элементов группы 14 обычно более кислые, чем оксиды в более низких степенях окисления.Диоксиды $ \ ce {CO2} $, $ \ ce {SiO2} $ и $ \ ce {GeO2} $ являются кислотными, тогда как $ \ ce {SnO2} $ и $ \ ce {PbO2} $ имеют амфотерную природу. Среди монооксидов $ \ ce {CO} $ нейтрален, $ \ ce {GeO} $ явно кислый, тогда как $ \ ce {SnO} $ и $ \ ce {PbO} $ амфотерные.

  1. Прежде всего:
    Как оксид может быть кислым? Это из-за их реакции с другими соединениями? Я знаю о кислотах и ​​основаниях Аррениуса, Льюиса и Бренстеда, но до сих пор не могу соединиться!

  2. Во-вторых, почему в книге говорится: «Оксиды в более высоких степенях окисления элементов группы 14 обычно более кислые, чем оксиды в более низких степенях окисления»? Есть ли за этим логическая причина?

  3. Прослеживается ли тенденция, упомянутая во втором вопросе, для всех групп периодической таблицы, а не только для группы 14?

    Под «всеми группами» я имею в виду блочные элементы s и p.Я не очень разбираюсь в химии элементов блока d и f - я изучу их через несколько недель, но я считаю, что они также должны следовать этой тенденции.

Создан 13 ноя.

Каран СингхКаран Сингх

3,39977 золотых знаков2929 серебряных знаков4848 бронзовых знаков

$ \ endgroup $ 4 $ \ begingroup $
  1. Оксиды бывают кислыми или основными в зависимости от их реакции с основанием или кислотой.Здесь в элементах группы 14 $ \ ce {CO2} $ является кислотным, т.е. реагирует с основанием. Когда оксиды являются амфотерными, они реагируют как с кислотами, так и с основаниями.
  2. Оксиды с более высокой степенью окисления более кислые из-за более высокого положительного заряда. При понижении группы способность привлекать электроны уменьшается, а электроположительный характер возрастает. Таким образом, элемент становится менее кислотным и более основным в группе. Я не понял вашего последнего вопроса, но каждый период имеет тенденцию к кислотной и основной природе оксидов.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *