Т е м а XIV

УГЛЕРОД, КРЕМНИЙ

1. Охарактеризуйте строение внешнего энергетического уровня атома углерода. Каковы значения валентности и степеней окисления атомов углерода в соединениях? Приведите примеры конкретных веществ. Какие аллотропные модификации образует углерод? Как и почему изменяются восстановительные свойства простых веществ в ряду C ― Si ― Ge ― Sn ― Pb?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия кремния с гидроксидом калия в водном растворе; оксида углерода(IV) с магнием при нагревании; оксида кремния(IV) с фтороводородной (плавиковой) кислотой.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

CH₄ → CO₂ → CO → NaHCO₃ → C → Ca(НCO₃)₂.

2. Чем по строению и по физическим свойствам алмаз отличается от графита и от карбинов? Каковы типы гибридизации атомных орбиталей углерода в этих веществах? Как объясняется наличие электропроводности у графита и ее отсутствие у алмаза? Где используются указанные вещества?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия углерода с оксидом кальция; оксида кремния(IV) с избытком магния; оксида углерода(II) с железом.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

CO → Ca(HCO₃)₂ → COСl₂ → CO₂ → CH₄ → CaC₂.

3. Изобразите графическую формулу молекулы оксида углерода(II). Охарактеризуйте тип, виды и полярность связей в ней, механизмы их образования, полярность молекулы. Каковы химические свойства и физиологическое действие этого оксида? Как его получают и где используют? Что такое карбонилы?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида кремния(IV) с карбонатом натрия; оксохлорида углерода(IV) (фосгена) с водой; карбоната кальция с оксидом углерода(IV) в водном растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

SiO₂ → SiН₄ → Na₂SiO₃ → SiCl₄ → SiО₂ → H₂SiO₃.

4. Изобразите графическую формулу молекулы оксида углерода(IV). Охарактеризуйте тип, виды и полярность связей в ней, тип гибридизации атомных орбиталей углерода, полярность молекулы. Каковы химические свойства указанного оксида? Как его получают и где используют? Что представляет собой «сухой лёд»?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия фторида кремния(IV) с водой; углерода с концентрированной серной кислотой; силана с гидроксидом натрия в водном растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Si → Na₂SiO₃ → H₄SiO₄ → SiO₂ → SiF₄ → K₂SiO₃.

5. Охарактеризуйте строение внешнего энергетического уровня атома кремния. Каковы значения валентности и степеней окисления атомов кремния в соединениях? Приведите примеры конкретных веществ. В виде каких соединений кремний встречается в природе и как его получают в промышленности?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида углерода(II) с гидроксидом натрия; оксида кремния(IV) с фтором; силиката натрия с оксидом углерода(IV) в водном растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

CaC₂ → CO₂ → NH₄HCO₃ → BaCO₃ → CO → СO(NH₂)₂.

6. Охарактеризуйте строение простого вещества кремния: тип кристаллической решетки, тип и вид связей, тип гибридизации орбиталей атомов кремния. Образует ли кремний аллотропные модификации? Как получают кремний в промышленности и где его используют? Каковы физические и химические свойства кремния. Ответ подтвердите уравнениями реакций.

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия кремния со смесью концентрированных фтороводородной и азотной кислот; оксида углерода(IV) с аммиаком в водном растворе и в газовой фазе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

SiCl₄ → Na₂SiO₃ → SiO₂ → H₄SiO₄ → Si → H₂[SiF₆].

7. Охарактеризуйте строение оксида кремния(IV): тип кристаллической решетки, тип и вид связей, тип гибридизации орбиталей атомов кремния. Как и почему SiO₂ отличается ли по своим свойствам от СО₂? Каковы химические свойства оксида кремния(IV)? Какие кислоты соответствуют оксиду кремния(IV)? Что представляют собой силикагé ль и «растворимые стекла»? Как их получают и где используют?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида кремния(IV) с магнием (избыток); углерода с концентрированной азотной кислотой; кремния с фтороводородной кислотой.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

SiО₂ → SiH₄ → SiO₂ → SiС → Na₄SiO₄ → Mg₂Si.

8. Как и почему изменяются термическая устойчивость и восстановительные свойства веществ в ряду CH₄ ― SiH₄ ― GeH₄ ― SnH₄ ― PbH₄? Как эти вещества называются и как их можно получить? Ответ подтвердите уравнениями реакций.

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия хлорида кремния(IV) с цинком; карбоната калия с оксидом углерода(IV) в водном растворе; силана с водным раствором гидроксида бария.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

CaCO₃ → CO → NaHCO₃ → C → CO₂ → COCl₂.

9. Какие процессы происходят при растворении оксида углерода(IV) в воде? Какая кислота соответствует этому оксиду? Охарактеризуйте ее свойства. Какие соли угольной кислоты встречаются в природе? Как в промышленности получают гидрокарбонат и карбонат натрия? Где используются эти вещества? Как карбонаты превращаются в гидрокарбонаты и наоборот?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия оксида кремния(IV) с карбонатом калия; карбида кальция с водой; оксохлорида углерода(IV) (фосгена) с гидроксидом натрия в водном растворе.

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

SiН₄ → Mg₂Si → SiCl₄ → H₄SiO₄ → SiO₂ → SiC.

0. Какие вещества используются для изготовления стекла? Какие реакции осуществляются при его получении? Каков примерный состав оконного стекла? Чем по составу оно отличается от кварцевого стекла? Почему в стеклянной посуде нельзя хранить концентрированные растворы щелочей и фтороводородную кислоту?

а) Составьте уравнения реакций взаимодействия силицида магния с хлороводородной кислотой; оксида углерода(II) с перманганатом калия в присутствии серной кислоты; оксида кремния(IV) с фтороводородной кислотой (избыток).

б) Напишите уравнения реакций, соответствующих превращениям:

Mg₂Si → Si → Na₂SiO₃ → SiO₂ → SiCl₄ → SiC.