Bài 17. Silic và hợp chất của silic

KHOA HÓA HỌC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐỒNG THÁP
Người biên soạn: Nguyễn Bá Hồng Tân
Lớp hóa 2007-B
SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC
Bài 22
Kí hiệu hoá học: Si
Nguyên tử khối: 28
Số hiệu nguyên tử: 14
- Biết các tính chất đặc trưng, phương pháp điều chế silic và hợp chất của silic.
- Biết những ứng dụng quan của silic trong các ngành kĩ thuật như luyện kim, bán dẫn, điện tử,…
A. MỤC TIÊU BÀI HỌC
I. SILIC
1. Tính chất vật lí
2. Tính chất hóa học
3. Trạng thái thiên nhiên
4. Ứng dụng và điều chế
II. HỢP CHẤT CỦA SILIC
1. Silic đioxit
2. Axit silixic và muối silicat
B. NỘI DUNG
Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, có ánh kim, t0nc là 12000C. Có tính bán dẫn, dẫn diện kém ở t0 thấp, độ dẫn điện tăng lên khi tăng nhiệt độ.
Silic vô định hình là chất bột màu nâu.
I. Silic
1. Tính Chất Vật Lí
Cho các chất và hợp chất sau:
SiH4, Si, SiO2, Ca2Si, H2SiO3 và SiO.
Xác định số oxi hóa của silic trong các chất và hợp chất đó.
+4
+4
-4
-4
+2
0
 Silic vô định hình có khả năng phản ứng cao hơn silic tinh thể.
I. Silic
2. Tính Chất Hóa Học
 Silic có các số oxi hóa là -4, 0, +2, +4.
a) Tính khử
- Tác dụng với phi kim:

Si + F2 → SiF4 (Silic tetraflorua)

Si + O2 → SiO2 (Silic đioxit)
- Tác dụng với hợp chất

Si + NaOH + H2O  Na2SiO3 + H2
 Nhận xét: Trong các phản ứng trên số oxi hoá của Si tăng từ 0 → +4  Silic có tính khử.
I. Silic
2. Tính Chất Hóa Học
b) Tính oxi hóa
Chỉ thể hiện khi tác dụng với một số kim loại như Ca, Mg, Fe... ở nhiệt độ cao tạo thành silixua kim loại.
Si + Mg  Mg2Si (magie silixua)

Si + Ca  Ca2Si (canxi silixua)
 Nhận xét:
Trong các phản ứng, số oxi hoá của Si giảm từ 0 → -4  Silic thể hiện tính oxi hóa.
- Tính phi kim của silic yếu hơn cacbon.
 Kết luận: Trong các phản ứng oxi hoá - khử, Si thể hiện tính khử hoặc oxi hoá.
I. Silic
2. Tính Chất Hóa Học
- Si là nguyên tố phổ biến thứ hai sau oxi, chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ Trái Đất.
- Trong tự nhiên không có silic ở trạng thái tự do, mà chỉ gặp ở dạng hợp chất: chủ trong cát (SiO2); Silic có trong các khoáng vật silicat như: cao lanh (Al2O3.2SiO2.2H2O), xecpentin (3MgO.2SiO2.2H2O), fenspat (Na2O.Al2O3.6SiO2),...
- Silic còn có trong cơ thể động thực vật với vai trò rất đáng kể trong hoạt động sống của thế giới hữu sinh.
I. Silic
3. Trạng Thái Tự Nhiên
Si
a) Ứng dụng
I. Silic
4. Ứng Dụng Và Điều Chế
b) Điều chế
Nguyên tắc: Dùng chất khử mạnh (Mg, Al, C,…) khử SiO2 ở t0 cao.
- Trong phòng thí nghiệm: đốt cháy hỗn hợp gồm bột magie và cát nghiềm mịn thu được silic.
- Trong công nghiệp: dùng than cốc khử silic đioxit trong lò điện ở nhiệt độ cao.
I. Silic
4. Ứng Dụng Và Điều Chế
a) Trạng thái tồn tại và tính chất vật lí
- Trong tự nhiên, SiO2 tinh thể chủ yếu ở dạng khoáng vật thạch anh hay trong cát.
- SiO2 là chất rắn ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 17130C, không tan trong nước.
Tinh thể thạch anh
b) Tính chất hóa học
- Là oxit axit: tác dụng với kiềm, cacbonat kim loại kiềm nóng chảy.
- SiO2 tan được trong axit flohiđric.
 Dùng dung dịch HF dùng để khắc chữ và hình trên thuỷ tinh.
II. Hợp chất của silic
1. Silic oxit (SiO2)
II. Hợp chất của silic
a) Axit silixic (H2CO3)
Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3 ↓
- H2SiO3 là axit rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic.
- Axit silixic là chất ở dạng keo, không tan trong nước, khi đun nóng dễ mất nước.
H2SiO3 → SiO2 + H2O
- Khi sấy khô, axit silixic mất một phần nước, tạo thành một vật liệu xốp là silicagen dùng để hút ẩm, làm chất hấp phụ.
Silicagen
II. Hợp chất của silic
2. Axit silixic và muối silicat
b) Muối silicat
+ Chế tạo keo dán thuỷ tinh, sứ và vật liệu xây dựng chịu nhiệt.
+ Sản xuất vải hoặc gỗ khó cháy.
- Tính tan: Chỉ có muối silicat kim loại kiềm tan được trong nước.
- Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thuỷ tinh lỏng. Thủy tinh lỏng dùng để:
- Axit silixic dễ tan trong dung dịch kiềm tạo thành muối silicat.
Ví dụ:
H2SiO3 + 2NaOH → Na2SiO3 + 2H2O
- Trong dung dịch, silicat kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo ra môi trường kiềm.
Ví dụ:
Na2SiO3 + 2H2O → H2SiO3 + 2NaOH
II. Hợp chất của silic
2. Axit silixic và muối silicat
Bài 1. Xác định số oxi hóa của Si và cho biết phản ứng nào là phản ứng oxi hóa – khử, phản ứng nào không xảy ra trong các phản ứng hoá học sau?
D. SiO2 + 2C → Si + 2CO
0
A. SiO2 + 4HCl(l)  SiCl4 + 2H2O
+4
+4
B. Si + 2Ca → Ca2Si
-4
0
C. Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3 ↓
+4
+4
BÀI TẬP
+4
Đáp án: B, D là phản ứng oxi hóa – khử; A, C không phải là phản ứng oxi hóa khử và phản ứng A không xảy ra.
Bài 2. Cho các chất sau: Si, SiO2, Na2SiO3, H2SiO3. Hãy thành lập 3 dãy chuyển hóa từ các chất đó và viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra.
Si
SiO2
Na2SiO3
H2SiO3
Na2SiO3
H2SiO3
SiO2
Si
H2SiO3
SiO2
Na2SiO3
Si
Các em tự viết phương trình.
BÀI TẬP
Giải