Полупроводниковый неметалл и его оксид
Темно-серый полупроводниковый неметалл X горит в кислороде, образуя тугоплавкий оксид A.
Темно-серый полупроводниковый неметалл X горит в кислороде, образуя тугоплавкий оксид A (основу речного песка и кварца) (реакция 1). Массовая доля образующего элемента в A составляет $46,67\%$. Если прокалить оксид A с активным металлом магнием, то можно получить чистый элемент X (реакция 2). Оксид A сплавляется со щелочами, давая растворимое стекло — силикат натрия B (реакция 3). При подкислении раствора B выпадает студенистый нерастворимый осадок слабой кремниевой кислоты C (реакция 4), который при прокаливании распадается на воду и оксид A (реакция 5).
Уникальной особенностью оксида A является его реакция с плавиковой кислотой, в результате которой образуется летучий газ F (реакция 6). Этот же газ F получается при прямом сжигании неметалла X во фторе (реакция 7).
При нагревании элемента X с магнием образуется силицид D (массовая доля элемента $36,84\%$) (реакция 8). Силициды разлагаются кислотами с выделением самовоспламеняющегося на воздухе газа E (массовая доля элемента $87,50\%$) (реакция 9). Газ E термически неустойчив и при нагревании без воздуха разлагается на элементы (реакция 10).
При сплавлении неметалла X с углеродом в электропечи образуется карборунд G (реакция 11) — вещество, по твердости уступающее только алмазу.
Схема превращений (8 веществ):
- C → A t° (реакция 5)
- E → X t° (реакция 10)
- X → F + F₂ (реакция 7)
Показать решение и уравнения реакций
ОтветШаг 1: Расшифровка веществ.
Оксид A с $\omega(Si) = 46,67\%$ — это $SiO_2$. $M = 28 + 32 = 60$. $\omega(Si) = 28/60 \approx 0.4667$.
Силицид D с $\omega(Si) = 36,84\%$ — это $Mg_2Si$. $M = 48 + 28 = 76$. $\omega(Si) = 28/76 \approx 0.3684$.
Газ E с $\omega(Si) = 87,50\%$ — это силан $SiH_4$. $M = 28 + 4 = 32$. $\omega(Si) = 28/32 = 0.875$.
Следовательно, X — Кремний ($Si$).
Вещества: X = $Si$, A = $SiO_2$, B = $Na_2SiO_3$, C = $H_2SiO_3$, D = $Mg_2Si$, E = $SiH_4$, F = $SiF_4$, G = $SiC$.
Реакции (11 уравнений):
1. $Si + O_2 \xrightarrow{t^\circ} SiO_2$
2. $SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t^\circ} 2MgO + Si$
3. $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t^\circ} Na_2SiO_3 + H_2O$
4. $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl$
5. $H_2SiO_3 \xrightarrow{t^\circ} SiO_2 + H_2O$
6. $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2O$
7. $Si + 2F_2 \xrightarrow{t^\circ} SiF_4$
8. $Si + 2Mg \xrightarrow{t^\circ} Mg_2Si$
9. $Mg_2Si + 4HCl \rightarrow 2MgCl_2 + SiH_4\uparrow$
10. $SiH_4 \xrightarrow{t^\circ} Si + 2H_2\uparrow$
11. $Si + C \xrightarrow{t^\circ} SiC$