Номер 323, страница 226 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.323. Как доказать, что кремниевая кислота слабее угольной?

Решение

Чтобы доказать, что кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) слабее угольной ($H_2CO_3$), можно воспользоваться одним из основных правил химии: более сильная кислота вытесняет более слабую кислоту из раствора ее соли. Это можно продемонстрировать с помощью простого химического эксперимента.

Для проведения опыта необходимо взять раствор соли кремниевой кислоты (например, силикат натрия $Na_2SiO_3$, также известный как "жидкое стекло") и пропустить через него углекислый газ ($CO_2$). Углекислый газ, растворяясь в воде, образует нестабильную угольную кислоту ($H_2CO_3$).

При пропускании углекислого газа через водный раствор силиката натрия происходит следующая химическая реакция вытеснения:
$Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Na_2CO_3 + H_2SiO_3\downarrow$

В ходе этой реакции наблюдается выпадение белого гелеобразного (студенистого) осадка. Этот осадок — кремниевая кислота ($H_2SiO_3$), которая практически нерастворима в воде.

Тот факт, что угольная кислота, образовавшаяся в растворе, смогла вытеснить кремниевую кислоту из ее соли, является прямым экспериментальным доказательством того, что угольная кислота является более сильной, чем кремниевая.

Теоретически силу кислот также можно сравнить по их константам диссоциации ($K_a$). Для угольной кислоты (по первой ступени) константа диссоциации $K_{a1} \approx 4.5 \cdot 10^{-7}$, а для кремниевой кислоты (по первой ступени) $K_{a1} \approx 2 \cdot 10^{-10}$. Поскольку константа диссоциации угольной кислоты значительно больше, чем у кремниевой ($4.5 \cdot 10^{-7} > 2 \cdot 10^{-10}$), это теоретически подтверждает, что угольная кислота — более сильная кислота.

Ответ: Чтобы доказать, что кремниевая кислота слабее угольной, нужно пропустить углекислый газ ($CO_2$) через раствор соли кремниевой кислоты, например, силиката натрия ($Na_2SiO_3$). Наблюдаемое образование осадка кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$) покажет, что угольная кислота, как более сильная, вытеснила кремниевую из ее соли.