Silic ký hiệu là Si, là một nguyên tố hóa học trong bảng tuần hoàn các nguyên tố, có số hiệu nguyên tử bằng 14. Silic là nguyên tố phổ biến có trong vỏ trái đất chỉ sau oxi.
Bài viết này sẽ giới thiệu với các em về trạng thái tự nhiên, tính chất vật lý tính chất hóa học của Silic [Si], Silic đioxit [SiO2] và ứng dụng của của chúng.
I. Silic [Si]
1. Trạng thái thiên nhiên của Silic
- Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trong thiên nhiên, chỉ sau oxi, chiếm khoảng 1/4 [25,7%] khối lượng vỏ Trái Đất.
- Trong thiên nhiên, Silic không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Các hợp chất của silic tồn tại nhiều là cát trắng, đất sét [cao lanh].
2. Tính chất vật lý của Silic
- Silic là chất rắn, màu xám, khó nóng chảy, có vẻ sáng của kim loại, dẫn điện kém.
- Tinh thể silic tinh khiét là chất bán dẫn.
- Silic là phi kim hoạt dộng hóa học yếu hơn cacbon, clo.
3. Tính chất hóa học của Silic
- Tính chất hóa học đặc trưng củá Si là tính khử [ở nhiệt độ cao].
* Ví dụ: Si + O2 SiO2
4. Ứng dụng của Silic
- Silic được dùng làm vật liệu bán dẫn trong kĩ thuật điện tử và được dùng để chế tạo pin mặt trời.
II. Silic đioxit [SiO2]
- Silic đioxit [SiO2] là chất rắn, không tan trong nước.
- SiO2 là oxit axit. Ở nhiệt độ cao, SiO2 tác dụng với kiềm và oxit bazơ tan tạo thành muối silicat. Silic đioxit không phản ứng với nước
SiO2 + 2NaOH H2O + Na2SiO3 [natri silicat]
SiO2 + CaO CaSiO3 [canxi silicat]
III. Sơ lược về công nghiệp Silicat
Công nghiệp silicat gồm:
1. Sản xuất đồ gốm, sứ
a] Nguyên liệu chính: Đất sét, thạch anh, fenpat
b] Các công đoạn chính
- Nhào đất sét + Thạch anh + fenpat tạo thành khối dẻo tạo hình và sấy khô
- Nung các đồ vật trong lò ở nhiệt độ cao
c] Cơ sở sản xuất: Ở nước ta có nhiều cơ sở sản xuất gốm, sứ như: Bát Tràng – Hà Nội, Minh long, Phủ Lãng,...
2. Sản xuất xi măng
a] Nguyên liệu chính: Đất sét, đá vôi
b] Các công đoạn chính
- Nghiền nhỏ hỗn hợp đá vôi và đất sét rồi trộn với cát và nước ở dạng bùn
- Nung hỗn hợp trên lò quay [lò đứng] ở 1400-15000C được clanhke rắn
- Nghiền clanhke nguội với phụ gia được xi măng
c] Cơ sở sản xuất: nhà máy xi măng Hà Tiên, Hải Phòng, Bỉm Sơn,...
3. Sản xuất thủy tinh
a] Nguyên liệu: Cát thạch anh, sôđa, đá vôi
b] Các công đoạn chính
- Trộn nguyên liệu với nhau theo tỉ lệ thích hợp
- Nung hỗn hợp trong lò được thủy tinh nhão
- Làm nguội từ từ được thủy tinh dẻo
- Ép, thổi thủy tinh dẻo thành các đồ vật
Các phương trình hóa học:
CaCO3 CaO + CO2
SiO2 + CaO CaSiO3
SiO2 + Na2CO3 Na2SiO3 + CO2
c] Cơ sở sản xuất: Nhà máy Rạng Đông, Công ty Điện Quang,...
