Вопросы для контроля

1. Какие элементы составляют подгруппу углерода?

2. Какова закономерность изменения радиусов атомов элементов в подгруппе углерода? Какие из этих элементов относятся к неметаллам?

3. Какую конфигурацию внешнего энергетического уровня имеют атомы элементов подгруппы углерода в основном и возбужденном состояниях? Какие валентности и степени окисления проявляют они в соединениях? Приведите примеры соединений, в которых элементы подгруппы углерода проявляют:

а) положительные степени окисления +2, +4;

б) отрицательную степень окисления -4.

4. Каков характер оксидов элементов подгруппы углерода и соответствующих им гидроксидов?

5. Охарактеризуйте особенности углерода, обусловленные строением его атома и положением в периодической системе Д.И.Менделеева.

6. Охарактеризуйте важнейшие химические свойства углерода. Ответ подтвердите уравнениями реакций.

7. Как образуется угольная кислота? Напишите уравнения ступенчатой диссоциации этой кислоты.

8. Какие соли образует угольная кислота? Приведите примеры кислых и средних солей угольной кислоты.

Задачи и упражнения для самостоятельной работы

1. При нагревании угля с концентрированной серной кислотой выделяется оксид углерода (IV) и оксид серы (IV). Напишите уравнение реакции.

2. Какой объем оксида углерода (IV) при н.у. потребуется для получения гидрокарбоната кальция из 7,4 г гидроксида кальция?

3. При нагревании 20 г гидрокарбоната натрия выделилось 2,24 л оксида углерода (IV) при н.у. Какая массовая доля (в %) гидрокарбоната разложилось?

4. 62,5 г мрамора, содержащего 20% примесей, обработали избытком соляной кислоты. Образовавшийся газ пропустили через раскаленный уголь. Какой газ и в каком объеме при этом образуется?

5. Какие вещества образуются при взаимодействии 72 г магния с избытком оксида углерода (IV)? Вычислите их массы.

6. 96 г смеси карбоната и гидрокарбоната натрия прокалили до постоянной массы, равной 69 г. какова масса компонентов в исходной смеси?

Глава XII. Кремний

Кремний – аналог углерода; его электронная конфигурация 1s²2s²2p⁶3s²3p². Увеличение радиуса и появление вакантных 3d- орбиталей у атома кремния резко уменьшают способность к образованию кратных связей между его атомами. Существует в природе только в связанном состоянии. Особенно много его в литосфере в виде силикатов (MeSiO₃) и кремнезема (SiO₂, песок). В чистом виде он образует две аллотропные модификации: аморфный и кристаллический кремний. Аморфный кремний – реакционноспособный, а кристаллический – инертен.

Окислительные свойства кремний проявляет в реакциях с Ме. Но не все Ме взаимодействуют с кремнием. Практически он образует силициды только с активными Ме, и то при высоких температурах:

2Mg + Si = Mg₂Si 2Ca + Si = Ca₂Si

Силициды – малоустойчивые соединения. В присутствии воды или кислот они разлагаются с выделением кремневодорода – силана SiH₄:

Mg₂Si + 4H₂O = 2Mg(OH)₂ + SiH₄↑

Ca₂Si + 4HCl = 2CaCl₂ + SiH₄↑

Восстановительные свойства кремний проявляет в реакциях с галогенами и кислородом. Со фтором он взаимодействует при обычной температуре, а с кислородом – при нагревании (400-600⁰С):

Si + 2F₂ = SiF₄ Si + O₂ = SiO₂

Si + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂↑

В промышленности кремний получают восстановлением его оксида SiO₂ магнием при высокой температуре:

SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si

Полученный аморфный кремний расплавляют (при 1415⁰С) и путем медленной кристаллизации превращают в кристаллический кремний, который после очистки используют в качестве полупроводника.