Кремниевая кислота H2SiO3: свойства, получение, применение

Кремниевая кислота H2SiO3 — очень слабая нерастворимая двухосновная кислота, молярная масса 78 г/моль.

Ключевые факты

Формула
H2SiO3
Класс
кислота (очень слабая, нерастворимая, кислородсодержащая)
Молярная масса
78 г/моль для расчётов ЕГЭ; по массам IUPAC 78,11 г/моль
Другие названия
метакремниевая кислота — точная форма записи H2SiO3; ортокремниевая кислота H4SiO4 — в растворе её молекулы быстро соединяются между собой
Состояние
твёрдое вещество; осадок образует студенистый гель
Степень окисления кремния
+4 (высшая)
Валентность кремния
IV
Основность
двухосновная, соли — силикаты
Растворимость
в воде практически не растворяется, образует студенистый осадок

Обновлено · Химия · Редакция НейроМиши

Что такое кремниевая кислота?

Кремниевая кислота H2SiO3 — одна из самых слабых и единственная нерастворимая среди школьных кислот. Если к раствору силиката добавить любую сильную кислоту, кремниевая кислота выпадает белым студенистым осадком. Кремний в ней имеет степень окисления +4.

Эта кислота показательна для заданий на закономерность: чем слабее кислота, тем легче сильные вытесняют её из соли. Кремниевая слабее даже угольной, поэтому её вытесняют не только соляная и серная, но и углекислый газ, растворённый в воде.

Какие физические свойства у кремниевой кислоты?

Физические свойства: кремниевая кислота H2SiO3
СвойствоЗначение
Агрегатное состояниетвёрдое вещество; осадок образует студенистый гель
Цвет и запахбелая, без запаха
Растворимость в водепрактически нерастворима; может оставаться в виде золя
Устойчивостьпри нагревании теряет воду и превращается в оксид кремния(IV)
Гелевая формавысушенный гель кремниевой кислоты — силикагель, пористое вещество, хорошо поглощающее влагу

Какие химические свойства у кремниевой кислоты?

Кремниевая кислота реагирует слабо. С основаниями она реагирует только в концентрированных растворах и при нагревании, а главная её реакция — разложение при нагревании. Индикатор на неё не окрашивается, потому что в воде она не растворяется.

  1. Разложение при нагреванииH2SiO3 → SiO2 + H2OУсловия: нагревание
  2. С концентрированной щёлочьюH2SiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + 2H2OУсловия: концентрированный раствор щёлочи
  3. С основным оксидом при сплавленииH2SiO3 + CaO → CaSiO3 + H2OУсловия: сплавление
  4. С плавиковой кислотойH2SiO3 + 4HF → SiF4↑ + 3H2O

С металлами кремниевая кислота не реагирует. Она не окисляет и не восстанавливается в школьных реакциях, поэтому в заданиях на окислительно-восстановительные процессы не встречается.

Как получают кремниевой кислоты?

Вытеснением сильной кислотой

Универсальный способ: на раствор силиката натрия или калия действуют соляной или серной кислотой. Выпавший гель отфильтровывают и промывают.

  • Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3↓

Вытеснением угольной кислотой

Даже слабая угольная кислота вытесняет кремниевую: через раствор силиката пропускают углекислый газ, и раствор мутнеет. Это показывает, что кремниевая кислота слабее угольной.

  • Na2SiO3 + CO2 + H2O → H2SiO3↓ + Na2CO3

Как распознать кремниевая кислота? Качественная реакция

Силикат-ион узнают по реакции с любой сильной кислотой: выпадает белый студенистый осадок кремниевой кислоты. Осадок не растворяется в избытке кислоты, в отличие от осадков некоторых амфотерных гидроксидов.

  • SiO32− + 2H+ → H2SiO3↓

Где применяют кремниевой кислоты?

  • силикагель, получаемый из геля кремниевой кислоты: осушитель в коробках с обувью и электроникой, адсорбент;
  • силикатный клей («жидкое стекло») из растворов силикатов натрия и калия;
  • производство стекла, керамики и цемента, где используются соли кремниевой кислоты;
  • стабилизатор при очистке пива и вин: гель адсорбирует взвешенные частицы.

Меры предосторожности. Сама кремниевая кислота малоопасна, но растворы силикатов щелочные и раздражают кожу и глаза. Мелкая пыль силикагеля вредна для лёгких, а пакетики-осушители нельзя пробовать на вкус.

Чему равна молярная масса кремниевой кислоты?

M(H2SiO3) = 2·1 + 28 + 3·16 = 78 г/моль

Молярную массу вещества складывают из относительных атомных масс элементов с учётом индексов. На ЕГЭ массы округляют до целых, у хлора берут 35,5. Если брать массы IUPAC до сотых, получится 78,11 г/моль.

Посчитать молярную массу в калькуляторе · Количество вещества: n = m/M

Где кремниевая кислота встречается на ЕГЭ?

Вопросы и ответы

Чему равна молярная масса кремниевой кислоты?

M(H2SiO3) = 2·1 + 28 + 3·16 = 78 г/моль. По массам IUPAC до сотых получается 78,11 г/моль.

Почему кремниевая кислота выпадает в осадок?

Она практически нерастворима в воде. Когда сильная кислота забирает у силикат-иона катионы металла, образуется нерастворимая H2SiO3, которая собирается в студенистый гель.

Какая кислота слабее: угольная или кремниевая?

Кремниевая. Об этом говорит опыт: через раствор силиката пропускают углекислый газ, и выпадает осадок H2SiO3. Значит, угольная кислота вытесняет кремниевую из соли.

Почему кремниевую кислоту не получают растворением оксида кремния в воде?

Оксид кремния(IV) в воде не растворяется и с ней не реагирует. Поэтому кислоту получают только косвенно: из силикатов действием сильных кислот.

Потренироваться на заданиях

Страница объясняет вещество, а тренажёр помогает применить это в заданиях. В кабинете НейроМиши — задания ЕГЭ по химии с проверкой ответа и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.

Задачи по теме — с проверкой Разбор заданий ЕГЭ по химии

Связанные элементы, таблицы и вещества

Элементы в составе: водород H, кремний Si, кислород O.

Другие вещества

Все вещества справочника · Таблица Менделеева

Источники