Кремний. Оксиды, гидроксиды кремния

Домашнее задание

1. Напишите уравнения реакций взаимодействия кремния с кислотами и щелочами.

2. Какие известны водородные соединения кремния, как они получаются?

3. Каким образом можно из двуокиси кремния получить растворимые в воде соединения кремния? Напишите уравнение реакции.

4. Напишите уравнения реакций между оксидом кремния (IV) и следующими веществами: а) магнием, б) гидроксидом калия, в) оксидом магния, г) хлором, д) фтороводородной кислотой

5. Составьте уравнения реакций между силикатом калия и следующими веществами: а) серной кислотой, б) хлоридом магния, в) оксидом углерода (IV) в присутствии воды

6. Сравните физико-химические свойства (строение, устойчивость, отношение к воде) аналогичных по составу соединений углерода и кремния

CO₂ - SiO₂

CH₄ - SiH₄

CF₄ - SiF₄

CCl₄ - SiCl₄.

Объясните различие их свойств.

7. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

А)Si→SiO₂→Na₂SiO₃→H₂SiO₃

8. Смесь кремния и углерода массой 5 г обработали концентрированным раствором щелочи при нагревании. В результате реакции выделился водород объемом 2.8 л (н.у.). Вычислите массовую долю углерода в этой смеси

9. Для получения кремния из оксида кремния (IV) в качестве восстановителя используют кокс:

SiO₂ + 2C=Si + 2CO

Рассчитайте массу оксида кремния (IV), который можно восстановить с помощью кокса массой 50 кг (массовая доля углерода в коксе составляет 95%)

10. Кремний, полученный из оксида кремния (IV) массой 30 г по реакции восстановления оксидом углеродом, сплавили с магнием. К продукту реакции прилили соляную кислоту. Рассчитайте объем газа (н.у.), который выделился при этом. Напишите уравнения всех осуществленных реакций

11. Какая масса силицида магния получится при взаимодействии 60 г магния, содержащего 5% примесей с кремнием?

12. Вычислите массу кремния, который может прореагировать с горячим раствором щелочи объемом 200 мл (массовая доля гидроксида натрия 35%, плотность 1.38 г/мл). Определите объем водорода, выделяющегося в результате этой реакции.

13. Какая масса силиката натрия образуется при сплавлении 50 г оксида кремния (IV), содержащего 10% примесей с гидроксидом натрия?

14. Рассчитайте массу оксида кремния (IV), карбоната кальция и карбоната натрия, которые потребуются для получения стекла, имеющего состав: Na₂O*CaO*6SiO₂, массой 10 кг.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

1. Получение и свойства кремния

Смешайте 1 г сухого мелкоизмельченного в чугунной ступке квар­цевого песка с 1,5 г порошкообразного магния. Смесь высыпьте в пробирку, закрепленную в лапке штатива над листом асбеста. Прогрейте пробирку сначала по всей длине, а затем сильно накалите ее дно. Что наблюдается? Разбив пробирку, перенесите продукт прокаливания небольшими порциями в стакан с 20 мл 24%-ного раствора соляной кислоты. Какой газ выделяется при этом? Чем объяснить наблюдаемые вспышки? Напишите уравнения реакций. Отфильтруйте вещество, собравшееся на дне стакана. Каков состав полученного осадка?

2. Взаимодействие кремния со щелочами.

К небольшому количеству полученного кремния в пробирке прилейте 20%-ный раствор едкого натра. Что происходит? Испытайте отношение кремния к кислотам.

3. Гидролиз силиката калия.

Растворите в воде небольшую порцию силиката калия. В случае необходимости профильтруйте раствор и испытайте его действие на фенолфталеин. Объясните изменение окраски индикатора. Напишите уравнение гидролиза силиката калия. К части прозрачного раствора прилейте раствор соли аммония. Каков состав выпавшего при этом осадка?

4. Получение нерастворимых силикатов.

Прилейте к раствору силиката натрия в отдельных пробирках солей кальция, железа и кобальта. Что происходит?

