Номер 1, страница 353 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 49. Кремний и его соединения - номер 1, страница 353.

Условие.

1. Сравните строение, физические и химические свойства диоксида углерода и диоксида кремния. Ответ представьте в виде таблицы. Объясните причину такого явного различия в физических свойствах двух оксидов.

Решение.

Решение 2.

Сравнение строения, физических и химических свойств диоксида углерода и диоксида кремния

Признак сравнения	Диоксид углерода ($CO_2$)	Диоксид кремния ($SiO_2$)
Строение	Молекулярная кристаллическая решетка. В узлах решетки находятся отдельные молекулы $CO_2$, которые имеют линейное строение ($O=C=O$). Молекулы связаны между собой очень слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса).	Атомная кристаллическая решетка. Представляет собой гигантскую полимерную структуру, где каждый атом кремния связан с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода — с двумя атомами кремния. Все связи — прочные ковалентные.
Физические свойства	При нормальных условиях — газ без цвета и запаха. При охлаждении до $-78.5^\circ C$ переходит в твердое состояние («сухой лед»), минуя жидкую фазу (сублимация). Малорастворим в воде.	При нормальных условиях — очень твердое, прочное, тугоплавкое кристаллическое вещество (например, кварц, горный хрусталь, песок). Температура плавления около $1713-1728^\circ C$. Нерастворим в воде.
Химические свойства	Типичный кислотный оксид. 1. Взаимодействует с водой, образуя слабую угольную кислоту: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$. 2. Реагирует со щелочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов: $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$. 3. Реагирует с основными оксидами: $CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3$. 4. Может быть восстановлен активными металлами: $CO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} C + 2MgO$.	Кислотный оксид, но менее активный. 1. С водой не реагирует. 2. Реагирует с расплавами или концентрированными растворами щелочей: $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$. 3. Реагирует с основными и амфотерными оксидами при сплавлении: $SiO_2 + CaO \xrightarrow{t} CaSiO_3$. 4. Особое свойство: реагирует с плавиковой кислотой: $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2O$.

Ответ: Сравнительная характеристика диоксида углерода и диоксида кремния представлена в таблице.

Объяснение причин различия в физических свойствах

Столь явное различие в физических свойствах диоксида углерода и диоксида кремния обусловлено принципиально разным типом их кристаллических решеток.

Диоксид углерода ($CO_2$) имеет молекулярную кристаллическую решетку. В ее узлах находятся отдельные, не связанные друг с другом прочными связями молекулы $CO_2$. Эти молекулы удерживаются вместе лишь за счет очень слабых межмолекулярных сил (сил Ван-дер-Ваальса). Для их преодоления требуется совсем немного энергии, поэтому диоксид углерода при обычных условиях является газом и легко переходит в твердое состояние («сухой лед») при низкой температуре.

Диоксид кремния ($SiO_2$), напротив, имеет атомную кристаллическую решетку. В его структуре нет отдельных молекул. Вместо этого все атомы кремния и кислорода соединены в единый гигантский трехмерный каркас прочными ковалентными связями. Чтобы расплавить такое вещество, необходимо затратить огромное количество энергии на разрыв этих многочисленных и прочных связей. Именно поэтому диоксид кремния является очень твердым, прочным и тугоплавким веществом.

Таким образом, причина различий кроется в типе строения вещества на атомарно-молекулярном уровне: слабые межмолекулярные связи у $CO_2$ против прочных ковалентных связей по всему кристаллу у $SiO_2$.

Ответ: Главной причиной резкого различия в физических свойствах диоксида углерода и диоксида кремния является разный тип их кристаллических решеток: молекулярная у $CO_2$ и атомная у $SiO_2$.