Номер 4, страница 112 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

4. С помощью каких химических реакций можно получить кремниевую кислоту $H_2SiO_3$, имея в своем распоряжении кремний и другие необходимые реактивы? Напишите уравнения этих реакций и назовите их продукты.

Решение

Получить кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$) из кремния ($Si$) напрямую невозможно. Необходимо провести последовательность из нескольких химических превращений. Кремниевая кислота нерастворима в воде, и ее оксид ($SiO_2$) также не реагирует с водой. Поэтому для получения кислоты используют косвенный метод: сначала из кремния получают его оксид, затем из оксида — растворимую соль (силикат), и, наконец, из соли вытесняют кислоту.

1. Получение оксида кремния(IV) из кремния

Первым шагом является окисление кремния. Проще всего это сделать, сжигая кремний в кислороде. Реакция протекает при высокой температуре.

Уравнение реакции:
$Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2$
В результате образуется единственный продукт: $SiO_2$ — оксид кремния(IV) (кремнезём).

Ответ: Оксид кремния(IV) получают реакцией горения кремния в кислороде.

2. Получение растворимой соли кремниевой кислоты (силиката)

Оксид кремния(IV) — это кислотный оксид, который реагирует со щелочами при сплавлении. Для получения растворимой соли, например, силиката натрия, оксид кремния сплавляют с гидроксидом натрия.

Уравнение реакции:
$SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} Na_2SiO_3 + H_2O$
Продукты реакции: $Na_2SiO_3$ — силикат натрия (растворимое стекло) и $H_2O$ — вода.

Ответ: Силикат натрия получают сплавлением оксида кремния(IV) с гидроксидом натрия.

3. Получение кремниевой кислоты из силиката натрия

Кремниевая кислота является очень слабой кислотой. Ее можно вытеснить из раствора ее соли (силиката натрия) действием практически любой более сильной кислоты. При этом кремниевая кислота выпадает в виде белого гелеобразного осадка.

Вариант а) С помощью сильной кислоты (например, соляной):
$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl$
Продукты реакции: $H_2SiO_3$ — кремниевая кислота и $NaCl$ — хлорид натрия.

Вариант б) С помощью слабой кислоты (угольной, образующейся из углекислого газа и воды):
$Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + Na_2CO_3$
Продукты реакции: $H_2SiO_3$ — кремниевая кислота и $Na_2CO_3$ — карбонат натрия. Этот способ показывает, что кремниевая кислота слабее даже угольной.

Ответ: Кремниевую кислоту получают, действуя на водный раствор силиката натрия более сильной кислотой (например, соляной) или пропуская через него углекислый газ.