 

Тесты для самоконтроля

Вариант 1 1. Электронная конфигурация атома углерода 1) 1s^22s^22p^2 2) 1s^22s^12p^3 3) 1s^22s^12p^2 4) 1s^22s^22p^4

2. Степень окисления кремния в соединениях равна 1) +1, +3 2) +2, +4 3) +1, +4 4) +4, +6

3. Из неорганических веществ природными соединениями углерода являются 1) С и СО 2) СаС2 и СО 3) СО2 и карбонаты

4. В природе кремний чаще всего встречается в виде: 1) силана 2) силицидов 3) карбида 4) оксида и силиката

5. Углерод труднее всего реагирует с 1) водородом 2) кислородом 3) металлами 4) водой

6. Сырьем для получения кремния является: 1) глина 2) песок 3) мел 4) силикат натрия

7. Угарный газ нельзя получить из 1) СО2 и С 2) С и Н2О 3) НСООН 4) СаСО3

8. При взаимодействии SiO2 с HF образуются 1) SiF4и H2O 2) SiH4и OF2 3) Si, H2O и F2

9. Для обнаружения карбонатов используют: 1) NaOH 2) BaCl2 3) HCl 4) H2O

10. Раствор силиката натрия массой 400 г обработали избытком соляной кислоты. Выпавший осадок отфильтровали, прокалили и его масса оказалась равной 24 г. Массовая доля силиката натрия в растворе составляла: 1) 3.72% 2) 7.9% 3) 15.75% 4) 12.2%

Вариант 2 1. Атом кремния имеет следующую электронную конфигурацию: 1) 1s^22s^22p^63s^23p^2 2) 1s^22s^22p^63s^23p^3 3) 1s^22s^22p^63p^2 4) 1s^22s^22p^23p^2

2. Степень окисления углерода в соединениях равна 1) +4, +2 2) +3,+5 3) -4, +2, +4 4) -3, +3, +5

3. по нахождению в природе кремний- 1) очень распространенный элемент 2) редкоземельный элемент 3) встречается в следовых количествах

4. Из указанных минералов к карбонатам не относятся 1) доломит 2) боксит 3) известняк 4) мрамор

5. Кремний не реагирует с 1) кислородом 2) водородом 3) азотом 4) щелочью

6. Углерод получают (в виде сажи) из 1) известняка 2) природного газа 3) углекислого газа 4) карбидов

7. Кремниевую кислоту в лаборатории получают из 1) SiO2 и H2O 2) Si и H2O 3) Na2SiO3 и HCl 4) SiH4 и O2

8. Продуктами термического разложения гидрокарбоната кальция являются 1) CaCO3, CO2, H2O 2) CaO, CO2, H2O 3) Ca(OH)2, CO2

9. Для обнаружения силикатов используют: 1) KOH 2) H2O 3) AgNO3 4) HCl

10. Через 6, 25 мл 22.4%-ного раствора едкого калия (плотность 1,2 г/мл) пропустили 0,672 л (н.у.) углекислого газа. Массовая доля соли в полученном растворе составила 1) 25% 2) 34% 3) 23,5% 4) 6,85%

 

СОЕДИНЕНИЯ ОЛОВА, СВИНЦА

Домашнее задание

1. Какое положение в ряду активности металлов занимают олово и свинец? Как реагируют олово и свинец с кислотами и щелочами? Напишите уравнения реакций.

2. Чем отличаются структуры a‑оловяной и b‑оловяной кислот? Как осуществить превращение a‑оловяной кислоты в b‑оловяную и наоборот?

3. Кислотные или основные свойства преобладают у гидроксида олова(II), у гидроксида олова(IV)? Напишите уравнения реакций, подтверждающих эти свойства.

4. Какое из двух соединений, SnCl₂ или SnCl₄, гидролизуется сильнее? Напишите уравнения реакций их гидролиза.

5. Напишите уравнения реакций:

SnCl₂ + H₂SO₃ + HCl®

SnCl₂ + Hg(NO₃)₂ + HCl®

Na₂[Sn(OH)₄] + NaOH + BiCl₃®

6. Сульфид олова(IV) может быть растворен в односернистом аммонии, в соляной кислоте и в щелочи. Напишите уравнения реакций. Какие свойства проявляет сульфид олова(IV) в этих реакциях?

