Кремний
EL Учебник по ЕГЭ

Наш учебник поможет готовится к контрошам, решать домашки, а также подготовиться
к ЕГЭ на 90+ без дополнительного поиска информации.

Вернуться ко всем темам
35

Кремний

Кремний – элемент четвёртой группы главной подгруппы. Для кремния характерно проявление степеней окисления -4, 0, +2 и +4, что отчётливо проявляется, исходя из электронного строение соответствующих атомов:

Приведём примеры веществ с данными степенями окисления в таблице:

Степень окисления-4+2+4
Пример веществаСилицид кальция Ca2SiОксид кремния(II) SiOОксид кремния(IV) SiO2 (кварц, кремнезём)

Отметим важные моменты:

  • Наиболее устойчивая степень окисления кремния – это +4, окислители, как правило, легко переводят кремний сразу в неё;
  • Диоксид кремния SiO2 является типичным кислотным оксидом, соответствующая ему кремниевая кислота H2SiO3 является нерастворимой в воде, кроме того, SiO2 имеет атомную решётку с ковалентными-полярными связями между атомами кремния и кислорода;
  • Оксид кремния(II) SiO пример несолеообразующего оксида, обладающего ярко выраженными восстановительными свойствами.

Кремний Si как простое вещество может проявлять как восстановительные свойства, так и окислительные:

СвойствоПример
Si — восстановительГорение в кислороде: Si + O2 = SiO2
Si — восстановительГорение в хлоре: Si + 2Cl2 = SiCl4
Si — восстановительОбразование карборунда: Si + C = SiC
Si — восстановительОкисление водным раствором щёлочи: Si + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2H2 (окислителем являются H+1 как из воды, так и из щёлочи)
Si — окислительРеакция с активным металлом с образованием силицида: Ca + 2Si = Ca2Si

В дополнение, отметим, что:

  • Силициды подобно карбидам гидролизуются, давая газ силан SiH4:

Ca2Si + 4H2O = 2Ca(OH)2 + SiH4

Реклама

Силан является хорошим восстановителем и легко сгорает в кислороде:

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O

  • Получить силан напрямую из водорода и кремния не удаётся из-за близких значений электроотрицательности соответствующих неметаллов.

Перейдём, наконец, к соединениям кремния в степени окисления +4: солям силикатам SiO32-, диоксиду кремния SiO2 и кремниевой кислоте H2SiO3. Оксид кремния(IV) и кремниевая кислота проявляют кислотные свойства, реагируя с основными оксидами и гидроксидами:

CaO + SiO2 = CaSiO3

2NaOH + H2SiO3 = Na2SiO3 + 2H2O

При написании подобных реакций ионного обмена стоит помнить, что кремниевая кислота нерастворима в воде и её можно осадить действием на силикаты более сильных кислот:

Na2SiO3 + H2SO4 = Na2SO4 + H2SiO3

Na2SiO3 + CO2 + H2O = Na2CO3 + H2SiO3

Любопытны реакции осаждения нерастворимых в воде силикатов, поскольку соответствующие осадки, как правило, имеют нитеобразную форму:

MgCl2 + Na2SiO3 = MgSiO3 + 2NaCl

Перечислим особые свойства соединений кремния в степени окисления +4:

  • Диоксид кремния способен вытеснять летучие оксиды из солей при сплавлении:

CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2

  • Упомянутые выше тетрагалогениды кремния подвергаются необратимому гидролизу в нейтральной и щёлочной средах:

SiCl4 + 6NaOH = Na2SiO3 + 4NaCl + 3H2O

Резюме

  • Кремний – элемент четвёртой группы главной подгруппы, имеющий характерные степени окисления: -4, 0, +2 и +4.
  • Наиболее распространённая степень окисления кремния — +4, в неё он переходит при действии большинства окислителей.
  • Диоксид кремния SiO2 и кремниевая кислота H2SiO3 проявляют кислотные свойства, причём последняя является нерастворимой в воде.
  • Оксид кремния(II) SiO является несолеообразующим оксидом.

Примеры задач на эту тему:

Задание 1. Задача №1 (в первой части)

Из указанных в ряду элементов:

1) Ca     2) C      3) Si      4) Li       5) Cu

Выберите два элемента, которые имеют ровно четыре внешних электрона.

Ответ

2 3

Задание 2. Задача №29 (во второй части)

Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ:

кремний, серная кислота (разбавленная), гидроксид калия, плавиковая кислота, сульфат бария, сульфид меди(II). Допустимо использование воды в качестве среды протекания реакции.

Из предложенного перечня выберите два вещества, которые вступают в окислительно-восстановительную реакцию с выделением горючего газа. Запишите окислительно-восстановительную реакцию, составьте электронный баланс, укажите окислитель и восстановитель.

Ответ

Si + 2KOH + H2O = K2SiO3 + 2H2

Si0 – 4e = Si+4 |1| Si0 – восстановитель

4H+1 + 4e = 2H20 |1| H+1 — окислитель

Задание 3. Задача №30 (во второй части)

Для выполнения задания используйте следующий перечень веществ:

соляная кислота, кремниевая кислота, гидроксид натрия, силикат калия, плавиковая кислота, гидроксид магния. Допустимо использование воды в качестве среды протекания реакции.

Из предложенного перечня выберите два вещества, которые вступают в реакцию ионного обмена с растворением твёрдого вещества. Запишите молекулярное, полное и сокращённое ионное уравнения реакции с участием выбранных веществ.

Ответ

2NaOH + H2SiO3 = Na2SiO3 + 2H2O

2Na+ + 2OH + H2SiO3 = 2Na+ + SiO32- + 2H2O

H2SiO3 + 2OH = SiO32- + 2H2O

Определения:

  1. Кислотный оксид – оксид, которому соответствует кислота и который реагирует с основаниями.
  2. Несолеобразующий оксид – оксид, которому, по-сути, не соответствует никакая кислота или основание, такой оксид не вступает в кислотно-основные реакции.
  3. Силицид – бинарное соединение, содержащее кремний в отрицательной степени окисления.

Обратная связь

Была ли эта статья тебе полезной?
Всё ли было понятно? Оставляй обратную связь, мы это ценим

Главная / Химия / Переходные элементы

Начните подготовку к ЕГЭ на 90+ с нами

Обязательно заполните все поля, иначе мы не сможем точно подобрать подготовкуу



    Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь на условия обработки данных