Строение, свойства углерода и кремния


Задача 965. 
Написать уравнение гидролиза Na2SiO3. Как изменится степень гидролиза Na2SiO3 при добавлении к раствору хлорида аммония?
Решение:
Na2SiO3 – соль сильного основания и слабой кислоты гидролизуется по аниону:

Na2SiO3 ↔ 2Na+SiO32-

SiO32- двухзарядный ион, значит, гидролизуется по двум ступеням. Гидролиз обычно протекает только по первой ступени: 

SiO32- + H2O ↔ HSiO3 + OH(ионно-молекулярная форма);
Na2SiO3 + Н2О ↔ NaHSiO3 + NaOH (молекулярная форма).

Образующийся избыток ионов OH придаёт раствору щелочную среду, рН > 7. 

б) При добавлении к раствору Na2SiO3 хлорида аммония, как соли, гидролизующейся по катиону, будет наблюдаться избыток ионов водорода Н+:

NH4Cl ↔ NH4+ + Cl;
NH4+ + H2O ↔ NH4OH + H+.

Образуемый при гидролизе обеих солей избыток ионов Н+ и ОН¯ провзаимодействует между собой с образованием молекул Н2О (Н+ + ОН¯ ? Н2О). Дополнительное образование Н2О, согласно принципу Ле Шателье, сместит равновесие системы вправо, в сторону усиления гидролиза обеих солей.


Задача 966. 
Каким типом гибридизации АО углерода можно описать строение молекулы СО2: а) sр; б) sp2; в) sp3; г) гибридизации не происходит?
Потому что: 1) ковалентность углерода в этом соединении равна четырем; 2) молекула неполярна; З) кратность связи углерод - кислород больше единицы.
Решение: 
Установлено, что молекула СО2 имеет линейное строение О = С = О или  :O:: С::O: Молекула неполярна. Атом углерода соединён с двумя атомами кислорода двойными связями. Такое  возможно, если атом углерода находится в состоянии sp-гибридизации. Два образующихся sp-гибридных облака имеют ассиметричную форму, которая обеспечивает большее перекрывание с электронными облаками атомов кислорода. Поскольку два гибридных облака в результате взаимного отталкивания располагаются относительно ядра атома углерода таким образом, что угол между ними составляет 1800 (рис. 1.):

SiO2

Рис. 1. Схема строения молекулы СО2
(По материалам Российского химико-технологического университета
им. Д.И. Менделеева http://olimp.distant.ru/2013/otvety-13.htm).

В результате такого расположения гибридных электронных облаков молекула СО2 имеет линейное строение, т. е. ядра атомов кислорода и углерода располагаются на одной прямой. Получается, что в молекуле СО2 атом углерода соединён с двумя атомами кислорода  с помощью двойных связей. Между центральным атомом углерода и двумя атомами кислорода образуются σ  - связи за счёт sp- гибридных облаков атома углерода и р-облаков атомов кислорода, а π  -связи образуются за счёт перекрывания р-облаков атома углерода и р-облаков атомов кислорода. 

Ответ: а2


Задача 967. 
Какие из перечисленных газов при пропускании их через раствор щелочи вступают с ней в реакцию: а) СО; б) СО2; в) НСN; г) СF4
Решение:
а) Едкие щёлочи и монооксид углерода взаимодействуют друг с другом с образованием соли муравьиной кислоты:

CO + NaOH = HCООNa.
                    формиат
                      натрия

б) Действием диоксида углерода на растворы щелочей получают соли угольной кислоты:

СО2 + NaOH = NaHCO3;
CO2 + 2NaOH = Na2CO3 + H2O.

Здесь проявляются кислотные свойства СО2, как кислотного оксида.
в) Как кислота НСN реагирует с NaOH (реакция нейтрализация):

HCN + NaOH = NaCN + H2O.

г) Фторид углерода не реагирует с гидроксидом натрия, реакция не протекает.

Ответ: а); б); в).