Номер 13, страница 69 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Основную массу земной коры составляет $SiO_2$, образующий кварц, кварцевый песок, кремнезём, горный хрусталь и др.

Сравните свойства $SiO_2$ и $CO_2$ — углекислого газа.

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) и оксид углерода(IV) ($CO_2$) являются оксидами элементов одной подгруппы (IVА), но их свойства существенно различаются.

Сходства

• И углерод, и кремний находятся в IV группе главной подгруппы периодической системы и проявляют в данных оксидах высшую степень окисления +4.
• Оба оксида относятся к классу кислотных оксидов. Они реагируют с основными оксидами и щелочами с образованием солей — силикатов и карбонатов соответственно. Например, взаимодействие со щёлочью:
  $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} Na_2SiO_3 + H_2O$
  $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Различия

Ключевое различие между $SiO_2$ и $CO_2$ заключается в строении их кристаллической решётки, что и определяет разницу в физических и химических свойствах.

Тип кристаллической решётки и физические свойства

Оксид углерода(IV) ($CO_2$) имеет молекулярную кристаллическую решётку. Его структурные единицы — отдельные молекулы $O=C=O$, которые слабо связаны между собой межмолекулярными силами. Из-за этого $CO_2$ при нормальных условиях является газом. Он имеет низкие температуры плавления и кипения (температура сублимации $-78.5^\circ C$).

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) имеет атомную кристаллическую решётку. В ней каждый атом кремния связан прочными ковалентными связями с четырьмя атомами кислорода, образуя единую трёхмерную сетку. Чтобы разрушить эти связи, требуется огромное количество энергии. Поэтому $SiO_2$ — это очень твёрдое, тугоплавкое вещество (температура плавления кварца $\approx 1713^\circ C$), которое при нормальных условиях находится в твёрдом агрегатном состоянии.

Растворимость в воде и химическая активность

Оксид углерода(IV) ограниченно растворяется в воде, частично реагируя с ней с образованием слабой угольной кислоты: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$. Как газ, он довольно легко вступает в реакции, например, с растворами щелочей при комнатной температуре.

Оксид кремния(IV) в воде нерастворим. Из-за прочности своей кристаллической решётки он химически инертен. Для проведения реакций, например, со щелочами или основными оксидами, требуется высокая температура (сплавление). В отличие от большинства кислотных оксидов, он не реагирует с водой, но вступает в реакцию с плавиковой кислотой: $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 + 2H_2O$.

Ответ: Оксид кремния(IV) и оксид углерода(IV) — кислотные оксиды, но $SiO_2$ является твёрдым тугоплавким веществом с атомной кристаллической решёткой, нерастворимым в воде и химически малоактивным, в то время как $CO_2$ — это газ с молекулярной решёткой, низкими температурами фазовых переходов, частично растворимый в воде и более реакционноспособный. Причина этих различий кроется в разном типе строения: атомная решётка у $SiO_2$ и молекулярная у $CO_2$.