7. Для свинца известны четыре оксида PbO, Pb₃O₄, Pb₂O₃ и PbO₂. Как они называются? Какую степень окисления проявляет свинец в этих соединениях?

8. Допишите следующие уравнения реакций и подберите коэффициенты:

Pb₃O₄ + HCl® Cl₂ +...

Pb₃O₄ + HNO₃® PbO₂¸...

PbO₂ + KNO₂ + HNO₃®

9. Какой из гидроксидов обладает более сильными основными свойствами, Sn(OH)₂ или Pb(OH)₂? Почему?

10. Какая из солей, Pb(NO₃)₂ или Sn(NO₃)₂, Na₂PbO₂ или Na₂SnO₂, гидролизуется сильнее? Почему?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

1. Отношение хлорида олова(II) к соляной кислоте

Поместите в пробирку небольшое количество хлорида олова, при­лейте концентрированной соляной кислоты, подогрейте. Что происходит? Разбавьте полученный раствор водой. Почему в данном случае осадок не выпадает?

2. Восстановительные свойства хлорида олова(II)

Налейте в четыре пробирки по 1-2 мл раствора хлорида олова(II). В первую пробирку при­лейте по каплям раствор нитрата ртути(II). Что наблюдается? Во вторую пробирку добавьте 2-3 мл 1 н раствора соляной кислоты, а затем бромной воды. Как меняется цвет раствора? К раствору, находящемуся в третьей пробирке, при­лейте равный объем хлорной воды. Происходит ли какое-нибудь изменение? Прилейте в четвертую пробирку немного растворов соляной и сернистой кислот. Напишите уравнения протекающих реакций. На какие свойства двухвалентного олова указывают проделанные реакции?

3. Получение гидроксида олова(II)

К 5 мл раствора хлорида олова(II) при­лейте водный раствор аммиака до полного выделения осадка, слейте раствор и промойте осадок декантацией до удаления хлорид-ионов. Испытайте отношение гидрата закиси олова к кислотам и щелочам.

4. Получение и свойства станнита натрия

К раствору хлорида олова(II) при­лейте небольшими порциями избыток раствора едкого натра. Объясните наблюдаемые явления. При­бавьте несколько капель раствора хлорида висмута. Что происходит? Уравнения реакции.

5. Получение и свойства оловянных кислот

а) Получение альфа-оловянной кислоты. К раствору хлорида олова(IV) при­лейте 10%-ный раствор аммиака до полного выпадения осадка. Полученный осадок промойте водой путем декантации до удаления хлорид-ионов и отсосите на воронке Бюхнера. Испытайте отношение альфа-оловянной кислоты к воде, кислотам и щелочам. Сохраняются ли свойства альфа-оловянной кислоты после длительного сто­я­ния или кипячения? Проведите соответствующие опыты.

б) Получение бэта-оловянной кислоты. Обработайте 1 г олова 50%‑ным раствором азотной кислоты. Что наблюдается? Тщательно промойте полученный осадок и испытайте отношение к щелочам и кислотам.

6. Иодид свинца(II)

В пробирку налейте раствор нитрата свинца и добавьте раствор иодида калия. Осадок иодида свинца растворите в кипящей воде, а затем охладите раствор до выпадения красивых золотистых кристаллов.

7. Гидрат окиси свинца(II)

Получите гидрат окиси свинца(II) действием щелочи на нитрат свинца. Изучите отношение гидрата окиси свинца к растворам кислот и концентрированному раствору щелочи. Что происходит с гидратом окиси свинца на воздухе? Прокипятите щелочной раствор гидрата окиси свинца. Какое вещество выделяется из раствора? Уравнение реакции. Какими свойствами обладает гидрат окиси свинца?

8. Получение оксида свинца(IV)

Обработайте 2 г сурика при нагревании 10%-ным раствором азотной кислоты. Какое вещество выпадает в осадок? Определите, что на­ходится в растворе.

9. Свойства оксида свинца(IV)

а) 0,5 г оксида свинца всыпьте в пробирку, содержащую 1-2 мл воды, смесь тщательно перемешайте, прибавьте 1 мл разбавленной азот­ной кислоты, а затем 1 мл раствора нитрата натрия. Что происходит?

