Номер 2, страница 134 - гдз по химии 9 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Глава 6. Углерод и кремний. Параграф 37. Кремний. Оксид кремния (IV). Подумай, ответь, выполни... - номер 2, страница 134.

Условие.

2. В чём сходство и различия высших оксидов углерода и кремния?

Решение.

Решение 2.

Высшим оксидом углерода является оксид углерода(IV) – $CO_2$ (углекислый газ), а высшим оксидом кремния – оксид кремния(IV) – $SiO_2$ (кремнезём). Поскольку углерод (C) и кремний (Si) – элементы одной, IVА, группы периодической системы, их высшие оксиды имеют как общие черты, так и существенные различия.

Сходство

• Оба оксида имеют одинаковую общую формулу $ЭO_2$, где Э – элемент IV группы. Степень окисления углерода и кремния в них максимальная и равна +4.

• Оба оксида являются кислотными. Они вступают в реакции с основными оксидами и щелочами, образуя соли – карбонаты и силикаты соответственно.

  Примеры реакций:

  $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

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

• И оксиду углерода(IV), и оксиду кремния(IV) соответствуют слабые двухосновные кислоты: угольная ($H_2CO_3$) и кремниевая ($H_2SiO_3$).

Различия

Ключевые различия между $CO_2$ и $SiO_2$ обусловлены разным строением их кристаллической решётки. Атом углерода мал и способен образовывать прочные двойные $\pi$-связи с кислородом, формируя отдельные молекулы $O=C=O$. Атом кремния значительно крупнее, для него образование $\pi$-связей нехарактерно, поэтому он образует только одинарные $\sigma$-связи, создавая гигантскую атомную структуру. Эти различия наглядно представлены в таблице:

Характеристика	Оксид углерода(IV), $CO_2$	Оксид кремния(IV), $SiO_2$
Тип кристаллической решётки	Молекулярная	Атомная
Агрегатное состояние (н.у.)	Газ	Твёрдое вещество
Физические свойства	Бесцветный газ, легко переходит в твёрдое состояние ("сухой лёд"), которое возгоняется (сублимирует) при температуре -78.5 °C.	Тугоплавкое (tпл. ≈ 1725 °C), очень твёрдое и прочное вещество (кварц, песок).
Растворимость и реакция с водой	Ограниченно растворим, обратимо реагирует с водой: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$.	Практически нерастворим и не реагирует с водой.

Ответ:

Сходство высших оксидов углерода и кремния заключается в их кислотном характере и одинаковой высшей степени окисления (+4) центрального атома, что обусловлено положением элементов в одной группе периодической системы. Различия же кардинальны и обусловлены строением: $CO_2$ имеет молекулярную кристаллическую решётку и является газом при нормальных условиях, тогда как $SiO_2$ имеет атомную решётку и представляет собой тугоплавкое твёрдое вещество. Это определяет их совершенно разные физические свойства и отношение к воде (оксид углерода с ней обратимо реагирует, а оксид кремния — нет).