6-14. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить цепочки превращений веществ: a) Кремний → Оксид кремния(IV) → Силикат натрия → Кремниевая кислота → Оксид кремния(IV) → Кремний; б) Кремний → Силицид магния → Силан → Оксид кремния(IV) → Силикат калия → Силикат кальция; в) Кремний → Силикат натрия → Кремниевая кислота → Диоксид кремния → Кремний → Тетрафторид кремния. Для реакций, протекающих в растворе с участием ионов, составьте ионные уравнения. К уравнениям всех окислительно-восстановительных реакций укажите окислитель и восстановитель.

Рассмотрим каждую цепочку превращений отдельно. a) Кремний → Оксид кремния(IV) → Силикат натрия → Кремниевая кислота → Оксид кремния(IV) → Кремний 1. Кремний в оксид кремния(IV): \[Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2\] Кремний окисляется кислородом до диоксида кремния. Здесь кремний – восстановитель, кислород – окислитель. 2. Оксид кремния(IV) в силикат натрия: \[SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O\] Диоксид кремния реагирует с гидроксидом натрия, образуя силикат натрия и воду. (Реакция идёт при сплавлении) 3. Силикат натрия в кремниевую кислоту: \[Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2SiO_3 \downarrow\] Силикат натрия реагирует с соляной кислотой, образуя хлорид натрия и осадок кремниевой кислоты. В ионном виде: \[SiO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow\] 4. Кремниевая кислота в оксид кремния(IV): \[H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O\] Кремниевая кислота разлагается при нагревании на диоксид кремния и воду. 5. Оксид кремния(IV) в кремний: \[SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO\] Диоксид кремния восстанавливается магнием до кремния. Здесь диоксид кремния – окислитель, магний – восстановитель. б) Кремний → Силицид магния → Силан → Оксид кремния(IV) → Силикат калия → Силикат кальция 1. Кремний в силицид магния: \[2Mg + Si \xrightarrow{t} Mg_2Si\] Кремний реагирует с магнием, образуя силицид магния. Здесь магний – восстановитель, кремний – окислитель. 2. Силицид магния в силан: \[Mg_2Si + 4HCl \rightarrow SiH_4 + 2MgCl_2\] Силицид магния реагирует с соляной кислотой, образуя силан и хлорид магния. 3. Силан в оксид кремния(IV): \[SiH_4 + 2O_2 \rightarrow SiO_2 + 2H_2O\] Силан окисляется кислородом, образуя диоксид кремния и воду. Здесь силан – восстановитель, кислород – окислитель. 4. Оксид кремния(IV) в силикат калия: \[SiO_2 + 2KOH \xrightarrow{t} K_2SiO_3 + H_2O\] Диоксид кремния реагирует с гидроксидом калия, образуя силикат калия и воду. (Реакция идёт при сплавлении) 5. Силикат калия в силикат кальция: \[K_2SiO_3 + CaCl_2 \rightarrow 2KCl + CaSiO_3 \downarrow\] Силикат калия реагирует с хлоридом кальция, образуя хлорид калия и осадок силиката кальция. В ионном виде: \[SiO_3^{2-} + Ca^{2+} \rightarrow CaSiO_3 \downarrow\] в) Кремний → Силикат натрия → Кремниевая кислота → Диоксид кремния → Кремний → Тетрафторид кремния. 1. Кремний в силикат натрия: Эта реакция проходит в две стадии: - Кремний в оксид кремния(IV): \[Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2\] - Оксид кремния(IV) в силикат натрия: \[SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O\] 2. Силикат натрия в кремниевую кислоту: \[Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2SiO_3 \downarrow\] В ионном виде: \[SiO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow\] 3. Кремниевая кислота в диоксид кремния: \[H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O\] 4. Диоксид кремния в кремний: \[SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO\] Здесь диоксид кремния – окислитель, магний – восстановитель. 5. Кремний в тетрафторид кремния: \[Si + 2F_2 \rightarrow SiF_4\] Кремний реагирует с фтором, образуя тетрафторид кремния. Здесь кремний – восстановитель, фтор – окислитель. Развёрнутый ответ для школьника: Мы рассмотрели различные цепочки химических превращений, где кремний и его соединения переходят из одной формы в другую. Важно понимать, что в каждой реакции происходят изменения в химическом составе веществ, и эти изменения описываются химическими уравнениями. Особое внимание стоит уделить окислительно-восстановительным реакциям, где происходит передача электронов между реагентами. Например, в реакциях с кислородом или магнием кремний может выступать как восстановитель или окислитель, в зависимости от условий реакции. Также важно помнить про ионные уравнения для реакций, происходящих в растворах, где вещества распадаются на ионы, что позволяет более точно описать химический процесс.