б) В раствор перекиси водорода всыпьте немного оксида свинца(IV). Объясните наблюдаемые явления.

в) В 0.1 н раствор сульфата марганца(II), подкисленного 10%‑ным раствором серной кислоты, внесите немного двуокиси свинца и нагрейте. Что наблюдается? Какими свойствами обладает двуокись свинца?

10. Свойства свинцового сурика

Небольшое количество сурика в пробирке облейте концентрированной соляной кислотой. Что выделяется? Уравнение реакции.

Тесты для самоконтроля

 

1. Соединения свинца(iv) стабилизируются

1) в кислой среде

2) в щелочной среде

3) в нейтральной среде

2. Какое малорастворимое соединение может быть выделено при действии на олово концентрированной азотной кислоты

1) нитрат олова(II)

2) оксид олова(II)

3) b‑оловяная кислота

3. При взаимодействии с моносиланом оксид свин­ца(iv) проявляет свойства

1) окислителя

2) восстановителя

 

4. При взаимодействии свинцового сурика с соляной кислотой выделяется газ

1) водород

2) хлороводород

3) хлор

 

СОЕДИНЕНИЯ БОРА

Домашнее задание

1. В виде каких соединений бор встречается в природе? Как получают бор в свободном состоянии?

3. Напишите уравнения реакций, которые могут происходить при нагревании смеси Mg и B₂O₃. Как выделить бор из продуктов этого взаимодействия?

4. Как можно получить борный ангидрид? Какое вещество образуется при растворении его в воде?

6. Напишите уравнение реакции нейтрализации борной кислоты.

7. Напишите уравнение реакции получения этилового эфира борной кислоты. Изобразите графическую формулу этого соединения.

8. Напишите уравнение гидролиза тетрабората натрия.

9. Что называется "перлом буры"? Как его получают? Напишите уравнение реакции образования "перла буры" из буры и нитрата кобальта.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Приготовьте 2-3 мл насыщенного раствора борной кислоты, определите pH на основании справочных данных растворимости борной кислоты, рассчитайте ее степень ионизации.

в) Раствор борной кислоты упарьте в фарфоровой чашке почти досуха, добавьте этилового спирта и подожгите выделяющиеся пары. Чем обусловлена окраска пламени?

г) На часовое стекло налейте каплю концентрированной серной кислоты, каплю глицерина и присыпьте небольшое количество буры. Осторожно перемешайте смесь ушком проволоки и внесите в пламя горелки. Как окрашивается пламя?

2. Получение окрашенных перлов буры

Нагрейте в ушке проволоки небольшое количество буры в пламени горелки. После прекращения выделения воды (как это установить?) слегка охладите полученный плав и смочите его раствором соли хрома(III) или кобальта. Вновь нагрейте массу до плавления. Какую окраску принимает вещество после охлаждения? От чего зависит окраска перлов буры?

СОЕДИНЕНИЯ АЛЮМИНИЯ

Домашнее задание

1. В виде каких соединений алюминий встречается в природе? Как получают металлический алюминий в промышленности?

2. Охарактеризуйте с помощью уравнений реакций отношение алюминия к воде, кислотам, щелочам.

3. Напишите уравнения реакций, которые доказывают амфотерный характер оксида и гидроксида алюминия

4. Напишите уравнения реакций получения из оксида алюминия следующих соединений: алюмината натрия, хлорида алюминия, алюмокалиевых квасцов.

5. Какое из веществ NH₃·H₂O или NaOH следует взять для полного осаждения гидроксида алюминия? Почему? Напишите уравнения реакций.

6. Как изменяется окраска индикаторов (лакмус) в растворах сульфата алюминия, алюмината натрия? Какое из этих соединений гидролизуется сильнее и почему?

7. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Al→AlCl₃→Al(OH)₃→Al₂O₃→NaAl(OH)₄

8. Смесь алюминия и меди массой 5 г обработали водным раствором щелочи. При этом образовался газ объемом 2.24 л (нормальные условия). Вычислите массовую долю алюминия в смеси

9. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Al →Al₂(SO₄)₃ →Al(OH)₃→Al(NO₃)₃→NaAl(OH)₄

10. При взаимодействии алюминия массой 8.1 г с галогеном образовался галогенид алюминия массой 80.1 г. Какой галоген прореагировал с алюминием?

