Силициды, силан и оксид кремния(IV)
Кислотный оксид, который не растворяется в воде и реагирует только с плавиковой кислотой.
4. Бинарные соединения (Силициды и Силан)
Силициды — ионные соединения с металлами. Они легко разрушаются водой или кислотами с выделением силана (SiH₄) — бесцветного ядовитого газа, аналога метана. В отличие от метана, силан термически неустойчив и самовоспламеняется на воздухе! Именно из-за этого пузырьки газа, выделяющиеся из пробирки при гидролизе силицида, будут со щелчками загораться на воздухе.
| Превращение | Уравнения реакций |
|---|---|
| Гидролиз силицида магния |
С водой и кислотой:
Mg₂Si + 4H₂O → 2Mg(OH)₂↓ + SiH₄↑Mg₂Si + 4HCl → 2MgCl₂ + SiH₄↑ |
| Свойства силана |
Горит со взрывом:
SiH₄ + 2O₂ → SiO₂ + 2H₂OРазрушается щелочами:
SiH₄ + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 4H₂↑
|
Вопрос 1: Силан и силициды
ПроверкаАналог метана ($CH_4$) — силан ($SiH_4$). Напишите уравнение реакции гидролиза силицида магния, в результате которой получается силан, и уравнение самовоспламенения силана на воздухе.
Ответ:
- Получение: $Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4\uparrow$
- Горение: $SiH_4 + 2O_2 \rightarrow SiO_2 + 2H_2O$
5. Оксид кремния (IV) — SiO₂
SiO₂ — это кислотный оксид, но с атомной кристаллической решеткой!
Его структура делает его твердым, очень тугоплавким и абсолютно нерастворимым в воде (песок ведь не растворяется в воде). Он не реагирует с водой (хотя ему и соответствует кремниевая кислота). Зато при сплавлении (когда его решетка размягчается) он вступает во все реакции типичных кислотных оксидов.
| Свойства (кислотный оксид) | Уравнения реакций |
|---|---|
| С щелочами и осн. оксидами |
При сплавлении образует силикаты:
SiO₂ + 2KOH t°→ K₂SiO₃ + H₂O↑SiO₂ + CaO t°→ CaSiO₃ |
| С карбонатами |
Твердый тугоплавкий оксид вытесняет летучий CO₂ из солей угольной кислоты. Это реакция, лежащая в основе производства стекла:
SiO₂ + K₂CO₃ t°→ K₂SiO₃ + CO₂↑Для варки стекла сплавляют соду, мел и песок:
6SiO₂ + Na₂CO₃ + CaCO₃ t°→ Na₂O·CaO·6SiO₂ + 2CO₂↑
|
| С плавиковой кислотой (Стеклотравление) |
SiO₂ - единственный оксид, растворимый в HF:
SiO₂ + 4HF(г) → SiF₄↑ + 2H₂O
|
| Окислительные свойства |
Можно восстановить магнием, углем или водородом:
SiO₂ + 2Mg t°→ Si + 2MgOSiO₂ + 3C t°→ SiC + 2CO↑ |
Вопрос 1: Оксид кремния (IV) (Уравнения)
ПроверкаОксид кремния ($SiO_2$) — типичный кислотный оксид, но с атомной кристаллической решеткой. С водой не реагирует! Допишите уравнения:
- $SiO_2 + NaOH \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots$
- $SiO_2 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} \dots + \dots\uparrow$ (варка стекла)
- $SiO_2 + HF(плавиковая к-та) \rightarrow \dots\uparrow + \dots$
Ответ:
- $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} Na_2SiO_3 + H_2O$
- $SiO_2 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t^\circ} Na_2SiO_3 + CO_2\uparrow$ ($SiO_2$ вытесняет более летучий оксид $CO_2$)
- $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2O$ (единственная кислота, растворяющая стекло)