Задание с развёрнутым ответом 13. Основную массу земной коры составляет оксид кремния(IV). образующий кварц, кварцевый песок, кремнезем, горный хрусталь и др. Сравните свойства оксида кремния(IV) и оксида углерода (IV), или углекислого газа?

Сравнение оксида кремния(IV) (SiO₂) и оксида углерода(IV) (CO₂)

1. Агрегатное состояние:

• SiO₂: Твердое вещество при нормальных условиях. Кристаллическая структура (кварц, кремнезем).
• CO₂: Газ при нормальных условиях.

2. Реакционная способность:

SiO₂ (кремнезем):

• С водой: Не реагирует.
• С щелочами (растворимыми): Реагирует, образуя силикаты. Пример: \( \text{SiO}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{SiO}_3 + \text{H}_2\text{O} \)
• С кислотами: Не реагирует (кроме плавиковой кислоты HF). Пример: \( \text{SiO}_2 + 4\text{HF} \rightarrow \text{SiF}_4 \uparrow + 2\text{H}_2\text{O} \)
• С основными оксидами: Реагирует при нагревании, образуя силикаты. Пример: \( \text{SiO}_2 + \text{CaO} \xrightarrow{\text{t°}} \text{CaSiO}_3 \)
• С кислотными оксидами: Реагирует при нагревании. Пример: \( \text{SiO}_2 + \text{CO}_2 \xrightarrow{\text{t°}} \text{SiC}_2\text{O}_5 \) (образует более сложные оксиды)
• Термическая устойчивость: Очень высокая.

CO₂ (углекислый газ):

• С водой: Реагирует, образуя угольную кислоту (слабую). Пример: \( \text{CO}_2 + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_2\text{CO}_3 \)
• С щелочами: Реагирует, образуя карбонаты или гидрокарбонаты. Пример: \( \text{CO}_2 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}_2\text{CO}_3 + \text{H}_2\text{O} \)
• С кислотами: Не реагирует.
• С основными оксидами: Реагирует, образуя карбонаты. Пример: \( \text{CO}_2 + \text{CaO} \rightarrow \text{CaCO}_3 \)
• С кислотными оксидами: Не реагирует.
• Термическая устойчивость: Относительно низкая.

3. Химическая связь и положение в периодической системе:

• SiO₂: Атомная кристаллическая решетка, неполярная ковалентная связь между Si и O. Кремний (Si) находится в 3-м периоде, IV группе.
• CO₂: Молекулярное строение, полярная ковалентная связь в молекуле, но вся молекула неполярна из-за линейного строения. Углерод (C) находится во 2-м периоде, IV группе.

4. Общие черты:

• Оба являются кислотными оксидами (хотя SiO₂ проявляет кислотные свойства слабее и только при высоких температурах или с сильными основаниями).
• Оба имеют в составе кремний/углерод в степени окисления +4.
• Оба могут реагировать с сильными основаниями и основными оксидами.

5. Различия:

• SiO₂ — твердое, тугоплавкое вещество с высокой реакционной способностью при повышенных температурах; CO₂ — газ, реагирующий при обычных условиях.
• SiO₂ не реагирует с водой, CO₂ — реагирует.
• SiO₂ реагирует с HF, CO₂ — нет.
• SiO₂ проявляет кислотные свойства значительно слабее, чем CO₂.

Ответ: SiO₂ — твердое тугоплавкое вещество, не реагирующее с водой и кислотами (кроме HF), но реагирующее со щелочами и основными оксидами при нагревании. CO₂ — газ, реагирующий с водой и щелочами, с основными оксидами.