Номер 3, страница 193 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

3. Опишите химические свойства кремниевой кислоты. В чем заключается сходство и различие кремниевой и угольной кислот?

Опишите химические свойства кремниевой кислоты

Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$ или, более точно, $nSiO_2 \cdot mH_2O$) — это очень слабая, двухосновная неорганическая кислота. В отличие от большинства кислот, она является твердым веществом, практически нерастворимым в воде, и образует коллоидные растворы (золи) или студенистые осадки (гели).
Основные химические свойства кремниевой кислоты:
1. Термическая неустойчивость. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид кремния(IV) и воду. Это свойство используется для получения силикагеля.
Уравнение реакции: $H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$
2. Взаимодействие со щелочами. Как кислота, она реагирует с сильными основаниями (щелочами) с образованием солей — силикатов.
Уравнение реакции: $H_2SiO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2O$
3. Взаимодействие с основными оксидами и карбонатами при сплавлении. Будучи нелетучей, кремниевая кислота при высоких температурах может вытеснять летучие оксиды из их солей. Например, она вытесняет углекислый газ из карбонатов.
Уравнение реакции с карбонатом натрия: $H_2SiO_3 + Na_2CO_3 \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O + CO_2\uparrow$
4. Очень слабая кислота. Кремниевая кислота слабее многих других кислот, включая угольную. Поэтому более сильные кислоты могут вытеснить её из растворов её солей (силикатов).
Уравнение реакции: $Na_2SiO_3 + H_2O + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2SiO_3\downarrow$

Ответ: Кремниевая кислота — твердая, нерастворимая в воде, очень слабая кислота. Она термически неустойчива (разлагается при нагревании), реагирует со щелочами, основными оксидами и карбонатами (при сплавлении), а также вытесняется из своих солей более сильными кислотами, например, угольной.

В чем заключается сходство и различие кремниевой и угольной кислот?

Сходства:
• Тип кислот: Обе кислоты, угольная ($H_2CO_3$) и кремниевая ($H_2SiO_3$), являются слабыми и двухосновными.
• Кислотные оксиды: Обе кислоты соответствуют кислотным оксидам элементов 14-й группы Периодической системы: оксиду углерода(IV) ($CO_2$) и оксиду кремния(IV) ($SiO_2$).
• Образуемые соли: Обе образуют два ряда солей: средние (карбонаты и силикаты) и кислые (гидрокарбонаты и гидросиликаты).

Различия:
• Сила кислоты: Угольная кислота значительно сильнее кремниевой. Константа диссоциации по первой ступени для угольной кислоты ($K_{a1} \approx 4.5 \cdot 10^{-7}$) на несколько порядков выше, чем для кремниевой ($K_{a1} \approx 2 \cdot 10^{-10}$).
• Агрегатное состояние и растворимость: Кремниевая кислота — твердое, нерастворимое в воде вещество. Угольная кислота существует только в водных растворах и не может быть выделена в чистом виде.
• Устойчивость: Угольная кислота очень неустойчива и легко разлагается на воду и углекислый газ ($H_2CO_3 \rightleftharpoons H_2O + CO_2$) уже при обычных условиях. Кремниевая кислота разлагается только при нагревании.
• Свойства ангидридов: Ангидрид угольной кислоты — углекислый газ ($CO_2$) — это газ. Ангидрид кремниевой кислоты — оксид кремния($IV$) ($SiO_2$) — это тугоплавкое твердое вещество. Это различие в летучести позволяет кремниевой кислоте (или её ангидриду) вытеснять $CO_2$ из карбонатов при высоких температурах.

Ответ: Сходство кремниевой и угольной кислот заключается в том, что обе они являются слабыми, двухосновными и образованы элементами одной группы. Различия заключаются в силе (угольная сильнее), агрегатном состоянии (кремниевая — твердая, угольная — только в растворе), устойчивости (угольная менее устойчива) и свойствах их ангидридов (газообразный $CO_2$ и твердый $SiO_2$).