Номер 39, страница 91 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

9. Углерод, кремний и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 39, страница 91.

Условие.

39. Почему кремниевую кислоту нельзя получить способом, общим для других кислородсодержащих кислот?

Решение.

Решение 2.

Решение

Общий способ получения кислородсодержащих кислот заключается в реакции их кислотных оксидов (ангидридов) с водой. Например, так получают серную или угольную кислоты:

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$ (серная кислота)

$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$ (угольная кислота)

Этот способ неприменим для получения кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$) из ее оксида — диоксида кремния ($SiO_2$). Причина кроется в принципиальных различиях строения и свойств диоксида кремния по сравнению с оксидами других неметаллов.

Строение и свойства диоксида кремния

В отличие от оксидов серы, углерода или фосфора, которые имеют молекулярную кристаллическую решетку и состоят из отдельных молекул, диоксид кремния ($SiO_2$) имеет атомную кристаллическую решетку. В этой решетке каждый атом кремния связан прочными ковалентными связями с четырьмя атомами кислорода, а каждый атом кислорода — с двумя атомами кремния. Это создает единую, очень прочную трехмерную структуру (подобную структуре алмаза).

Химическая инертность и нерастворимость

Из-за очень прочных связей в атомной решетке для ее разрушения требуется много энергии. Как следствие, диоксид кремния (кварц, песок) — это химически инертное, твердое и тугоплавкое вещество. Он не реагирует с водой при обычных условиях и, что ключевое, практически нерастворим в ней. Нерастворимость и инертность делают прямое взаимодействие между молекулами $SiO_2$ и $H_2O$ невозможным. Поэтому реакция гидратации не идет:

$SiO_2 + H_2O \nrightarrow$

Способ получения кремниевой кислоты

Кремниевую кислоту получают косвенным путем, вытесняя ее из растворов ее солей (силикатов) более сильными кислотами. Так как кремниевая кислота очень слабая, ее можно вытеснить даже угольной кислотой (которая образуется при пропускании углекислого газа через воду). При этом нерастворимая кремниевая кислота выпадает в виде гелеобразного осадка.

$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

$Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + Na_2CO_3$

Ответ: Кремниевую кислоту нельзя получить способом, общим для других кислородсодержащих кислот (реакцией оксида с водой), потому что ее оксид, диоксид кремния ($SiO_2$), в отличие от большинства кислотных оксидов, имеет атомную, а не молекулярную кристаллическую решетку. Эта структура обуславливает его высокую прочность, химическую инертность и нерастворимость в воде, что делает его прямую реакцию с водой невозможной в обычных условиях.