Практически не реагирует с водой (из раствора осаждается гидрат SiO2 nН2O), распространенными кислотами. Кварцевое стекло разъедается в HF (конц.). Реагирует со щелочами в растворе (образует ортосиликаты) и при сплавлении (продукты — метасиликаты). Легко хлорируется в присутствии кокса. Восстанавливается коксом, магнием, железом (в доменном процессе).
Применяется как промышленное сырье в производстве кремния, обычного, термо– и химически стойкого стекла,
фарфора, керамики, абразивов и адсорбентов, наполнитель резины, смазок, клеев и красок, компонент строительных связующих растворов, в виде монокристаллов кварца – основа генераторов ультразвука и точного хода кварцевых часов. Разновидности кварца (горный хрусталь, розовый кварц, аметист, дымчатый кварц, халцедон, оникс и др.) – драгоценные, полудрагоценные или поделочные камни.
Уравнения важнейших реакций:
Полигидрат диоксида кремния SiO2 nH2O. Кремниевые кислоты с переменным содержанием SiO2 и Н2O. Белый, аморфный (стекловидный) полимер с цепочечным, ленточным, листовым, сетчатым и каркасным строением. При нагревании постепенно разлагается. Очень мало растворим в воде. Над осадком в растворе существует мономерная слабая ортокремниевая кислота H4SiO4 (тетраэдрическое строение, sр3-гибридизация), растворимость 0,00673 г/100 г Н2O при 20 °C. При стоянии раствора идет поликонденсация и медленно образуются вначале кремниевые кислоты H6Si2O7, H2Si2O5, H10Si2O9, затем гидрозоль [H2SiO3]n (золь метакремниевой кислоты) и, наконец, гидрогель SiO2 • nН2O (n < 2). При высушивании гидрогель переходит в силикагель SiO2 • nН2O (n < 1). Скорость гелеобразования максимальна в слабокислотной среде.
Переводится в раствор действием концентрированных щелочей. По остальным химическим свойствам подобен SiO2. В природе – минералы опал и халцедон (агат, яшма). Мономерная метакремниевая кислота H2SiO3 не получена.
Уравнения важнейших реакций:
Получение: вытеснение сильной кислотой из раствора силиката, например:
K2SiO3 + 2НCl + (n – 1) Н2O = 2КCl + SiO2 nН2O↓
Метасиликат натрия Na2SiO3. Оксосоль. Белый, при нагревании плавится без разложения. Растворяется в холодной воде (сильный гидролиз по аниону). Концентрированный раствор – коллоидный («жидкое стекло», содержит гидрозоль SiO2 nН2O). Разлагается в горячей воде, реагирует с кислотами, щелочами, углекислым газом.
Применяется как компонент шихты в производстве стекла, специальных цементов и бетонов, входит в состав силикатных красок и клея, холодных глазурей, алюмосиликатных катализаторов, при изготовлении бумаги и картона, силикагеля, синтетических цеолитов. Уравнения важнейших реакций:
Получение: сплавление соды с песком
Na2SiO3 + SiO2 = СO2 + Na2SiO3 (1150 °C)
Силикаты. Кремний в степени окисления +IV находится, помимо SiO2, в весьма многочисленных и часто очень сложных по составу и строению силикат-ионах (так, кроме жетасиликат-иона SiO32- и ортосиликат-иона SiO44- известны ионы Si2O76-, Si3O96-, Si2O104- и др.). Для простоты записи все силикаты изображают как содержащие ион SiO32-.
Насыщенный раствор силикатов натрия и калия (вязкое «жидкое стекло») используется как силикатный клей.
Силикаты натрия и кальция входят в состав стекла; его получают сплавлением кварца SiO2, известняка СаСO3 и соды Na2CO3:
Часто состав стекла выражают через оксиды, например, обычное стекло Na2O СаО • 6SiO2.
Среди силикатных минералов отметим глины (алюмосиликаты), очень чистая глина — каолин Al2O3 2SiO2 • 2Н2O используется для изготовления фарфора.
Силикаты и алюмосиликаты применяют в промышленности при производстве керамики, цемента, бетона и других строительных материалов.
Тетрахлорид кремния SiCl4. Бинарное соединение. Бесцветная жидкость, обладает широким интервалом жидкого состояния. Молекула имеет тетраэдрическое строение (sр3-гибридизация). Термически устойчив. «Дымит» во влажном воздухе. Полностью гидролизуется водой. Разлагается щелочами. Восстанавливается водородом, натрием, цинком. Хлорирует оксид алюминия.
