Решение задачи: Неметаллы, реагирующие со щелочами

Задача:

Выберите из списка все неметаллы, которые могут реагировать со щелочами:

• кремний
• хлор
• углерод
• водород
• фосфор
• азот

Решение:

Для того чтобы неметалл реагировал со щелочью, он должен проявлять амфотерные свойства (как некоторые металлы) или быть способен к диспропорционированию (окислительно-восстановительной реакции, в которой элемент одновременно окисляется и восстанавливается) в щелочной среде, или образовывать кислотный оксид/кислоту, которая реагирует со щелочью.

Рассмотрим каждый неметалл из списка:

1. Кремний (Si)

• Кремний проявляет амфотерные свойства, хотя и слабо выраженные. Он реагирует с концентрированными растворами щелочей при нагревании с выделением водорода и образованием силикатов.
• \[\mathrm{Si} + \mathrm{2NaOH} + \mathrm{H_2O} \xrightarrow{t} \mathrm{Na_2SiO_3} + \mathrm{2H_2}\]
• Кремний реагирует со щелочами.

2. Хлор (Cl₂)

• Хлор является сильным окислителем и способен к диспропорционированию в щелочной среде.
  • На холоду образуются хлорид и гипохлорит:
  • \[\mathrm{Cl_2} + \mathrm{2NaOH} \xrightarrow{} \mathrm{NaCl} + \mathrm{NaClO} + \mathrm{H_2O}\]
  • При нагревании образуются хлорид и хлорат:
  • \[\mathrm{3Cl_2} + \mathrm{6NaOH} \xrightarrow{t} \mathrm{5NaCl} + \mathrm{NaClO_3} + \mathrm{3H_2O}\]
• Хлор реагирует со щелочами.

3. Углерод (C)

• Углерод (в виде графита или угля) является достаточно инертным веществом. Он не реагирует со щелочами ни при обычных условиях, ни при нагревании.
• Углерод не реагирует со щелочами.

4. Водород (H₂)

• Водород является очень слабым восстановителем и не проявляет кислотных или амфотерных свойств. Он не реагирует со щелочами.
• Водород не реагирует со щелочами.

5. Фосфор (P)

• Белый фосфор (наиболее реакционноспособная аллотропная модификация) способен к диспропорционированию в горячих концентрированных растворах щелочей с образованием фосфина и гипофосфита.
• \[\mathrm{P_4} + \mathrm{3NaOH} + \mathrm{3H_2O} \xrightarrow{t} \mathrm{PH_3} + \mathrm{3NaH_2PO_2}\]
• Фосфор реагирует со щелочами.

6. Азот (N₂)

• Азот является очень инертным веществом из-за прочной тройной связи в молекуле N₂. Он не реагирует со щелочами.
• Азот не реагирует со щелочами.

Вывод:

Неметаллы, которые могут реагировать со щелочами, это кремний, хлор и фосфор.

Ответ:

кремний

хлор

фосфор