Задание №21 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить уравнения химических реакций, учитывая свойства кремния и его соединений.

Шаг 1. Получение оксида кремния(IV) из кремния.
Кремний — это неметалл, который при нагревании активно взаимодействует с кислородом, образуя свой высший оксид. Это реакция соединения.
$\text{Si} + \text{O}_{2} \xrightarrow{t} \text{SiO}_{2}$

Шаг 2. Определение вещества X и его получение из оксида кремния(IV).
Нам нужно получить вещество $\text{X}$, которое при взаимодействии с азотной кислотой ($\text{HNO}_{3}$) даст нитрат натрия ($\text{NaNO}_{3}$). Поскольку в конечном продукте есть натрий, вещество $\text{X}$ должно содержать натрий.
Оксид кремния(IV) — это кислотный оксид. Он реагирует со щелочами с образованием солей — силикатов. Самым логичным промежуточным веществом $\text{X}$ является силикат натрия ($\text{Na}_{2}\text{SiO}_{3}$).
Сплавим оксид кремния с гидроксидом натрия:
$\text{SiO}_{2} + 2\text{NaOH} \xrightarrow{t} \text{Na}_{2}\text{SiO}_{3} + \text{H}_{2}\text{O}$

Шаг 3. Получение нитрата натрия из вещества X.
Теперь проведем реакцию между силикатом натрия и азотной кислотой. Это реакция ионного обмена. Сильная азотная кислота вытесняет слабую и нерастворимую кремниевую кислоту из её соли. Выпадение осадка кремниевой кислоты является признаком протекания этой реакции.
$\text{Na}_{2}\text{SiO}_{3} + 2\text{HNO}_{3} \rightarrow 2\text{NaNO}_{3} + \text{H}_{2}\text{SiO}_{3}\downarrow$

Ответ:
1) $\text{Si} + \text{O}_{2} = \text{SiO}_{2}$
2) $\text{SiO}_{2} + 2\text{NaOH} = \text{Na}_{2}\text{SiO}_{3} + \text{H}_{2}\text{O}$
3) $\text{Na}_{2}\text{SiO}_{3} + 2\text{HNO}_{3} = 2\text{NaNO}_{3} + \text{H}_{2}\text{SiO}_{3}$

Источник: ФИПИ