Номер 8, страница 118 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 24. Соединения кремния. Глава 1. Неметаллы - номер 8, страница 118.

Условие.

8. При добавлении к силикату натрия раствора хлорида аммония выпадает осадок кремниевой кислоты. Как объяснить это явление?

Решение.

Решение 2.

Решение

Данное явление объясняется процессом совместного (взаимного) гидролиза двух солей. Рассмотрим этот процесс по шагам.

1. Гидролиз силиката натрия. Силикат натрия ($Na_2SiO_3$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и очень слабой, нерастворимой кремниевой кислотой ($H_2SiO_3$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по аниону, в результате чего в растворе накапливаются гидроксид-ионы ($OH^-$) и создается сильнощелочная среда ($pH >> 7$). Равновесие гидролиза смещено влево, но некоторая концентрация $OH^-$ все же присутствует.
Уравнение гидролиза в ионной форме: $SiO_3^{2-} + 2H_2O \rightleftharpoons H_2SiO_3 + 2OH^-$

2. Гидролиз хлорида аммония. Хлорид аммония ($NH_4Cl$) — это соль, образованная слабым основанием (гидратом аммиака $NH_3 \cdot H_2O$) и сильной соляной кислотой ($HCl$). В водном растворе эта соль подвергается гидролизу по катиону, что приводит к появлению в растворе ионов водорода ($H^+$) и созданию слабокислой среды ($pH < 7$).
Уравнение гидролиза в ионной форме: $NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$

3. Совместный гидролиз. При смешивании этих двух растворов происходит взаимное усиление гидролиза. Продукты гидролиза одной соли (ионы $OH^-$ от $Na_2SiO_3$) реагируют с продуктами гидролиза другой соли (ионы $H^+$ от $NH_4Cl$), образуя воду:
$H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Согласно принципу Ле Шателье, удаление продуктов реакции из равновесной системы (в данном случае, ионов $H^+$ и $OH^-$) смещает равновесие в сторону их образования. Это означает, что равновесия обоих процессов гидролиза сдвигаются вправо, и гидролиз протекает практически до конца, становясь необратимым.

В результате этого процесса образуются конечные продукты гидролиза:

• Нерастворимая кремниевая кислота ($H_2SiO_3$), которая выпадает в виде гелеобразного осадка.
• Слабое основание — гидрат аммиака, который неустойчив и разлагается на газообразный аммиак и воду.

Суммарное уравнение реакции, описывающее весь процесс, выглядит следующим образом:
В молекулярном виде: $Na_2SiO_3 + 2NH_4Cl + 2H_2O \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl + 2NH_3\uparrow$
В сокращенном ионном виде, отражающем суть явления: $SiO_3^{2-} + 2NH_4^+ + 2H_2O \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NH_3\uparrow$

Ответ: Выпадение осадка кремниевой кислоты происходит из-за необратимого совместного гидролиза силиката натрия и хлорида аммония. Гидролиз этих солей взаимно усиливает друг друга, так как образующиеся ионы $H^+$ и $OH^-$ немедленно реагируют между собой. Это смещает равновесие в сторону образования конечных продуктов, одним из которых является нерастворимая кремниевая кислота ($H_2SiO_3$).