SGK Hóa Học 11 - Bài 17: Silic và hợp chất của silic
SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC Bài 17 _ ........ £7 Biết những tính chất đặc trưng cúa silic và hợp chất của nó. & Biết những ứng dụng quan trọng của silic trong các ngành kĩ thuật như luyện kim, bán dẫn, điện tử, ... A - SILIC - TÍNH CHẤT VẬT LÍ Silic (Si) có các dạng thù hình : silic tinh thể và silic vô định hình. Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, có ánh kim, có tính bán dẫn, nóng chảy ở' 1420 °C. Silic vô định hình là chất bột màu nâu. - TÍNH CHẤT HOÁ HỌC Cũng giống như cacbon, silic có các số oxi hoá -4, 0, +2 và +4 (số oxi hoá +2 ít đặc trưng đối với silic). Trong các phản ứng oxi hoá - khử, silic thể hiện tính khử hoặc tính oxi hoá. Silic vô định hình hoạt động hơn silic tinh thể. Tính khử Tác dụng với phi kim Silic tác dụng trực tiếp với flo ở điều kiện thường ; với clo, brom, iot, oxi khi đun nóng ; với cacbon, nitơ, lưu huỳnh ở nhiệt độ rất cao. 0 +4 Thí dự'. Si + 2F2 —> SiF4 silic tetraflorua O- _ t° +4 Si + 02 —> SiO2 silic đioxit Tác dụng với hợp chất Silic tác dụng tương đối mạnh với dung dịch kiềm, giải phóng khí hiđro : 0 +4 Si + 2NaOH + H2O > Na2SiO3 + 2H2T Tính oxi hoá Ó nhiệt độ cao, silic tác dụng với các kim loại như canxi, magie, sắt, tạo thành silixua kim loại. 0 0 —4 Thí dụ : 2Mg + Si —-—> Mg2Si magie silixua - TRẠNG THÁI Tự NHIÊN Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai, sau oxi, chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ Trái Đất. Trong tự nhiên không có silic ỏ' trạng thái tự do, mà chỉ gặp ở dạng hợp chất : chủ yếu là silic đioxit ; các khoáng vật silicat và aluminosilicat như cao lanh, mica, fenspat, đá xà vân, thạch anh (hình 3.4),... Hình 3.4. Các tinh thể thạch anh - ỨNG DỤNG Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật vô tuyến và điện tử, để chẽ tạo tế bào quang điện, bộ khuếch đại, bộ chỉnh lưu, pin mặt trời, ... Trong luyện kim, silic được dùng để tách oxi khỏi kim loại nóng chảy. Ferosilic là hợp kim được dùng để chế tạo thép chịu axit. - ĐIỀU CHẾ Silic được điều chế bằng cách dùng chất khử mạnh như magie, nhôm, cacbon khử silic đioxit ở nhiệt độ cao. Thí dự'. SiOọ+2Mg—-—>Si + 2MgO B - HỢP CHẤT CỦA SILIC - SILIC ĐIOXIT Silic đioxit (SiO2) là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 1713 °C, không tan trong nước. Silic đioxit tan chậm trong dung dịch kiềm đặc, nóng, tan dễ trong kiềm nóng chảy : SiO2+2NaOH - Ị0-.-). Na2SiO3+H2O Silic đioxit tan được trong axit flohidric : SiO2 + 4HF > S1F4 + 2H2O Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ và hình lên thuỷ tinh. Trong tự nhiên, silic đioxit tồn tại dưới dạng cát và thạch anh. Silic đioxit là nguyên liệu quan trọng để sản xuất thuỷ tinh, đồ gốm, ... - AXIT SILIXIC Hình 3.5. Silicagen dung dịch muối silicat : + H2SiO3 -ị- Axit silixic^ (HọSiO3) là chất ở dạng keo, không tan trong nước, dễ mất nước khi đun nóng. Khi sấy khô, axit silixic mất một phần nước, tạo thành vật liệu xốp là silicagen (hình 3.5). Do có tổng diện tích bề mặt rất lớn, silicagen có khả năng hấp phụ mạnh, thường được dùng để hút hơi ẩm trong các thùng đựng hàng hoá. Axit silixic là axit rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic, nên dễ bị khí cacbon đioxit đẩy ra khỏi Na2SiO3+CO2+H2O > Na2CO3 - MUÓl SILICAT Axit silixic dễ tan trong dung dịch kiềm, tạo thành muối silicat. Chỉ có silicat kim loại kiềm tan được trong nước. Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K,SĨO3 được gọi là thuỷ tinh lỏng. Vải hoặc gỗ tẩm thuỷ tinh lỏng sẽ khó bị cháy. Thuỷ tinh lỏng còn được dùng để chế tạo keo dán thuỷ tinh và sứ. (!) Axit silixic tồn tại ở một số dạng : H4SĨO4 (axit orthosilixic), H2SiO3 (axit metasilixic),... BÀI TẬP Nêu những tính chất hoá học giống nhau và khác nhau giữa silic và cacbon. Viết các phương trình hoá học để minh hoạ. Số oxi hoá cao nhất của silic thể hiện ở hợp chất nào sau đây ? SiO SiO2 c. SiH4 D. Mg2Si Khi cho nước tác dụng với oxit axit thì axit sẽ không được tạo thành, nếu oxit axit đó là cacbon đioxit lưu huỳnh đioxit c. silic đioxit D. đinitơ pentaoxit Từ SiO2 và các hoá chất cần thiết khác, hãy viết phương trình hoá học của các phản ứng điều chế axit silixic. Phương trình ion rút gọn : 2H+ + SiC>3~ > H2SiO3ị ứng với phản ứng giữa các chất nào sau đây ? Axit cacbonic và canxi silicat Axit cacbonic và natri silicat c. Axit clohiđric và canxi silicat D. Axit clohiđric và natri silicat Cho hỗn hợp silic và than có khối lượng 20,0 g tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đặc, đun nóng. Phản ứng giải phóng ra 13,44 lít khí hiđro (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%.