HỢP CHẤT CỦA SILIC

SILIC ĐIOXIT (SiO­₂)

I. Tính chất vật lí và trạng thái tự nhiên

- 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.

II. Tính chất hóa học

- SiO_­2­ 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

- SiO­₂ 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. Điều chế

Dù silica phổ biến trong tự nhiên nhưng người ta cũng có thể tổng hợp được theo nhiều cách khác nhau:

• Bằng cách cho silic phản ứng với oxi ở nhiệt độ cao:(theo sgk hóa 9)

Si (r) + O₂ (k) → SiO₂ (r)

(phương pháp này thường được áp dụng để phủ lớp SiO₂ trên bề mặt silic)

• Phương pháp phun khói (thủy phân silic halogel ở nhiệt độ cao với oxy và hyđro)

2H₂ + O₂ + SiCl₄ → SiO₂ + 4HCl

• Phương pháp kết tủa (Cho thủy tinh lỏng phản ứng với 1 axit (vô cơ).

Na₂SiO₃ + H⁺ → 2Na⁺ + SiO₂ + H₂O

• Phương pháp sol-gel (Thủy phân một alkoxysilan với xúc tác bazơ hoặc axit)

Si(OR)₄ + 2H₂O → SiO₂ + 4ROH

Axit silixic (H₂SiO₃)

- 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 silicage có khả năng hấp phụ mạnh được dùng để hút hơi ẩm trong các thùng đựng hàng hóa.

H₂SiO₃ → H₂O + SiO₂ điều kiện: (t⁰)

- Axit silicic dễ tan trong dung dịch kiềm tạo thành dung dịch muối silicat của kim lọai kiềm.

H₂SiO₃ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + 2H₂O

- Là axit rất yếu nên dễ bị khí cacbon đioxit đẩy ra khỏi dung dịch muối silicat.

Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂SiO₃

Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O → H₂SiO₃ + Na₂CO₃

SiCl₄ + 3H₂O → H₂SiO₃ + 4HCl

Muối silicat

- Là muối của axit silicic 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

 Dung dịch đậm đặc của Na₂SiO₃ và K₂SiO₃ được gọi là thủy tinh lỏng. Vải hoặc gỗ tẩm thủy tinh lỏng sẽ khó bị cháy. Thủy tinh lỏng còn được dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ.

Bài tập bổ trợ

Bài 1 (trang 79 SGK Hóa 11): 

Nêu những tính chất hóa học giống và khác nhau giữa silic và cacbon. Viết các phương trình hóa học để minh họa ?

Lời giải:

- Giống nhau: C và Si đều thể hiện tính khử hoặc tính oxi hóa trong các phản ứng hóa học

+ ví dụ: tác dụng với oxi, tác dụng với kim loại

- Khác nhau: 

+ C có tính khử mạnh hơn Si nên khử được một số oxit kim loại

+ Si có khả năng tác dụng được với dung dịch NaOH

Lời giải chi tiết

- C và Si đều thể hiện tính khử hoặc tính oxi hóa trong các phản ứng hóa học

+ Đều có tính oxi hóa: ( tác dụng được với một số kim loại)

+ Đều có tính khử : ( tác dụng với một số phi kim)
- Khác nhau:

+ Si tác dụng mạnh được với dung dịch kiềm giải phóng khí H₂ còn C thì không

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂↑

+ C khử được một số oxit kim loại còn Si thì không khử được

C + 2FeO → 2Fe + CO₂↑ điều kiện: nhiệt độ

Bài 4 (trang 79 SGK Hóa 11): 

Từ SiO₂ và các hóa chất cần thiết khác, hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng điều chế axit silixic?

Lời giải:

Sơ đồ: SiO₂ → Na₂SiO₃ → H₂SiO₃

Phương trình phản ứng:

   SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

   Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂SiO₃ ↓