Bài 17: Silic và hợp chất của silic

1.1. Tính chất vật lí

- Silic gồm có : Silic tinh thể và vô định hình

- Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, ánh kim, có tính bán dẫn, nóng chảy ở 1420⁰C

- Silic vô định hình là chất bột màu nâu

- Silic có tính chất vật lí của nguyên tố nửa kim loại.

1.2. Tính chất hóa học

- Số oxi hóa của Si giống C: -4, 0, +2, +4

- Vừa có tính khử, vừa có tính oxy hoá.

Tính khử

Tác dụng với phi kim

- Với Flo ở đk thường: Si + 2F₂ → SiF₄

- Với halogen, O₂: ở t^O cao

Si + 2Cl₂ →  SiCl₄  (đk: 500^oC)

Si + O₂ →  SiO₂

- Với C,N,S: ở t^o rất cao

Si + C → SiC  (đk: 2000^oC)

Tác dụng với hợp chất:

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

Tính oxy hoá

Khi tác dụng với kim loại ở t^O cao tạo các silixua kim loại

Si + Mg →  Mg₂Si (Magie silixua)  (đk: 800 - 900^oC)

1.3. Trạng thái tự nhiên

Hình 1: Tinh thể thạch anh

- 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 tự do, mà chỉ gặp được ở dạng hợp chất: chủ yếu silic đioxit; các khoáng vật silicat; cao lanh, thạch anh, ...

1.4. Ứng dụng

Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật

Hình 2: Ứng dụng của Silic

1.5. Điều chế

Nguyên tắc:

Dùng chất khử mạnh (Mg, Al, C…) khử SiO₂ ở t⁰ cao

SiO₂ + 2Mg  →  Si + 2MgO

2.1. Silic đioxít (SiO₂)

Tính chất vật lý

Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 1713^oC, không tan trong nước.

Tính chất hoá học

Oxít axít nên tác dụng kiềm đặc nóng hoặc nóng chảy.

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O.

SiO₂ tan được trong HF.

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

→ Dung dịch HF dùng để khắc chữ và hình trên thuỷ tinh.

2.2. Axít silixic (H₂SiO₃)

Kết tủa keo: Không tan trong nước.

Dễ mất nước khi đun nóng: H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O

Là axít yếu, yếu hơn cả H₂CO₃:

Phương trình Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O → H₂SiO₃ +Na₂CO₃

2.3. Muối silicat

Đa số muối silicat không tan.

Chỉ có muối silicat của Kim loại kiềm tan trong H₂O.

Bài 1:

Trong các thí nghiệm sau:

(1) Cho SiO₂ tác dụng với axit HF.

(2) Cho khí H₂S vào dung dịch axit sunfurơ.

(3) Dập tắt đám cháy Mg, Al bằng khí cacbonic

(4) Cho CaOCl₂ tác dụng với HCl đặc.

(5)Cho Si vào dung dịch NaOH loãng

(6) Cho khí CO₂ sục vào dung dịch thủy tinh lỏng

(7)Cho dung dịch Na₂SiO₃ tác dụng với dung dịch H₂SO₄.

(8) Cho Si vào dung dịch Na₂SiO₃.

(9)Đun nóng HCOOH trong H₂SO₄ đặc.

(10) Cho SiO₂ tác dụng với Na₂CO₃ nóng chảy.

Số thí nghiệm tạo ra sản phẩm có chất khí là:

Hướng dẫn:

(1) SiF₄; (4) Cl₂; (5) H₂; (9) CO; (10) CO₂

1.1. Tính chất vật lí

- Silic gồm có : Silic tinh thể và vô định hình

- Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, ánh kim, có tính bán dẫn, nóng chảy ở 1420⁰C

- Silic vô định hình là chất bột màu nâu

- Silic có tính chất vật lí của nguyên tố nửa kim loại.

1.2. Tính chất hóa học

- Số oxi hóa của Si giống C: -4, 0, +2, +4

- Vừa có tính khử, vừa có tính oxy hoá.

Tính khử

Tác dụng với phi kim

- Với Flo ở đk thường: Si + 2F₂ → SiF₄

- Với halogen, O₂: ở t^O cao

Si + 2Cl₂ →  SiCl₄  (đk: 500^oC)

Si + O₂ →  SiO₂

- Với C,N,S: ở t^o rất cao

Si + C → SiC  (đk: 2000^oC)

Tác dụng với hợp chất:

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

Tính oxy hoá

Khi tác dụng với kim loại ở t^O cao tạo các silixua kim loại

Si + Mg →  Mg₂Si (Magie silixua)  (đk: 800 - 900^oC)

1.3. Trạng thái tự nhiên

Hình 1: Tinh thể thạch anh

- 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 tự do, mà chỉ gặp được ở dạng hợp chất: chủ yếu silic đioxit; các khoáng vật silicat; cao lanh, thạch anh, ...

1.4. Ứng dụng

Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật

Hình 2: Ứng dụng của Silic

1.5. Điều chế

Nguyên tắc:

Dùng chất khử mạnh (Mg, Al, C…) khử SiO₂ ở t⁰ cao

SiO₂ + 2Mg  →  Si + 2MgO

2.1. Silic đioxít (SiO₂)

Tính chất vật lý

Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 1713^oC, không tan trong nước.

Tính chất hoá học

Oxít axít nên tác dụng kiềm đặc nóng hoặc nóng chảy.

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O.

SiO₂ tan được trong HF.

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

→ Dung dịch HF dùng để khắc chữ và hình trên thuỷ tinh.

2.2. Axít silixic (H₂SiO₃)

Kết tủa keo: Không tan trong nước.

Dễ mất nước khi đun nóng: H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O

Là axít yếu, yếu hơn cả H₂CO₃:

Phương trình Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O → H₂SiO₃ +Na₂CO₃

2.3. Muối silicat

Đa số muối silicat không tan.

Chỉ có muối silicat của Kim loại kiềm tan trong H₂O.

Bài 1:

Trong các thí nghiệm sau:

(1) Cho SiO₂ tác dụng với axit HF.

(2) Cho khí H₂S vào dung dịch axit sunfurơ.

(3) Dập tắt đám cháy Mg, Al bằng khí cacbonic

(4) Cho CaOCl₂ tác dụng với HCl đặc.

(5)Cho Si vào dung dịch NaOH loãng

(6) Cho khí CO₂ sục vào dung dịch thủy tinh lỏng

(7)Cho dung dịch Na₂SiO₃ tác dụng với dung dịch H₂SO₄.

(8) Cho Si vào dung dịch Na₂SiO₃.

(9)Đun nóng HCOOH trong H₂SO₄ đặc.

(10) Cho SiO₂ tác dụng với Na₂CO₃ nóng chảy.

Số thí nghiệm tạo ra sản phẩm có chất khí là:

Hướng dẫn:

(1) SiF₄; (4) Cl₂; (5) H₂; (9) CO; (10) CO₂