Номер 1, страница 244 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

1. Укажите сходство и различие оксида углерода (IV) и оксида кремния (IV) по строению и свойствам. Напишите уравнения реакций.

Оксид углерода(IV) ($CO_2$) и оксид кремния(IV) ($SiO_2$) являются высшими оксидами элементов IV группы, углерода и кремния. Несмотря на то, что эти элементы — аналоги по группе, их оксиды имеют существенные различия в строении и свойствах, но также и определенное сходство.

Сходство

Сходство свойств $CO_2$ и $SiO_2$ обусловлено тем, что оба элемента находятся в одной группе и имеют одинаковую высшую степень окисления +4. Оба оксида являются кислотными.

• Реагируют с основными оксидами при нагревании с образованием солей — карбонатов и силикатов:

  $CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3$

  $SiO_2 + CaO \xrightarrow{t} CaSiO_3$

• Реагируют с растворами щелочей с образованием солей и воды (для $SiO_2$ требуется нагревание или сплавление):

  $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

  $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$

• Могут быть восстановлены сильными восстановителями (например, магнием или углеродом) при высокой температуре:

  $CO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} C + 2MgO$

  $SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO$

Ответ: Сходство оксида углерода(IV) и оксида кремния(IV) заключается в их кислотном характере: они оба реагируют с основными оксидами и щелочами, образуя соли (карбонаты и силикаты). В этих оксидах углерод и кремний проявляют одинаковую степень окисления +4.

Различие

Основные различия между оксидами углерода и кремния определяются типом их кристаллической решетки.

• Строение и физические свойства:

  Оксид углерода(IV) ($CO_2$) имеет молекулярную кристаллическую решетку. Он состоит из отдельных линейных молекул $O=C=O$, связанных между собой слабыми межмолекулярными силами. Поэтому $CO_2$ при обычных условиях — газ, а в твердом состоянии ("сухой лед") легко возгоняется (сублимирует).

  Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) имеет атомную кристаллическую решетку. Каждый атом кремния ковалентно связан с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода — с двумя атомами кремния, образуя гигантскую трехмерную структуру. Благодаря прочным ковалентным связям по всему кристаллу, $SiO_2$ (кварц, песок) — это очень твердое и тугоплавкое вещество.

• Химические свойства:

  Различие в строении приводит и к различиям в химических свойствах.

  1. Отношение к воде:

  $CO_2$ частично растворяется в воде и обратимо реагирует с ней, образуя слабую и нестабильную угольную кислоту:

  $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$

  $SiO_2$ с водой не реагирует. Соответствующая ему кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) нерастворима в воде и получается косвенным путем, например, действием сильных кислот на растворы силикатов:

  $Na_2SiO_3 + H_2SO_4 \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + Na_2SO_4$

  2. Отношение к плавиковой кислоте ($HF$):

  $SiO_2$ реагирует с плавиковой кислотой, что используется для травления стекла:

  $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 \uparrow + 2H_2O$

  $CO_2$ с плавиковой кислотой не взаимодействует.

Ответ: Главное различие между оксидами — тип кристаллической решетки: молекулярная у $CO_2$ (газ, слабые межмолекулярные связи) и атомная у $SiO_2$ (твердое тугоплавкое вещество, прочные ковалентные связи). Это обуславливает их разные физические свойства и химическую активность: $CO_2$ реагирует с водой с образованием угольной кислоты, в то время как $SiO_2$ с водой не реагирует, но вступает в реакцию с плавиковой кислотой, в отличие от $CO_2$.