Силикат калия

Характеристики и физические свойства силиката калия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Силикат калия представляет собой прозрачные кристаллы белого цвета, которые плавятся без разложения.

Он растворяется в холодной воде (гидролизуется по аниону).

Рис. 1. Силикат калия. Внешний вид.

Таблица 1. Физические свойства силиката калия.

Молекулярная формула	K₂SiO₃
Молярная масса, г/моль	154
Температура плавления, ^oС	976

Получение силиката калия

Силикат калия образуется при сплавлении оксида кремния (IV) с карбонатом калия (1) или гидроксидом калия (2):

SiO₂ + K₂CO₃ = K₂SiO₃ + CO₂↑ (t = 1150^oC) (1);

SiO₂ + 2KOH = K₂SiO₃ + H₂O (t = 900 — 1000^oC) (2).

Химические свойства силиката калия

Силикат калия представляет собой среднюю соль, образованную сильным основанием – гидроксидом калия (KOH) и слабой кислотой – кремниевой (H₂SiO₃). В водном растворе она подвергается гидролизу по аниону. Наличие гидроксид-ионов свидетельствует о щелочном характере среды.

K₂SiO₃↔ 2K⁺ + SiO₃^2-;

K⁺ + SiO₃^2- + HOH ↔ HSiO₃^— + K⁺ + OH^—;

K₂SiO₃ + H₂O↔KHSiO₃ + KOH.

K⁺ + HSiO₃^— + HOH ↔H₂SiO₃+ K⁺ + OH^—;

KHSiO₃ +H₂O↔H₂SiO₃ + KOH.

Силикат калия разлагается в горячей воде:

K₂SiO₃ + H₂O_hot = 2KOH + SiO₂×nH₂O↓.

Эта соль взаимодействует с кислотами (3) и диоксидом углерода (4):

K₂SiO₃ + 2HCl_dilute = SiO₂↓ + 2KCl + H₂O (3);

K₂SiO₃ + CO₂ = SiO₂↓ + K₂CO₃ (4).

Применение силиката калия

Силикат калия используется в пищевой промышленности (добавка Е560), при производстве косметических средств, фармацевтических препаратов и кремнийсодержащих минеральных удобрений.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Какая масса оксида кремния (IV), содержащего 25% примесей,потребуется для получения силиката калия массой 10 г по реакции с карбонатом калия?

Решение

Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида кремния (IV) с карбонатом калия с образованием силиката калия:

SiO₂ + K₂CO₃ = K₂SiO₃ + CO₂↑.

Рассчитаем количество моль силиката калия (молярная масса равна 154 г/моль):

n = m / M;

n(K₂SiO₃) = m (K₂SiO₃) / M (K₂SiO₃);

n (K₂SiO₃) = 10 / 154 = 0,06 моль.

Согласно уравнению реакции n (K₂SiO₃) : n (SiO₂) = 1: 1. Значит,

n(SiO₂) = n(K₂SiO₃) = 0,06 моль.

Тогда масса оксида кремния (IV) будет равна (молярная масса – 60 г/моль):

m = n × M;

m (SiO₂) = n (SiO₂)× M (SiO₂);

m (SiO₂) = 0,06× 60 = 3,6г.

Учитывая наличие примесей в составе оксида кремния (IV) его масса будет равна:

m (SiO₂) =3,6 × 0,25 = 0,9 г.

Ответ

Масса оксида кремния (IV) равна 0,9 г.

ПРИМЕР 2

Задание

Какая масса кремниевой кислоты может быть получена при взаимодействии 300 мл 25%-ного раствора силиката калия (плотность 1,1 г/мл) и соляной кислоты?

Решение

Запишем уравнение реакции:

K₂SiO₃ + 2HCl_conc = H₂SiO₃↓ + 2KCl.

Найдем массу раствора силиката калия, а также массу растворенного вещества K₂SiO₃ в нем:

m_solution =V_solution × ρ;

m_solution =300 × 1,1 = 330 г.

ω = m_solute / m_solution × 100%;

m_solute = ω / 100% × m_solution;

m_solute (K₂SiO₃) = ω (K₂SiO₃) / 100% × m_solution;

m_solute (K₂SiO₃) = 25 / 100% × 330 = 82,5 г.

Рассчитаем количество моль силиката калия (молярная масса равна 154 г/моль):

n = m / M;

n(K₂SiO₃) = m (K₂SiO₃) / M (K₂SiO₃);

n (K₂SiO₃) = 82,5 / 154 = 0,53 моль.

Согласно уравнению реакции n (K₂SiO₃) : n (H₂SiO₃) = 1: 1. Значит,

n(H₂SiO₃) = n(K₂SiO₃) = 0,53 моль.

Тогда, масса образующейся кремниевой кислоты будет равна (молярная масса – 78 г/моль):

m = n × M;

m (H₂SiO₃) = n (H₂SiO₃)× M (H₂SiO₃);

m (H₂SiO₃) = 0,53× 78 = 41,34г.