Характеристика свойств диоксида кремния и фтороводорода


Задача 962. 
В каком направлении и почему будет происходить смещение равновесий: а) при насыщении диоксидом углерода водного раствора силиката натрия; б) при прокаливании смеси Na2CO3 и SiO2?
Решение:
а) При насыщении диоксидом углерода водного раствора силиката натрия образуются кремниевые кислоты в виде склеивающейся или изолирующейся плёнки:

СО2 + Na2SiO3 + H2O = H2SiO3↓ + Na2CO3

Объясняется это тем, что угольная кислота Н2СО3  гораздо сильнее кремниевой кислоты H2SiO3, поэтому равновесие системы произойдёт вправо, т.е. в сторону поглощения СО2 и образования нерастворимых кремниевых кислот.

б) При прокаливании смеси Na2CO3 и SiO2 в эквивалентных отношениях образуются стекловидная масса оксида натрия, диоксида кремния и газообразный диоксид углерода:

SiO2 + Na2CO3 SiO2 Na2SiO3↓ + CO2

Равновесие в системе будет смещено вправо, в сторону выделения газообразного СО2 и стекловидной массы Na2SiO2.


Задача 963. 
Какую кислоту нельзя хранить ни в обычной стеклянной посуде, ни в посуде из кварцевого стекла? Почему?
Решение:
Раствор фтороводорода (или плавиковая кислота) реагирует с диоксидом кремния SiO2, входящим в состав обычного стекла и составляющего основу кварцевого стекла:

4HF + SiO2 = SiF4↑ + 2H2O

В растворе плавиковой кислоты выделения фторида кремния не происходит, так как SiF4 взаимодействует с молекулой HF с образованием хорошо растворимой кремнефтороводородной кислоты:

SiF4 + 2HF = H2[SiF6]

Общее уравнение реакции:

6HF + SiO2 = H2[SiF6] + 2H2O

На основе взаимодействия плавиковой кислоты с диоксидом кремния основано применение её для вытравления на стекле различных меток, рисунков, росписей и т. п.. Ввиду того, что плавиковая кислота разрушает стекло её хранят в сосудах из пластмасс.


Задача 964. 
Написать уравнения реакций гидролиза галогенидов кремния. В чем особенность гидролиза SiF4? Может ли по этой схеме протекать гидролиз CCl4? Ответ мотивировать.
Решение:
При действии воды все галогениды кремния подвергаются гидролизу с образованием кремниевой и соответствующей галогеноводородной кислоты:

SiF4 + 3H2O = H2SiO3↓ + 4HF

Образующийся фтороводород взаимодействует с молекулой HF с образованием хорошо растворимой гексафтористокремниевой (кремнефтористоводородной) кислоты:

SiF4 + 2HF = H2[SiF6]

Суммарный процесс выражается уравнением:

3SiF4 + 3H2O = H2SiO3  + 2H2[SiF6]

Фактически при этом образуется растворимая гексафтористокремниевая кислота (H2[SiF6]) и гель диоксида кремния (SiO2 . хН2О):

3SiF4 + (2+х)H2O = 2H2[SiF6] + SiO2 . хН2О

CCl4 – химически инертное вещество. Собственная растворимость CCl4 в воде очень мала (порядка 5 .  10-5 моль/л), т. е. гидролизу не подвергается. Только в присутствии Al или Fe четырёххлористый углерод уже при обычных условиях постепенно разлагается водой по схеме:

CCl4 + 2Н2О = СО + 4HСl