Номер 3, страница 67, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Укажите сходства и различия в физических и химических свойствах угольной и кремниевой кислот.

Угольная кислота ($H_2CO_3$) и кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) — это слабые неорганические кислоты, образованные элементами одной группы (IVА) периодической системы Менделеева — углеродом и кремнием. Это обусловливает как их сходства, так и различия.

• Классификация и основность: Обе кислоты являются слабыми, кислородсодержащими и двухосновными.

• Диссоциация: Обе диссоциируют в водном растворе ступенчато, по двум ступеням, с отщеплением протонов ($H^+$).

  Угольная кислота: $H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$

  Кремниевая кислота: $H_2SiO_3 \rightleftharpoons H^+ + HSiO_3^-$

• Образуемые соли: Обе кислоты образуют два ряда солей: средние (нормальные) — карбонаты и силикаты, и кислые — гидрокарбонаты и гидросиликаты.

• Высшие оксиды: Соответствующие им высшие оксиды, $CO_2$ и $SiO_2$, проявляют кислотные свойства.

• Термическая устойчивость: Обе кислоты являются нестабильными соединениями.

• Агрегатное состояние и растворимость:

  Угольная кислота — не существует в чистом виде, известна только в водных растворах, которые, по сути, являются раствором углекислого газа в воде.

  Кремниевая кислота — твёрдое вещество, выпадает в виде белого студенистого (гелеобразного) осадка, практически нерастворима в воде. Её состав полимерный и часто записывается как $nSiO_2 \cdot mH_2O$.

• Устойчивость:

  Угольная кислота — крайне неустойчива, легко разлагается на углекислый газ и воду: $H_2CO_3 \rightleftharpoons CO_2 \uparrow + H_2O$. Это равновесный процесс.

  Кремниевая кислота — более устойчива, чем угольная, но при нагревании необратимо разлагается на оксид кремния(IV) и воду: $H_2SiO_3 \xrightarrow{t^\circ} SiO_2 + H_2O$.

• Сила кислоты:

  Угольная кислота ($K_{a1} \approx 4.5 \cdot 10^{-7}$) является значительно более сильной кислотой, чем кремниевая ($K_{a1} \approx 2 \cdot 10^{-10}$). Поэтому угольная кислота способна вытеснять кремниевую из растворов её солей (силикатов):

  $Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2o \rightarrow Na_2CO_3 + H_2SiO_3 \downarrow$

• Способы получения:

  Угольная кислота образуется при растворении $CO_2$ в воде.

  Кремниевую кислоту получают действием более сильных кислот (включая угольную) на растворы силикатов:

  $K_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2SiO_3 \downarrow$

Ответ:

Сходства угольной и кремниевой кислот заключаются в том, что обе являются слабыми двухосновными кислотами, образуют два ряда солей (средние и кислые) и соответствуют кислотным оксидам.

Различия более существенны:

1. Физические свойства: Угольная кислота существует только в растворе, в то время как кремниевая — твёрдое, нерастворимое в воде вещество.

2. Химические свойства: Угольная кислота крайне неустойчива и легко разлагается на $CO_2$ и $H_2O$, тогда как кремниевая разлагается только при нагревании. Угольная кислота значительно сильнее кремниевой и может вытеснять её из солей.