Кремниевая кислота

Содержание

Кремниевая кислота
Строение молекулы и физические свойства
Способы получения
Химические свойства
Силикаты
Напишите молекулярные и ионные уравнения следующих реакций взаимодействия осадка кремниевой кислоты с концентрированными
Ваш ответ
Похожие вопросы
Ионные уравнения. Как решать задачу 31 на ЕГЭ по химии. Часть II
Переходим от полного ионного уравнения к краткому
Как решать задание 31 на ЕГЭ по химии
📽️ Видео

Кремниевая кислота

Строение молекулы и физические свойства

Кремниевые кислоты — очень слабые, малорастворимые в воде соединения общей формулы nSiO₂•mH₂O. Образует коллоидный раствор в воде.

Метакремниевая H₂SiO₃ существует в растворе в виде полимера:

Способы получения

Кремниевая кислота образуется при действии сильных кисло т на растворимые силикаты (силикаты щелочных металлов).

Например , при действии соляной кислоты на силикат натрия:

Видеоопыт получения кремниевой кислоты из силиката натрия можно посмотреть здесь.

Даже слабая угольная кислота вытесняет кремниевую кислоту из солей:

Химические свойства

1. Кремниевая кислота — нерастворимая. Кислотные свойства выражены очень слабо, поэтому кислота реагирует только с сильными основаниями и их оксидами :

Например , кремниевая кислота реагирует с концентрированным гидроксидом калия:

2. При нагревании кремниевая кислота разлагается на оксид и воду :

Силикаты

Силикаты — это соли кремниевой кислоты. Большинство силикатов нерастворимо в воде, кроме силикатов натрия и калия, их называют «жидким стеклом».

Способы получения силикатов:

1 . Растворение кремния, кремниевой кислоты или оксида в щелочи:

2. Сплавление с основными оксидами:

СаО + SiO₂ → CaSiO₃

3. Взаимодействие растворимых силикатов с солями:

Оконное стекло (натриевое стекло) — силикат натрия и кальция: Na₂O·CaO·6SiO₂.

Стекло получают при сплавлении в специальных печах смеси соды Na₂CO₃, известняка CaCO₃ и белого песка SiO₂:

Для получения специального стекла вводят различные добавки, так стекло содержащее ионы Pb 2+ – хрусталь; Cr 3+ – имеет зеленую окраску, Fe 3+ – коричневое бутылочное стекло, Co 2+ – дает синий цвет, Mn 2+ – красновато-лиловый.

Видео:Химия | Молекулярные и ионные уравненияСкачать

Напишите молекулярные и ионные уравнения следующих реакций взаимодействия осадка кремниевой кислоты с концентрированными

Видео:Кремниевая кислота и её соли. 9 класс.Скачать

Ваш ответ

Видео:РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Ионные уравнения. Как решать задачу 31 на ЕГЭ по химии. Часть II

Видео:Реакции ионного обмена. 9 класс.Скачать

Переходим от полного ионного уравнения к краткому

Пора двигаться дальше. Как мы уже знаем, полное ионное уравнение нуждается в «чистке». Необходимо удалить те частицы, которые присутствуют и в правой, и в левой частях уравнения. Эти частицы иногда называют «ионами-наблюдателями»; они не принимают участия в реакции.

В принципе, ничего сложного в этой части нет. Нужно лишь быть внимательным и осознавать, что в некоторых случаях полное и краткое уравнения могут совпадать (подробнее — см. пример 9).

Пример 5 . Составьте полное и краткое ионные уравнения, описывающие взаимодействие кремниевой кислоты и гидроксида калия в водном растворе.

Решение . Начнем, естественно, с молекулярного уравнения:

H 2 SiO 3 + 2KOH = K 2 SiO 3 + 2H 2 O.

Кремниевая кислота — один из редких примеров нерастворимых кислот; записываем в молекулярной форме. KOH и K 2 SiO 3 пишем в ионной форме. H 2 O, естественно, записываем в молекулярной форме:

H 2 SiO 3 + 2K + + 2OH — = 2K + + SiO 3 2- + 2H 2 O.

Видим, что ионы калия не изменяются в ходе реакции. Данные частицы не принимают участия в процессе, мы должны убрать их из уравнения. Получаем искомое краткое ионное уравнение:

H 2 SiO 3 + 2OH — = SiO 3 2- + 2H 2 O.

Как видите, процесс сводится к взаимодействию кремниевой кислоты с ионами OH — . Ионы калия в данном случае не играют никакой роли: мы могли заменить КОН гидроксидом натрия или гидроксидом цезия, при этом в реакционной колбе протекал бы тот же самый процесс.

Пример 6 . Оксид меди (II) растворили в серной кислоте. Напишите полное и краткое ионные уравнения данной реакции.

Решение . Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды:

H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O.

Соответствующие ионные уравнения приведены ниже. Думаю, комментировать что-либо в данном случае излишне.

