Решебник по химии 9 класс. Рудзитис ФГОС | Страница 165

Кремниевую кислоту можно получить действием воды на растворимый силикат, образующийся при взаимодействии оксида кремния(IV) с щёлочью. Прямого взаимодействия SiO₂ с водой не происходит, но можно сначала получить растворимый силикат натрия, а затем осадить кремниевую кислоту. Примеры уравнений:

(SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O) — образование силиката натрия.

(Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl) — выделение кремниевой кислоты в виде студенистого осадка.

Таким образом, кремниевая кислота образуется при обменной реакции с кислотой из раствора силиката.

Силикаты — это соли кремниевой кислоты, общей формулой которых является nSiO₂ · mH₂O. Состав их разнообразен: они могут включать щелочные, щёлочноземельные и другие металлы, например, Na₂SiO₃, CaSiO₃ и др. В структуре силикатов основой служат кремнекислородные тетраэдры — группы SiO₄, объединённые через атомы кислорода. Разные типы соединений получаются в зависимости от способа соединения этих тетраэдров.

Свойства силикатов зависят от их строения. Растворимые силикаты (например, силикат натрия) проявляют основные свойства и в растворе имеют щелочную реакцию среды. Нерастворимые (например, CaSiO₃) могут выпадать в осадок при обменных реакциях. Силикаты вступают в реакции с кислотами, разбавленными растворами солей, CO₂ и др.

Применение силикатов обширно. Они входят в состав минералов, глин, песка, используются для получения керамики, цемента, бетона и различных видов стекла. Растворимые силикаты находят применение как силикатный клей, а также для пропитки тканей, защиты от огня и влаги.

Силикаты можно отличить с помощью добавления раствора кислоты (например, соляной). При добавлении HCl к раствору силиката калия образуется студенистый осадок кремниевой кислоты, а при добавлении к карбонату — выделяется газ CO₂.

Для силиката калия:

Молекулярное уравнение: (K₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2KCl)

Полное ионное уравнение: (2K⁺ + SiO₃²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → H₂SiO₃↓ + 2K⁺ + 2Cl⁻)

Сокращённое ионное уравнение: (SiO₃²⁻ + 2H⁺ → H₂SiO₃↓)

Для карбоната калия:

Молекулярное уравнение: (K₂CO₃ + 2HCl → 2KCl + H₂O + CO₂↑)

Полное ионное уравнение: (2K⁺ + CO₃²⁻ + 2H⁺ + 2Cl⁻ → 2K⁺ + 2Cl⁻ + H₂O + CO₂↑)

Сокращённое ионное уравнение: (CO₃²⁻ + 2H⁺ → H₂O + CO₂↑)

Таким образом, силикаты дают осадок, карбонаты — газ.

Найдём массу чистого SiO₂, необходимого для получения 6,1 кг Na₂SiO₃ по уравнению:

(SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O)

Молярные массы:

SiO₂ = 60 г/моль

Na₂SiO₃ = 122 г/моль

Из 60 г SiO₂ получается 122 г Na₂SiO₃.

Составим пропорцию:

60 г — 122 г

x — 6100 г

x = (60 × 6100) / 122 ≈ 3000 г = 3,0 кг (чистого SiO₂)

Так как в сырье только 0,8 доли чистого вещества (1 − 0,2), найдём полную массу исходного вещества:

m = 3,0 кг / 0,8 = 3,75 кг

Ответ: потребуется 3,75 кг оксида кремния(IV), содержащего 0,2 массовой доли примесей.