Trên đây KhoiA.Vn đã giới thiệu với các em về Tính chất vật lý, tính chất hóa học của Silic, Silic Đioxit và Công nghiệp Silicat. Hy vọng bài viết giúp các em hiểu rõ hơn. Nếu có câu hỏi hay góp ý các em hãy để lại bình luận dưới bài viết, chúc các em thành công.
Silic [Si] cùng với các hợp chất của Silic như Silic dioxit, axit Silixic, muối Silicat có tính chất hoá học đặc trưng và được ứng dụng nhiều trong thực tế.
Trong bài viết này chúng ta cùng tìm hiểu Silic - Si và các hợp chất như Silic dioxit, axit Silixic, muối Silicat có những tính chất hoá học đặc trưng nào, được điều chế, ứng dụng như thế nào trong thực tế, đồng thời vận dụng để giải một số bài tập về silic và các hợp chất của silic.
* Sơ lượng về Silic - Si
- Ký hiệu hoá học: Si
- Nguyên tử khối:28
- Vị trí trong bảng HTTH: nhóm IVA, chu kỳ 3
- Cấu hình Electron: 1s22s22p63s23p2
I. Silic - Si
1. Tính chất vật lý của Silic
+ Silic có 2 dạng thù hình là silic vô định hình và silic tinh thể.
- Silic vô định hình: là chất bột màu nâu, không tan trong nước nhưng tan trong kim loại nóng chảy.
- Silic tinh thể: có màu xám, có ánh kim, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn.
2. Tính chất hoá học của Silic
- Các mức oxi hóa có thể có của Si: -4; 0; +2; +4 [số oxi hóa +2 ít đặc trưng] nên Si có cả tính khử và tính oxi hoá.
- Silic vô định hình có khả năng phản ứng cao hơn silic tinh thể.
a] Silic thể hiện tính khử
* Silic tác dụng với phi kim:
Si + 2F2 → SiF4 [phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường]
Si + O2
* Silic tác dụng với hợp chất:
+ Si tan dễ dàng trong dung dịch kiềm → H2
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
+ Si tác dụng với axit
4HNO3 + 18HF + 3Si → 3H2SiF6 + 4NO + 8H2O
* Trong hồ quang điện, Silic tác dụng với H2 tạo thành một hỗn hợp các silan:
Si + H2 → SiH4 + Si2H6 + Si3H6 + ...
2. Silic thể hiện tính oxi hóa
* Si tác dụng được với nhiều kim loại ở nhiệt độ cao → silixua kim loại.
2Mg + Si → Mg2Si
3. Điều chế Silic
SiO2 + 2C Than cốc
SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si
3SiO2 + 4Al → 2Al2O3 + 3Si
SiCl4 + 2Zn → Si + 2ZnCl2
SiH4
SiI4
II. SILIC ĐIOXIT [SiO2]
1. Tính chất vật lí của Silic dioxit
- Là chất ở dạng tinh thể nguyên tử, không tan trong nước.
- Trong tự nhiên chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng vật thạch anh.
2. Tính chất hoá học của Silic dioxit
a] Silic dioxit có tính chất của oxit axit
- SiO2 có tính chất của oxit axit tan chậm trong dung dịch kiềm và tan dễ trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy → silicat:
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2↑
b] Silic dioxit tan dễ trong axit HF:
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
- Phản ứng này dùng để khắc chữ trên thủy tinh → không dùng bình thủy tinh để đựng axit HF.
III. Axit Silixic - H2SiO3
+ Dạng keo, không tan trong nước, khi đun nóng dễ bị mất nước:
H2SiO3
- Khi sấy khô, H2SiO3 mất một phần nước tạo thành vật liệu xốp là silicagen được dùng làm chất hút ẩm và hấp phụ nhiều chất.
+ H2SiO3 chỉ tác dụng với dung dịch kiềm mạnh.
