Номер 8, страница 232 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

8. При длительном хранении растворов щелочей в стеклянной посуде в растворах появляется муть. Поясните, какие реакции являются причиной этого явления.

Решение

Появление мути в растворах щелочей при длительном хранении в стеклянной посуде является результатом двух последовательных химических реакций.

1. Первая реакция — это взаимодействие щелочи со стеклом. Стекло, особенно обычное лабораторное (силикатное), в основном состоит из оксида кремния(IV) ($SiO_2$). Этот оксид имеет кислотный характер и медленно реагирует с сильными основаниями (щелочами), такими как гидроксид натрия ($NaOH$) или гидроксид калия ($KOH$). В результате этого взаимодействия происходит разрушение (выщелачивание) поверхности стекла и образуются растворимые в воде соли кремниевой кислоты — силикаты.

Уравнение реакции для гидроксида натрия:

$SiO_2 \text{ (стекло)} + 2NaOH \text{ (р-р)} \rightarrow Na_2SiO_3 \text{ (р-р)} + H_2O$

2. Вторая реакция — это взаимодействие образовавшегося силиката с углекислым газом из воздуха. Растворы щелочей активно поглощают диоксид углерода ($CO_2$) из атмосферы. Растворяясь в воде, $CO_2$ образует слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$). Угольная кислота является более сильной, чем кремниевая кислота ($H_2SiO_3$). Поэтому она вытесняет кремниевую кислоту из её солей (силикатов), которые образовались на первом этапе.

Уравнение реакции:

$Na_2SiO_3 \text{ (р-р)} + CO_2 \text{ (из воздуха)} + H_2O \rightarrow Na_2CO_3 \text{ (р-р)} + H_2SiO_3 \downarrow$

Образовавшаяся в результате второй реакции кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) практически нерастворима в воде и выпадает в осадок в виде белого гелеобразного или хлопьевидного вещества. Именно этот осадок и представляет собой муть, наблюдаемую в растворе.

Ответ:

Причиной помутнения растворов щелочей в стеклянной посуде является образование нерастворимой кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$). Этот процесс происходит в два этапа: сначала щелочь реагирует с оксидом кремния ($SiO_2$) в составе стекла, образуя растворимый силикат ($Na_2SiO_3$). Затем этот силикат взаимодействует с углекислым газом ($CO_2$) из воздуха, что приводит к образованию и выпадению в осадок кремниевой кислоты, которая и является видимой мутью.