Кремниевая кислота, соли кремниевой кислоты в школьном курсе химии

В школьном курсе химии достаточно хорошо освещена, собственно, химическая сторона изучаемой темы. Например, вот как она изложена в школьном учебнике для 9 классов.

Цель урока: познакомить учащихся со строением и способом получения кремниевой кислоты, изучить строение молекул солей кремниевой кислоты, их физические и химические свойства, изложить общие понятия о возможностях силикатной промышленности и производстве стекла, бетона и цемента.

Задачи обучения: сформировать понятие кремниевая кислота, расширить представление о способах получения, свойствах и способах применения различных типов силикатов в промышленности.

Задачи развития: продолжить развитие у учащихся основных приемов мышления (умения анализировать, сравнивать и т.д.), совершенствовать умение учащихся самостоятельно работать с дополнительной информацией.

Задачи воспитания: продолжить химическое образование школьников.

Ход урока

Организационный момент (1-2 мин.)

- посадка детей;

- проверка принадлежностей;

- отметка отсутствующих и т.д.

II. Опрос домашнего задания (10 мин.)

Что такое кремний?

Каково содержание его в земной коре?

Какие наиболее распространенные соединения кремния вы можете назвать?

Как в промышленности получают кремний?

Расскажите о физических и химических свойствах кремния.

Где применяют кремний?

Опишите химические свойства и области применения оксида кремния (IV)?

III. Изучение нового материала (20 мин.)

Строение молекулы.

Состав кремниевой кислоты условно изображают формулой H2SiO3. В действительности ее состав более сложный:

Известно много различных кремниевых кислот с общей формулой n SiO2 ∙ m H2O.

Получение. В отличие от многих других кислот кремниевую кислоту нельзя получить гидратацией оксида кремния (IV), ибо он с водой не реагирует. Кремниевую кислоту получают при действии кислот на растворы ее солей. При этом она выпадает в виде студенистого осадка:

Na2SiO3 + 2 HCl → 2 NaCl + H2 SiO3↓

2 Na+ + SiO32- + 2 H+ +2 Cl- → 2 Na+ + 2Cl + H2SiO3 ↓

2 H+ + SiO32- → H2SiO3 ↓

Физические свойства: В отличие от многих других неорганических кислот кремниевая кислота в воде практически не растворима. С водой она образует особого вида системы, называемые коллоидными растворами.

Химические свойства: Поскольку кремниевая кислота в воде пратически нерастворима, то ионы водорода от ее молекул почти не отщепляются. В связи с этим такое общее свойство кислот, как действие на индикаторы, кремниевая кислота не обнаруживает: она еще слабее угольной кислоты. Кремниевая кислота непрочная и при нагревании постепенно разлагается:

H2SiO3 → Н2О + SiO2

Соли кремниевой кислоты.

Строение молекулы. Как и для кремниевой кислоты, принятые формулы ее солей (Na2SiO3, CaSiO3 и т.д.) условны. Существует много различных силикатов, которые образуются при полном или частичном замещении атомов водорода атомами металлов в молекулах кислот состава

n SiO2 ∙ m H2O

Получение солей кремниевой кислоты, т.е. силикатов, рассмотрено при изучении химических свойств оксида кремния (IV).

Физические свойства. Многие силикаты тугоплавки и в воде практически не растворимы. Из силикатов, имеющих большое практическое значение, растворимы лишь силикаты натрия и калия. Эти силикаты называются растворимыми стеклами.

Химические свойства

Силикаты реагируют почти со всеми кислотами, в том числе и с угольной кислотой:

Na2SiO3 + H2O + CO2 → Na2CO3 + H2SiO3 ↓

Растворимые силикаты могут участвовать в реакциях обмена с другими солями:

Na2SiO3 + CaCl2 → CaSiO3↓ + 2 NaCl

2 Na+ + SiO32- +Ca2+ + 2Cl- → CaSiO3↓ + 2Na+ + 2Cl-

Ca2+ + SiO32- → CaSiO3↓