Номер 1, страница 65, часть 2 - гдз по химии 9 класс учебник Оспанова, Аухадиева

1. Укажите сходство и различия в физических и химических свойствах угольной и кремниевой кислот.

Угольная ($H_2CO_3$) и кремниевая ($H_2SiO_3$) кислоты являются кислородсодержащими кислотами элементов IVА группы, углерода и кремния. Это обуславливает наличие как сходств, так и различий в их свойствах.

Сходства

Несмотря на значительные различия, у этих кислот есть и общие черты, в основном касающиеся их химической природы.

• Обе кислоты являются слабыми.

• Обе кислоты двухосновные, то есть диссоциируют в водном растворе ступенчато с отщеплением двух протонов:

  Для угольной кислоты:

  I ступень: $H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-$

  II ступень: $HCO_3^- \rightleftharpoons H^+ + CO_3^{2-}$

  Для кремниевой кислоты:

  I ступень: $H_2SiO_3 \rightleftharpoons H^+ + HSiO_3^-$

  II ступень: $HSiO_3^- \rightleftharpoons H^+ + SiO_3^{2-}$

• Обе кислоты образуют два ряда солей: средние (карбонаты и силикаты, например, $Na_2CO_3$, $Na_2SiO_3$) и кислые (гидрокарбонаты и гидросиликаты, например, $NaHCO_3$, $NaHSiO_3$).

• Обе кислоты неустойчивы и разлагаются с образованием соответствующего оксида и воды.

Различия

Различия между угольной и кремниевой кислотами более выражены и касаются как физических, так и химических свойств.

Физические свойства:

• Агрегатное состояние: Угольная кислота не выделена в свободном состоянии и существует только в водном растворе. Кремниевая кислота — это твердое вещество, которое при осаждении из раствора образует студенистый осадок (гель).

• Растворимость в воде: Угольная кислота условно растворима (поскольку является частью раствора). Кремниевая кислота практически нерастворима в воде.

Химические свойства:

• Устойчивость: Угольная кислота крайне неустойчива и в растворе находится в равновесии со своими продуктами распада — водой и углекислым газом: $H_2CO_3 \rightleftharpoons H_2o + CO_2$. Кремниевая кислота, будучи твердым веществом, значительно более устойчива, но при нагревании необратимо разлагается (обезвоживается): $H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$.

• Сила: Обе кислоты слабые, но кремниевая кислота значительно слабее угольной. Это подтверждается тем, что угольная кислота способна вытеснять кремниевую кислоту из растворов ее солей (силикатов). Если пропускать углекислый газ через раствор силиката натрия, в осадок выпадает кремниевая кислота:

  $Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2o \rightarrow Na_2CO_3 + H_2SiO_3 \downarrow$

• Способ получения: Угольная кислота образуется при растворении ее ангидрида — оксида углерода(IV) — в воде. Реакция обратима: $CO_2 + H_2o \rightleftharpoons H_2CO_3$. Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) с водой не реагирует, поэтому кремниевую кислоту получают косвенным путем — действием более сильных кислот (даже угольной) на растворы силикатов: $K_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2KCl$.

Ответ: Сходства угольной и кремниевой кислот заключаются в том, что обе являются слабыми, двухосновными, неустойчивыми и образуют два ряда солей. Основные различия: угольная кислота существует только в растворе, в то время как кремниевая — нерастворимое в воде твердое вещество; угольная кислота является более сильной кислотой, чем кремниевая, и способна вытеснять ее из солей; способы их получения различны из-за разной реакционной способности их оксидов с водой.