Номер 13, страница 66 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Основную массу земной коры составляет оксид кремния(IV) ($SiO_2$), образующий кварц, кварцевый песок, кремнезём, горный хру-сталь и др.

Сравните свойства оксида кремния(IV) ($SiO_2$) и оксида углерода(IV) ($CO_2$) – углекислого газа.

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) и оксид углерода(IV) ($CO_2$) являются высшими оксидами элементов IVA-группы периодической системы — кремния и углерода. Несмотря на их родство, свойства этих оксидов существенно различаются, что в первую очередь обусловлено разным типом строения.

Строение и физические свойства

Ключевое различие между $SiO_2$ и $CO_2$ заключается в типе их кристаллической решётки.

Оксид кремния(IV), известный как кремнезём, имеет атомную кристаллическую решётку. В этой решётке каждый атом кремния прочно связан ковалентными связями с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода — с двумя атомами кремния. Это образует единую гигантскую и очень прочную трёхмерную структуру. Следствием такого строения являются его физические свойства:
- твёрдое агрегатное состояние при обычных условиях;
- очень высокие температуры плавления (около $1725^\circ C$) и кипения (около $2230^\circ C$);
- высокая твёрдость (кварц);
- нерастворимость в воде и большинстве растворителей.

Оксид углерода(IV), или углекислый газ, напротив, имеет молекулярную структуру. Он состоит из отдельных молекул $CO_2$, в которых атомы связаны двойными ковалентными связями (O=C=O). В твёрдом состоянии («сухой лёд») эти молекулы удерживаются друг около друга лишь слабыми межмолекулярными силами (Ван-дер-Ваальса). Этим обусловлены его свойства:
- газообразное агрегатное состояние при обычных условиях;
- низкая температура сублимации (перехода из твёрдого состояния в газообразное) — $-78,5^\circ C$;
- ограниченная растворимость в воде.

Химические свойства

Общим свойством для обоих оксидов является их кислотный характер, однако их химическая активность различна.

Взаимодействие с водой: $CO_2$ обратимо реагирует с водой, образуя слабую и нестабильную угольную кислоту: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$. $SiO_2$ с водой не реагирует.

Взаимодействие со щелочами: Оба оксида реагируют со щелочами с образованием солей. $CO_2$ реагирует легко, даже при комнатной температуре: $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$. $SiO_2$ реагирует только при сплавлении или с горячими концентрированными растворами щелочей: $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$.

Взаимодействие с основными оксидами: Оба оксида вступают в реакцию с основными оксидами при нагревании, образуя соли (карбонаты и силикаты): $CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3$; $SiO_2 + CaO \xrightarrow{t} CaSiO_3$.

Взаимодействие с кислотами: $SiO_2$ проявляет уникальное свойство — он реагирует с плавиковой (фтороводородной) кислотой, что используется для травления стекла: $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4\uparrow + 2H_2O$. $CO_2$, как типичный кислотный оксид, с другими кислотами не взаимодействует.

Ответ: Оксид кремния(IV) и оксид углерода(IV) являются кислотными оксидами, но кардинально различаются по строению и физическим свойствам. $SiO_2$ — твёрдое вещество с атомной кристаллической решёткой, очень тугоплавкое, твёрдое и нерастворимое в воде. $CO_2$ — газ с молекулярным строением, сублимирующийся при низкой температуре, ограниченно растворимый в воде с образованием угольной кислоты. Химически оба реагируют со щелочами и основными оксидами, но $CO_2$ значительно активнее при обычных условиях. Уникальным свойством $SiO_2$ является его способность реагировать с плавиковой кислотой.