Tính chất hoá học của Silic dioxit, axit Silixic, muối Silicat và bài tập về Silic - hoá 11 bài 17

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  SiO₂

* Silic tác dụng với hợp chất:

+ Si tan dễ dàng trong dung dịch kiềm → H₂            

 Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H_2­↑

+ 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}  2CO + Si

 SiO₂ + 2Mg → 2MgO + Si

 3SiO₂ + 4Al → 2Al₂O₃ + 3Si

 SiCl₄ + 2Zn → Si + 2ZnCl₂

 SiH₄  Si + 2H₂↑

 SiI₄  Si + 2I₂

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

- 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↑

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  H₂O + SiO₂

- 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 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?

>>Giải bài 1 trang 79 SGK Hoá 11

* 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

>>Giải bài 2 trang 79 SGK Hoá 11

* 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

>>Giải bài 3 trang 79 SGK Hoá 11

* 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?

>>Giải bài 4 trang 79 SGK Hoá 11

* Bài 5 trang 79 SGK Hóa 11: Phương trình ion rút gọn: 2H⁺ + SiO₃^2- → 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

>>Giải bài 5 trang 79 SGK Hoá 11

* 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%.

>>Giải bài 6 trang 79 SGK Hoá 11