2H + + SO 4 2- + CuO = Cu 2+ + SO 4 2- + H 2 O

2H + + CuO = Cu 2+ + H 2 O

Пример 7 . C помощью ионных уравнений опишите взаимодействие цинка с соляной кислотой.

Решение . Металлы, стоящие в ряду напряжений левее водорода, реагируют с кислотами с выделением водорода (специфические свойства кислот-окислителей мы сейчас не обсуждаем):

Zn + 2HCl = ZnCl 2 + H 2 &#x2191.

Полное ионное уравнение записывается без труда:

Zn + 2H + + 2Cl — = Zn 2+ + 2Cl — + H 2 &#x2191.

К сожалению, при переходе к краткому уравнению в заданиях такого типа школьники часто делают ошибки. Например, убирают цинк из двух частей уравнения. Это грубая ошибка! В левой части присутствует простое вещество, незаряженные атомы цинка. В правой части мы видим ионы цинка. Это совершенно разные объекты! Попадаются и еще более фантастические варианты. Например, в левой части зачеркиваются ионы H+, а в правой — молекулы H 2 . Мотивируют это тем, что и то, и другое является водородом. Но тогда, следуя этой логике, можно, например, считать, что H 2 , HCOH и CH 4 — это «одно и тоже», т. к. во всех этих веществах содержится водород. Видите, до какого абсурда можно дойти!

Естественно, в данном примере мы можем (и должны!) стереть только ионы хлора. Получаем окончательный ответ:

Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2 &#x2191.

В отличие от всех разобранных выше примеров, данная реакция является окислительно-восстановительной (в ходе данного процесса происходит изменение степеней окисления). Для нас, однако, это совершенно непринципиально: общий алгоритм написания ионных уравнений продолжает работать и здесь.

Пример 8 . Медь поместили в водный раствор нитрата серебра. Опишите происходящие в растворе процессы.

Решение . Более активные металлы (стоящие левее в ряду напряжений) вытесняют менее активные из растворов их солей. Медь находится в ряду напряжений левее серебра, следовательно, вытесняет Ag из раствора соли:

Сu + 2AgNO 3 = Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag&#x2193.

Полное и краткое ионные уравнения приведены ниже:

Cu 0 + 2Ag + + 2NO 3 — = Cu 2+ + 2NO 3 — + 2Ag&#x2193 0 ,

Cu 0 + 2Ag + = Cu 2+ + 2Ag&#x2193 0 .

Дабы уберечь вас от соблазна считать, что Сu 2+ и Cu (или Ag + и Ag) — это «одно и то же», я снабдил нейтральные атомы нулевыми зарядами. Естественно, ионами-наблюдателями являются ионы NO 3 — (и только они!).

Пример 9 . Напишите ионные уравнения, описывающие взаимодействие водных растворов гидроксида бария и серной кислоты.

Решение . Речь идет о хорошо знакомой всем реакции нейтрализации, молекулярное уравнение записывается без труда:

Ba(OH) 2 + H 2 SO 4 = BaSO 4 &#x2193 + 2H 2 O.

Полное ионное уравнение:

Ba 2+ + 2OH — + 2H + + SO 4 2- = BaSO 4 &#x2193 + 2H 2 O.

Пришло время составлять краткое уравнение, и тут выясняется интересная деталь: сокращать, собственно, нечего. Мы не наблюдаем одинаковых частиц в правой и левой частях уравнения. Что делать? Искать ошибку? Да нет, никакой ошибки здесь нет. Встретившаяся нам ситуация нетипична, но вполне допустима. Здесь нет ионов-наблюдателей; все частицы участвуют в реакции: при соединении ионов бария и сульфат-аниона образуется осадок сульфата бария, а при взаимодействии ионов H + и OH — — слабый электролит (вода).

«Но, позвольте!» — воскликните вы. — «Как же нам составлять краткое ионное уравнение?»

Никак! Вы можете сказать, что краткое уравнение совпадает с полным, вы можете еще раз переписать предыдущее уравнение, но смысл реакции от этого не изменится. Будем надеяться, что составители вариантов ЕГЭ избавят вас от подобных «скользких» вопросов, но, в принципе, вы должны быть готовы к любому варианту развития событий.

Пора начинать работать самостоятельно. Предлагаю вам выполнить следующие задания:

Упражнение 6 . Составьте молекулярные и ионные уравнения (полное и краткое) следующих реакций:

Ba(OH) 2 + HNO 3 =
Fe + HBr =
Zn + CuSO 4 =
SO 2 + KOH =

Видео:Реакции ионного обмена. 9 класс.Скачать

Как решать задание 31 на ЕГЭ по химии

В принципе, алгоритм решения данной задачи мы уже разобрали. Единственная проблема заключается в том, что на ЕГЭ задание формулируется несколько. непривычно. Вам будет предложен список из нескольких веществ. Вы должны будете выбрать два соединения, между которыми возможна реакция, составить молекулярное и ионные уравнения. Например, задание может формулироваться следующим образом:

Пример 10 . В вашем распоряжении имеются водные растворы гидроксида натрия, гидроксида бария, сульфата калия, хлорида натрия и нитрата калия. Выберите два вещества, которые могут реагировать друг с другом; напишите молекулярное уравнение реакции, а также полное и краткое ионные уравнения.

