1) Во сколько раз больше в земной коре атомов кислорода, чем атомов кремния, если их содержание по массе составляет 49,5% и 25,7% соответственно? 2) Аморфный кремний получают восстановлением кварцевого песка магнием. Как выделить кремний из смеси полученных твёрдых веществ? Напишите уравнения реакций.

1. Во сколько раз больше атомов O, чем атомов Si (по данным массовых долей)

Возьмём условно 100 г земной коры.

• Масса кислорода: $m(\text{O}) = 49{,}5\ \text{г}$

• Масса кремния: $m(\text{Si}) = 25{,}7\ \text{г}$

Число атомов пропорционально числу молей атомов.

(если взять $M(\text{Si})\approx 28\ \text{г/моль}$)

Тогда отношение числа атомов:

Ответ: атомов кислорода примерно в 3,4 раза больше, чем атомов кремния.

2. Как выделить аморфный кремний из смеси твёрдых веществ после восстановления SiO₂ магнием

Сначала запишем основную реакцию получения кремния:

После реакции твёрдая смесь обычно содержит Si, MgO, а также может содержать избыток Mg и остатки SiO₂ (если песок был в избытке/реакция неполная). Идея разделения: кремний не растворяется в разбавленной HCl, а MgO и Mg растворяются.

Шаг 1. Удаление MgO и избытка Mg кислотой

Обрабатывают смесь разбавленной соляной кислотой, перемешивают.

Растворяются примеси:

Если в смеси есть непрореагировавший магний:

Далее смесь фильтруют: в фильтрате — раствор $\text{MgCl}_2$, на фильтре — твёрдый остаток (в основном Si и возможные нерастворимые остатки).

Шаг 2 (если нужно). Удаление остатков SiO₂

Если в остатке есть кварц (SiO₂), его нужно убрать отдельно. Стандартный способ — растворение SiO₂ плавиковой кислотой (в практике это делают осторожно из-за опасности HF):

(или, в другой записи для выделения летучего фторида кремния)

После этого снова фильтруют, промывают водой до удаления кислот/солей и высушивают.

Итог: кремний выделяют выщелачиванием твёрдой смеси разбавленной HCl (растворяет MgO и Mg), затем (при необходимости) удаляют остаточный $\text{SiO}_2$ реакцией с HF, и получают на фильтре аморфный Si.