11. Алюминий массой 10.8 г сплавили с серой массой 22.4 г. Вычислите количество вещества сульфида алюминия, который образуется в результате реакции

12. Вычислите объем водорода (нормальные условия), который образуется при растворении алюминия массой 8.1 г в водном растворе щелочи

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Гидроксид алюминия

а) Отвесьте на техно-химических весах 1 г алюмокалиевых квасцов и растворите их на холоду в 20 мл воде. Полученный раствор нагрейте до 60-80°С и вылейте при помешивании в 10%-ный раствор аммиака, взятый по расчету с 10%-ным избытком. Что наблюдается? Каков состав выпавшего осадка? Пользуясь методом декантации, промойте осадок несколько раз небольшими порциями горячей воды и проверьте, не содержит ли гидрат окиси алюминия сульфат-ион. Как получить чистый гидроксид алюминия?

б) Отвесьте 0,5 г металлического алюминия и растворите его в рассчитанном количестве 10%-ного раствора щелочи. Полученную жидкость отфильтруйте от нерастворившейся примеси и разделите на две неравные части. В большую часть пропустите ток углекислого газа. Объясните происходящее явление. К меньшей части раствора, нагретой до кипения, при­лейте несколько мл насыщенного раствора хлорида аммония. Что при этом наблюдается? Уравнения реакций. Выпавший осадок промойте несколько раз водой путем декантации, отсосите и высушите в шкафу, постепенно повышая температуру до 100°.

Свойства гидроксида алюминия

Налейте в три пробирки 3-5 мл раствора соли алюминия. В первые две пробирки прилейте осторожно, по каплям, раствор едкого натра до образования объемистого осадка. В третью пробирку прилейте раствор гидрата аммиака. Уравнения реакций. Подействуйте на образовавшиеся осадки соляной кислотой избытком едкого натра, избытком гидрата аммиака.

Тесты для самоконтроля

Вариант1.

Установите соответствие.

1. Реагент для алюминия:

1)NaOH + H₂O 3) Br₂

2) H₂SO₄(конц.)

Названия продуктов реакции:

А) карбид алюминия г) реакция не идет

Б) оксид алюминия и железо д) алюминат натрия и водород

В) бромид алюминия е) сульфат алюминия и водород

Дополните:

2. Электронная схема строения атома алюминия…

Выпишите номер правильного ответа.

3. Важнейшие природные соединения алюминия:

1) алюмосиликаты

2) алюмосиликаты, боксит

3) алюмосиликаты, боксит, глинозем

4) алюмосиликаты, боксит, глинозем, корунд

4. Пара реагентов, характеризующих амфотерные свойства гидроксида алюминия:

1) NaOHи H₂SiO₃ 3)H₂SO₄и KOH

2)H₂SiO₃и H₂SO₄ 4)KOH иNaOH

Дополните:

5. Al₂O₃+1…=NaAlO₂+2…=Al₂(SO₄)₃+3…=Al(OH)₃

6. Al + Cl₂=1…+NaOH + 2…+t⁰=3…

7. Коэффициент перед формулой окислителя в уравнении реакции алюминия с гидроксидом натрия равен…

8. Объем газа, полученного при взаимодействии сплава алюминия с медью массой 540 мг (массовая доля меди равна 0.20) с раствором гидроксида калия, если объемная доля выхода газа составляет 0.80, равен…

 

Вариант 2.

Установите соответствие.

1. Реагент для алюминия:

1) H₂SO₄(разб.) 3) Fe₂O₃

2) С

Названия продуктов реакции:

А) карбид алюминия г) реакция не идет

Б) оксид алюминия и железо д) алюминат натрия и водород

В) бромид алюминия е) сульфат алюминия и водород

Дополните:

2. Степень окисления, характерная для алюминия в соединениях…

Установитесоответствие.

3. Свойства алюминия:

1) малая плотность, высокая электропроводность

2) коррозионная стойкость, прочность в сплавах, малая плотность

области применения:

а) изготовление электропроводов, посуды

б) изготовление самолетов, судов, мостов

в) изготовление электропроводов.