Применяется в производстве особо чистого кремния для полупроводниковой техники.
Уравнения важнейших реакций:
Получение в промышленности – хлорирование кремния или кварцевого песка SiO2.
Примеры заданий части А
1. Хлор можно собрать
1) в пробирку отверстием вниз
2) в пробирку отверстием вверх
3) над раствором хлорида кальция
4) над водой
2. Пропускают хлор через горячий раствор едкого кали и получают набор продуктов
1) КCl, O2
2) КCl, КClO
3) КCl, Н2
4) КClO3, КCl
3. Возможно протекание реакции в растворе между веществами
1) КBr + I2 →…
2) КBr + Cl2 →…
3) КCl + I2 →…
4) КCl + Br2 →…
4. Окислительная способность в ряду O2 – O3 – О0
1) возрастает
2) убывает
3) не изменяется
4) не знаю
5. При действии концентрированным раствором щелочи на серу образуется набор солей
1) сульфат, сульфид
2) сульфат, сульфит
3) сероводород, серная кислота
4) сульфит, сульфид
6. Концентрированная серная кислота реагирует (по отдельности) с веществами набора
1) KHSO4, K2SO4
2) Fe, Cu(NO3)2
3) Ag, SO2
4) КНСO3, С (графит)
7. Азот образуется при прокаливании солей
1) NH4NO2
2) NH4HCO3
3) NH4NO3
4) (NH4)2Cr2O7
8. В уравнении реакции NH3 + O2 → NO +… коэффициент у формулы окислителя равен
1) 6
2) 5
3) 4
4) 3
9. Нельзя проводить осушку газа NH3 с помощью
1) СаО (тв.)
2) NaOH (тв.)
3) H2SO4 (конц.)
4) Р2O5 (тв.)
10. Две соли разных кислот образуются при взаимодействии между щелочью и
1) диоксидом углерода
2) триоксидом серы
3) оксидом хлора (VII)
4) оксидом азота (IV)
11. Один газ образуется при прокаливании
1) Cu(NO3)2
2) Pb(NO3)2
3) AgNO3
4) KNO3
12. Ортофосфорную кислоту в промышленности получают по реакции
1) Са3(РO4)2 + H2SO4 (конц.) →…
2) К3РO4 + H2SO4 (разб.) →…
3) Р2O5 + Н2O →…
4) Na3PO4 + СаCl2 →…
13. Углекислый газ, растворенный в воде, реагирует (по отдельности) с веществами набора
1) К2СO3, К3РO4
2) KNO2, NH4Cl
3) K2SiO3, К2СO3
4) K2SO4, КОН
14. Реагенты для получения чистого гидрокарбоната калия – это набор
1) KNO3, Н2O, СO2
2) K2SO4, Ва(НСO3)2
3) К2СO3, Н2O
4) КОН, СаСO3
15. Цинк из концентрированного раствора карбоната калия вытесняет
1) водород
2) угарный газ
3) метан
4) углекислый газ
16. Влажную смесь газов SO2 + O2 + NH3 + С2Н2 пропустили через склянку с H2SO4 (конц.), затем – через склянку с гранулами NaOH. При этом на выходе собрали набор газов
1) NH3, С2Н2
2) SO2, O2
3) SO2, NH3
4) O2, С2Н2
17. Для обнаружения хлорид-иона подходит реактив
1) раствор крахмала
2) раствора нитрата серебра(I)
3) разбавленная серная кислота
4) концентрированный раствор щелочи
18. Для распознавания Na2CO3 и Na2SiO3 можно использовать раствор
1) азотной кислоты
2) индикатора
3) хлорида бария
4) гидроксида натрия
19—22. Бесцветный раствор соли
19. иодид алюминия
20. гидросульфат калия
21. хлорид бария
22. фторид натрия окрасится метилоранжем в цвет
1) оранжевый
2) желтый
3) синий
4) розовый
8. Теория строения, многообразие, классификация и номенклатура органических соединений. Типы химических реакций
Многообразие органических соединений, их свойств и превращений объясняет теория химического строения (А. М. Бутлеров, 1861–1864).
Химическое строение – это определенная последовательность расположения атомов в молекуле. Строение молекулы органического соединения изображается структурной формулой (развернутой или сокращенной), в которой символы связанных атомов соединяются валентной чертой, например, для этанола С2Н5ОН:
