Контрольные задания > Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
SiO2 → Si → Ca₂Si → SiH4 → SiO2 → K2SiO3 → H2SiO3 → SiO2
Вопрос:
Запишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:
SiO2 → Si → Ca₂Si → SiH4 → SiO2 → K2SiO3 → H2SiO3 → SiO2
Ответ:
Для решения этой цепочки превращений, нам необходимо записать уравнения химических реакций для каждого этапа.
1. **SiO2 → Si:**
Диоксид кремния (SiO2) может быть восстановлен до элементарного кремния (Si) при высокой температуре, например, с использованием углерода (кокса) или магния:
\(SiO_2 + 2C \rightarrow Si + 2CO\) (с коксом)
\(SiO_2 + 2Mg \rightarrow Si + 2MgO\) (с магнием)
2. **Si → Ca₂Si:**
Кремний взаимодействует с кальцием при высокой температуре, образуя силицид кальция (Ca₂Si):
\(2Ca + Si \rightarrow Ca_2Si\)
3. **Ca₂Si → SiH4:**
Силицид кальция реагирует с кислотами, например, с соляной кислотой (HCl), образуя силан (SiH4) и хлорид кальция (CaCl2):
\(Ca_2Si + 4HCl \rightarrow SiH_4 + 2CaCl_2\)
4. **SiH4 → SiO2:**
Силан (SiH4) может сгорать в кислороде с образованием диоксида кремния (SiO2) и воды (H2O):
\(SiH_4 + 2O_2 \rightarrow SiO_2 + 2H_2O\)
5. **SiO2 → K2SiO3:**
Диоксид кремния реагирует с гидроксидом калия (KOH) при высокой температуре (или сплавлении) с образованием силиката калия (K2SiO3) и воды:
\(SiO_2 + 2KOH \rightarrow K_2SiO_3 + H_2O\)
6. **K2SiO3 → H2SiO3:**
Силикат калия (K2SiO3) взаимодействует с кислотой, например, с соляной кислотой (HCl), с образованием метакремниевой кислоты (H2SiO3) и хлорида калия (KCl):
\(K_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 + 2KCl\)
7. **H2SiO3 → SiO2:**
Метакремниевая кислота (H2SiO3) при нагревании разлагается на диоксид кремния (SiO2) и воду (H2O):
\(H_2SiO_3 \rightarrow SiO_2 + H_2O\)
**Общий ответ:**
Цепочка превращений SiO2 -> Si -> Ca₂Si -> SiH4 -> SiO2 -> K2SiO3 -> H2SiO3 -> SiO2 реализуется с помощью следующих химических реакций:
1. \(SiO_2 + 2C \rightarrow Si + 2CO\) или \(SiO_2 + 2Mg \rightarrow Si + 2MgO\)
2. \(2Ca + Si \rightarrow Ca_2Si\)
3. \(Ca_2Si + 4HCl \rightarrow SiH_4 + 2CaCl_2\)
4. \(SiH_4 + 2O_2 \rightarrow SiO_2 + 2H_2O\)
5. \(SiO_2 + 2KOH \rightarrow K_2SiO_3 + H_2O\)
6. \(K_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 + 2KCl\)
7. \(H_2SiO_3 \rightarrow SiO_2 + H_2O\)