Помутнение и обратное растворение
Выбирай превращение и двигай ползунок. Сопоставляй формулу продукта с появлением газа, осадка или растворением; пояснение раскрывает причину.
Это доля показанного перехода, не измерение времени или скорости.
Схема объясняет процесс; размеры, расстояния и цвета частиц условны. Это учебная модель, а не инструкция проведения опыта.
Слабая кислота в равновесии с CO₂
При растворении CO₂ в воде небольшая часть образует H₂CO₃. Угольная кислота неустойчива и связана с равновесием CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃. Её диссоциация проходит ступенчато и создаёт HCO₃⁻ и CO₃²⁻.
- CO₂ в воде
Молекулярно растворённый газ
- H₂CO₃
Небольшая доля гидратированной формы
- HCO₃⁻
Первая ступень диссоциации
- CO₃²⁻
Вторая ступень диссоциации
Не вся растворённая порция CO₂ представлена молекулами H₂CO₃. Удаление газа из системы меняет равновесие. Это помогает объяснить, почему вода с растворённым CO₂ постепенно теряет часть кислотности при выходе газа.
При растворении CO₂ в воде небольшая часть образует H₂CO₃. Угольная кислота неустойчива и связана с равновесием CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃.
Кислота высвобождает углекислый газ
При действии сильной кислоты на карбонат образуются CO₂ и вода. Для растворённого карбоната сокращённая запись 2H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂ + H₂O. Если исходный CaCO₃ твёрдый, его не разделяют на ионы: CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + CO₂ + H₂O.
Газ выводит продукт из реакции карбоната с кислотой
ОТ РАСТВОРЁННОГО ИОНА К ГАЗУ
Суммарная запись: CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O. Для HCO₃⁻ требуется уже один H⁺ на ион.
Гидрокарбонату требуется только один H⁺ на остаток, потому что второй водород уже присутствует. Отличие отражается в расходе кислоты. Выделение газа служит признаком реакции, а состав газа подтверждают соответствующим анализом.
Подробности: понятия и примеры
- Карбонат-ион
- CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂ + H₂O
- Гидрокарбонат-ион
- HCO₃⁻ + H⁺ → CO₂ + H₂O
- Твёрдый карбонат
- CaCO₃ + 2H⁺ → Ca²⁺ + CO₂ + H₂O
При действии сильной кислоты на карбонат образуются CO₂ и вода. Для растворённого карбоната сокращённая запись 2H⁺ + CO₃²⁻ → CO₂ + H₂O.
Модель молекулы углекислого газа
Молекула CO₂ линейна: две полярные связи расположены симметрично, поэтому их вклады в полярность компенсируются.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Модель молекулы воды H₂O
В модели молекулы воды два атома H соединены с одним O; цвета и размеры условны.
Ben Mills · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Кислота из растворимого силиката
При подкислении раствора силиката натрия появляется студенистый продукт. Школьная запись Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl обозначает образование гидратированного кремнезёма, состав и структура которого сложнее отдельной молекулы H₂SiO₃.
- Раствор Na₂SiO₃
Растворимая силикатная система
- Подкисление
Снижение устойчивости растворённой формы
- Гель
Гидратированный кремнезём
- Обезвоживание
Материал на основе SiO₂
При обезвоживании получают материал на основе SiO₂. Запись H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O удобна как схема состава. Она не означает, что любые кремниевые кислоты существуют как одинаковые простые молекулы или дают абсолютно одинаковый гель.
При подкислении раствора силиката натрия появляется студенистый продукт. Школьная запись Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl обозначает образование гидратированного кремнезёма, состав и структура которого сложнее отдельной молекулы H₂SiO₃.
Силикаты — большое семейство материалов
Многие природные силикаты образуют сложные структуры и плохо растворяются. Растворимые силикаты Na и K известны как жидкое стекло в виде водных растворов. Их применяют в связующих и покрытиях благодаря способности образовывать твёрдые силикатные материалы.
| Материал | Основа | Особенность |
|---|---|---|
| Кварц | Кристаллический SiO₂ | Пространственная сеть |
| Силикагель | Пористый материал на основе SiO₂ | Развитая поверхность |
| Жидкое стекло | Растворы силикатов Na или K | Связующие свойства |
Силикагель имеет развитую поверхность и способен удерживать воду, поэтому используется как осушитель. Кварц, силикагель и силикатный раствор нельзя считать одним веществом с одинаковыми свойствами: важны состав, гидратация и структура. Растворимый силикат подкисляют: Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃↓ + 2NaCl. H₂SiO₃ — школьная условная запись гидратированного кремнезёма переменного состава, часто образующего гель. Карбонат, напротив, с избытком кислоты даёт CO₂: CO₃²⁻ + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O. Кипячение гидрокарбонатной воды может осаждать CaCO₃: Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂↑ + H₂O.
Многие природные силикаты образуют сложные структуры и плохо растворяются. Растворимые силикаты Na и K известны как жидкое стекло в виде водных растворов.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 42. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 42. Угольная и кремниевая кислоты, их соли.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Chemistry 2e