H2SiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + 2H2O
- Là axit yếu, yếu hơn axit cacbonic nên điều chế bằng cách dùng axit mạnh đẩy ra khỏi muối hoặc thủy phân một số hợp chất của Si.
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3
Na2SiO3 + CO2 + H2O → H2SiO3 + Na2CO3
SiCl4 + 3H2O → H2SiO3 + 4HCl
IV. Muối Silicat
- Là muối của axit silixic thường không màu, khó tan [trừ muối kim loại kiềm tan được].
- Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng được dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ, bảo quản vải và gỗ khỏi bị cháy. Trong dung dịch, silicat của kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ:
Na2SiO3 + 2H2O → 2Na+ + 2OH‑ + H2SiO3
V. Bài tập về Silic dioxit, Axit Silixic và muối Silicat
Bài 2 trang 79 SGK Hóa 11: Số oxi hóa cao nhất của silic thể hiện ở hợp chất nào sau đây?
A. SiO B. SiO2 C. SiH4 D. Mg2Si
* Lời giải bài 2 trang 79 SGK Hóa 11:
- Đáp án: B
A. Si+2 B. Si+4 C. Si-4 D. Si-4
Bài 3 trang 79 SGK Hóa 11: Khi cho nước tác dụng với oxit axit thì axit sẽ không được tạo thành, nếu oxit axit đó là:
A. Cacon đioxit B. Lưu huỳnh đioxit
C. Silic đioxit D. Đinitơ pentaoxit
* Lời giải bài 3 trang 79 SGK Hóa 11:
- Đáp án: C.
- Vì SiO2 là chất rắn không tan trong nước.
Bài 5 trang 79 SGK Hóa 11: Phương trình ion rút gọn: 2H+ + SiO32- → H2SiO3 ↓ ứng với phản ứng nào giữa các chất nào sau đây?
A. Axit cacbonic và canxi silicat
B. Axit cacbonic và natri silicat
C. Axit clohiđrit và canxi silicat
D. Axit clohiđrit và natri silicat
* Lời giải bài 5 trang 79 SGK Hóa 11:
- Đáp án: D
A. Axit cacbonic và canxi silicat [H2CO3 + CaSiO3↓ KHÔNG phản ứng]
B. Axit cacbonic và natri silicat [H2CO3 + Na2SiO3 KHÔNG phản ứng]
C. Axit clohiđrit và canxi silicat [HCl + CaSiO3↓ KHÔNG phân ly ra SiO32-]
D. Axit clohiđrit và natri silicat [2HCl + Na2SiO3 → 2NaCl + H2SiO3↓]
⇒ PT ion rút gọn: 2H+ + SiO32- → H2SiO3↓
Bài 6 trang 79 SGK Hóa 11: Cho hỗn hợp silic và than có khối lượng 20,0g tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đặc, đun nóng. Phản ứng giải phóng ra 13,44 lít khí hidro [đktc]Xác định thành phần phần trăm khối lượng của silic trong hỗn hợp ban đầu, biết rằng phản ứng xảy ra với hiệu suất 100%.
* Lời giải Bài 6 trang 79 SGK Hóa 11:
- Theo bài ra, ta có: nH2 = 13,44/22,4 = 0,6 [mol].
C + NaOH → không phản ứng
Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
Từ phương trình phản ứng ta có: nSi = [1/2].nH2 = [1/2].0,6 = 0,3 [mol].
⇒ mSi = 0,3.28 = 8,4 [g].
⇒ %mSi = [8,4/20].100% = 42%.
Hy vọng với bài viết hệ thống lại kiến thức về tính chất hoá học của Silic dioxit, axit Silixic, muối Silicat và bài tập ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý hay thắc mắc các em hãy để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ. Hãy chia sẻ nếu thấy bài viết hay nhé, chúc các em học tập tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
» Mục lục sách giáo khoa Vật lý 11 Lý thuyết và Bài tập
» Mục lục sách giáo khoa Hóa học 11 Lý thuyết và Bài tập