Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ

радиус атома кремния больше радиуса атома углерода, связи Si—Si менее прочные, поэтому кремний более легкоплавкий и менее твердый, чем алмаз.

Химические свойства. Углерод и кремний не относятся к числу химически активных веществ, поэтому большинство реакций с их участием протекает при высоких температурах.

Углерод непосредственно не реагирует с галогенами (кро­ ме фтора).

Простое вещество углерод является восстановителем в

реакциях:

•с кислородом, фтором и серой:

О+4

с + о2 = со2,

2С + О2 = 2СО,

О+4

C + 2F2 = CF4,

О+4

C + 2S = CS2;

сероуглерод

• с водой:

С + Н2О # СО + н2;

водяной газ

• с азотной и серной кислотами:

С + 4HNO3 (конц) = СО2Т + 4NO2T + 2Н2О,

С+ 2H2SO4 (конц) = СО2Т + 2SO2T + 2Н2О;

•с оксидами металлов и неметаллов:

2С + Na2CO3 = 2Na + ЗСОТ.

В качестве окислителя углерод выступает в реакциях с водородом, кремнием, металлами:

О-4+1

С + 2Н2 = СН4,

О+4-4

С + Si = SiC,

карборунд

О+2 -1

2С + Са = СаС2,

карбид кальция

О+3-4

ЗС + 4А1 = А14сз.

карбид алюминия

Соединения углерода с металлами называются карбидами. Карбиды активных металлов имеют ионное строение, разла­ гаются водой и кислотами: в случае карбида кальция образу­ ется ацетилен:

СаС2 + 2Н2О = Ca(OH)2i + С2Н2Т,

СаС2 + 2НС1 = СаС12 + С2Н2Т,

в случае карбида алюминия — метан:

А14С3 + 12Н2О = 4Al(OH)3i + ЗСН4Т,

А14С3 + 12НС1 = 4А1С13 + ЗСН4Т.

ется в щелочах:

Si + 2NaOH + Н2ОТ = Na2SiO3 + 2Н2Т.

При комнатной температуре кремний взаимодействует с

фтором:

20 °C

Si + 2F2 = SiF4,

а при высокой температуре — с кислородом, углеродом, ме­ таллами, оксидами металлов, газообразным HF и концентри­ рованной фтороводородной кислотой:

Si + О2 = SiO2,

Si + С = SiC,

Si + 2Са = Ca2Si,

силицид кальция

Si + 2Mg = Mg2Si,

3Si + 2Fe2O3 = 4Fe + 3SiO2,

Si + 6HF (конц) = H2SiF6 + 2H2T.

В реакциях с металлами кремний проявляет окислительные свойства. Соединения металлов с кремнием называются сили­ цидами. При взаимодействии силицидов с водой или кисло­ тами образуется ядовитый самовоспламеняющийся на воздухе

газ — силан SiH4:

Ca2Si + 4Н2О = 2Са(ОН)2 + SiH4T,

Mg2Si + 4НС1 = 2MgCl2 + SiH4T,

SiH4 + 2O2 = SiO2 + 2H2O.

Все реакции являются окислительно-восстановительными (обратите внимание на изменение степеней окисления атомов водорода и кремния).

(взаимодействует с гемоглобином крови); СО в воде раство­ ряется плохо, СО2 — сравнительно хорошо (в пропорции 1:1 по объему при 20 °C).

При нагревании твердый СО2 (молекулярная кристалличе­ ская решетка) испаряется без плавления с сильным охлаждени­ ем окружающего пространства (явление возгонки, или сублима­ ции), газообразный СО2 легко сжижается и затвердевает при повышении давления. Твердый СО9, или сухой лед, использу­ ется для создания низких температур (»-78°С). Напомним, что наряду с водой СО2 участвует в процессе фотосинтеза.

Оксид кремния(ГУ) SiO2 имеет атомную кристаллическую решетку, в которой каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода. Оксид кремния(1У) очень тугоплавкое ве­ щество, без цвета и запаха, в воде нерастворим, не ядовит.

Оксид углерода(П) СО — это несолеобразующий оксид, сильный восстановитель. В частности, монооксид углерода восстанавливает металлы из оксидов:

СО + СиО = Си + CO2t,

ЗСО + Fe2O3 = 2Fe + 3CO2t.

Кроме того, угарный газ:

• реагирует с водородом с образованием метанола:

СО + 2Н2 ?,р,кат> СН3ОН;

• с метанолом с образованием уксусной кислоты:

СО + СН3ОН кат -> СН3СООН;

• легко окисляется кислородом:

2СО + О2 = 2СО2;

•в реакции СО с NaOH образуется формиат натрия (соль муравьиной кислоты):

СО + NaOH (расплав) ———> HCOONa.

Для получения оксида углерода(П) используются реакции:

СО2 + С = 2СО,

Глава 16. Углерод. Кремний. Соединения углерода и кремния...399

НСООН H^so4.(KOH4)> соф + н2О,

муравьиная кислота

н2с2о4 Нг50^-н-^> соТ + со2Т + н2о.

щавелевая кислота

Оксид углерода(ГУ) СО2 — типичный кислотный солеобра­ зующий оксид, при растворении в воде частично реагирует с ней, образуя неустойчивую угольную кислоту:

со2 + н2о н2со3.

Оксид углерода(ГУ) взаимодействует со щелочами с обра­ зованием кислых и средних солей угольной кислоты:

со2 + кон = кнсо3,

2СО2 + Са(ОН)2 = Са(НСО3)2,

СО2 + 2К0Н = К2СО3 + Н2О,

СО2 + Са(ОН)2 = СаСО3Ф + Н2О.

Сосновными оксидами активных металлов СО, реагирует

собразованием карбонатов:

CO2 + Na2O = Na,CO3,

СО2 + СаО = СаСО3.

В водных растворах углекислый газ реагирует с карбона­ тами, переводя их в гидрокарбонаты:

СО2 + СаСО3 + Н2О = Са(НСО3)2,

СО2 + Na2CO3 + Н2О = 2NaHCO3.

К числу специфических свойств оксида углерода(ГУ) мож­ но отнести:

•проявление им окислительных свойств в реакциях с углеродом и магнием:

СО2 + С 2СО,

СО2 + 2Mg = 2MgO + С

(зажженный магний горит в атмосфере СО2);