Решение . Вспоминая свойства основных классов неорганических соединений, приходим к выводу, что единственная возможная реакция — это взаимодействие водных растворов гидроксида бария и сульфата калия:

Ba(OH) 2 + K 2 SO 4 = BaSO 4 &#x2193 + 2KOH.

Полное ионное уравнение:

Ba 2+ + 2OH — + 2K + + SO 4 2- = BaSO 4 &#x2193 + 2K + + 2OH — .

Краткое ионное уравнение:

Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 &#x2193.

Кстати, обратите внимание на интересный момент: краткие ионные уравнения получились идентичными в данном примере и в примере 1 из первой части данной статьи. На первый взгляд, это кажется странным: реагируют совершенно разные вещества, а результат одинаковый. В действительности, ничего странного здесь нет: ионные уравнения помогают увидеть суть реакции, которая может скрываться под разными оболочками.

И еще один момент. Давайте попробуем взять другие вещества из предложенного списка и составить ионные уравнения. Ну, например, рассмотрим взаимодействие нитрата калия и хлорида натрия. Запишем молекулярное уравнение:

KNO 3 + NaCl = NaNO 3 + KCl.

Пока все выглядит достаточно правдоподобно, и мы переходим к полному ионному уравнению:

K + + NO 3 — + Na + + Cl — = Na + + NO 3 — + K + + Cl — .

Начинаем убирать лишнее и обнаруживаем неприятную деталь: ВСЕ в этом уравнении является «лишним». Все частица, присутствующие в левой части, мы находим и в правой. Что это означает? Возможно ли такое? Да, возможно, просто никакой реакции в данном случае не происходит; частицы, изначально присутствовавшие в растворе, так и останутся в нем. Реакции нет!

Видите, в молекулярном уравнении мы спокойно написали чепуху, но «обмануть» краткое ионное уравнение не удалось. Это тот самый случай, когда формулы оказываются умнее нас! Запомните: если при написании краткого ионного уравнения, вы приходите к необходимости убрать все вещества, это означает, что либо вы ошиблись и пытаетесь «сократить» что-то лишнее, либо данная реакция вообще невозможна.

Пример 11 . Карбонат натрия, сульфат калия, бромид цезия, соляная кислота, нитрат натрия. Из предложенного перечня выберите два вещества, которые способны прореагировать друг с другом, напишите молекулярное уравнение реакции, а также полное и краткое ионные уравнения.

Решение . В приведенном списке присутствуют 4 соли и одна кислота. Соли способны реагировать друг с другом только в том случае, если в ходе реакции образуется осадок, но ни одна из перечисленных солей не способна образовать осадок в реакции с другой солью из этого списка (проверьте этот факт, пользуясь таблицей растворимости!) Кислота способна прореагировать с солью лишь в том случае, когда соль образована более слабой кислотой. Серная, азотная и бромоводородная кислоты не могут быть вытеснены действием HCl. Единственный разумный вариант — взаимодействие соляной кислоты с карбонатом натрия.

Na 2 CO 3 + 2HCl = 2NaCl + H 2 O + CO 2 &#x2191

Обратите внимание: вместо формулы H 2 CO 3 , которая, по идее, должна была образоваться в ходе реакции, мы пишем H 2 O и CO 2 . Это правильно, т. к. угольная кислота крайне неустойчива даже при комнатной температуре и легко разлагается на воду и углекислый газ.

При записи полного ионного уравнения учитываем, что диоксид углерода не является электролитом:

2Na + + CO 3 2- + 2H + + 2Cl — = 2Na + + 2Cl — + H 2 O + CO 2 &#x2191.

Убираем лишнее, получаем краткое ионное уравнение:

CO 3 2- + 2H + = H 2 O + CO 2 &#x2191.

А теперь поэкспериментируйте немного! Попробуйте, как мы это сделали в предыдущей задаче, составить ионные уравнения неосуществимых реакций. Возьмите, например, карбонат натрия и сульфат калия или бромид цезия и нитрат натрия. Убедитесь, что краткое ионное уравнение вновь окажется «пустым».

Пора двигаться дальше. В третьей части статьи мы:

рассмотрим еще 6 примеров решения заданий ЕГЭ-31,
обсудим, как составлять ионные уравнения в случае сложных окислительно-восстановительных реакций,
приведем примеры ионных уравнений с участием органических соединений,
затронем реакции ионного обмена, протекающие в неводной среде.