Lý thuyết và bài tập về silic và hợp chất của silic - Tài liệu Hóa học 12

Khóa hc LTH KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Lý thuyt và bài tp v silic và hp cht Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 1 - I. Silic 1. Tính cht vt lí Silic có các dng thù hình: Silic tinh th và silic vô đnh hình. Silic tinh th có cu trúc ging kim cng, màu xám, có ánh kim, nóng chy  1420 0 C. Silic tinh th có tính bán dn,  nhit đ thng đ dn đin thp nhng khi tng nhit đ thì đ dn đin tng lên. Silic vô đnh hình là cht bt màu trng. 2. Tính cht hóa hc Cng ging nh cacbon, silic có các s oxi hóa -4,0,+2,+4; s oxi hóa +2 ít đc trng đi vi silic. Silic vô đnh hình có kh nng phn ng cao hn silic tinh th. a. Tính kh Tác dng vi phi kim: Silic tác dng vi flo  nhit đ thng, còn khi đun nóng có th tác dng vi phi kim khác: 04 24 Si + 2F Si F   (silic tetraflorua). 04 0 t 22 Si + 2O Si O   (silic đioxit). Tác dng vi hp cht: Silic tác dng tng đi mnh vi dung dch kim, gii phóng hiđro: 04 2 2 3 2 Si + 2NaOH + H O Na SiO + 2H   b. Tính oxi hóa  nhit đ cao, silic tác dng vi các kim loi nh Ca, Mg, Fe, … to thành hp cht silixua kim loi: 04 0 t 2 Si + 2Mg Mg Si   (magie silixua). 3. Trng thái t nhiên Silic là nguyên t ph bin th 2 sau oxi, chim gn 29,5% khi lng v trái đt. Trong t nhiên ch gp silic di dng các hp cht, ch yu là cát SiO 2 , các khoáng vt silicat và aluminosilicat nh : cao lanh Al 2 O 3 .2SiO 2 .2H 2 O; xecpentin 3MgO.2SiO 2 .2H 2 O; fenspat Na 2 O.Al 2 O 3 .6SiO 2 , Silic còn có trong c th đng vt, thc vt vi lng nh và có vai trò đáng k trong hat đng sng ca th gii hu sinh. 4. ng dng và điu ch Silic siêu tinh khit là cht bán dn đc dùng trong k thut vô tuyn và đin t. Pin mt tri ch to t silic có kh nng chuyn nng lng ánh sáng mt tri thành đin nng, cung cp cho các thit b trên tàu v tr. Trong luyn kim, hp kim ferosilic đc dùng đ ch to thép chu nhit. Trong phòng thí nghim, silic đc điu ch bng cách đt cháy mt hn hp gm bt magie và cát nghin mn: 0 t 2 SiO + 2Mg Si + 2MgO Trong công nghip, silic đc sn xut bng cách dùng than cc kh silic đioxit trong lò đin  nhit đ cao: 0 t 2 SiO + 2C Si + 2CO II. Hp cht ca silic 1. Silic đioxit Silic đioxit SiO 2 là cht  dng tinh th, nóng chy  1713 0 C không tan trong nc. Trong t nhiên, SiO 2 tinh th ch yu  dng khoáng vt thch anh. Thch anh ch yu tn ti  dng tinh th ln, không màu, LÝ THUYT VÀ BÀI TP V SILIC VÀ HP CHT (TÀI LIU BÀI GING) Giáo viên: V KHC NGC ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm vi bài ging “Lý thuyt và bài tp v silic và hp cht ” thuc Khóa hc LTH KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) ti website Hocmai.vn.  có th nm vng kin thc phn “Lý thuyt và bài tp v silic và hp cht”, Bn cn kt hp xem tài liu cùng vi bài ging này . Khóa hc LTH KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Lý thuyt và bài tp v silic và hp cht Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 - trong sut. Cát là SiO 2 có cha nhiu tp cht. Silic đioxit là oxit axit, tan chm trong dung dch kim đc nóng, tan d trong kim nóng chy hoc cacbonat kim loi kim nóng chy, to thành silicat: 0 0 t 2 2 3 2 t 2 2 3 2 3 2 SiO + 2NaOH Na SiO + H O SiO + 2Na CO Na SiO + CO   Silic đioxit tan trong axit flohiđric: 2 4 2 SiO + 4HF SiF + 2H O Da vào phn ng này ngi ta dùng dung dch HF đ khc ch và hình trên thy tinh. 2. Axit silixic và mui silicat a. Axit silixic Axit silixic H 2 SiO 3 là cht  dng keo, không tan trong nc, khi đun nóng d mt nc: 0 t 2 3 2 2 H SiO SiO + H O Khi sy khô, Axit silixic mt mt phn nc, to thành mt vt liu xp là silicagen. Silicagen đc dùng đ hút m và hp th nhiu cht. Axit silixic là axit rt yu, yu hn c axit cacbonic nên d b khí CO 2 đy ra khi dung dch mui ca nó: 2 3 2 2 2 3 2 3 Na SiO + CO + H O H SiO + Na CO b. Mui silicat Axit silixic d tan trong dung dch kim, to thành mui silicat. Ch có silicat kim loi kim tan đc trong nc. Dung dch đm đc ca Na 2 SiO 3 và K 2 SiO 3 đc gi là thy tinh lng. Vi hoc g tm thy tinh lng s khó b cháy. Thy tinh lng còn đc dùng đ ch to keo dán thy tinh và s.  trong dung dch, silicat kim loi kim b phân hy mnh to ra môi trng kim: 2 3 2 2 3 Na SiO + 2H O 2NaOH + H SiO฀ III. Công nghip silicat 1. Thy tinh a. Thành phn hóa hc và tính cht ca thy tinh Thy tinh thông thng đc dùng làm ca kính, chai l, là hn hp ca natri silicat, canxi silicat và silic đioxit, có thành phn gn đúng vit di dng các oxit là Na 2 O.CaO.6SiO 2 . Thy tinh loi này đc sn xut bng cách nu chy mt hn hp gm cát trng, đá vôi và sođa  1400 0 C: 0 t 2 3 2 3 2 2 2 6SiO + CaCO + Na CO Na O.CaO.6SiO + 2CO Thy tinh không có cu trúc tinh th mà là cht vô đnh hình, nên không có nhit đ nóng chy xác đnh. Khi đun nóng nó mm dn ri mi chy, do đó có th to ra nhng đ vt và dng c có hình dng nh ý mun. b. Mt s loi thy tinh Ngoài loi thy tinh thông thng nêu trên còn có mt s loi thy tinh khác vi thành phn hóa hc và công dng khác nhau. - Khi nu thy tinh, nu thay Na 2 CO 3 bng K 2 CO 3 thì đc thy tinh kali có nhit đ hóa mm và nhit đ nóng chy cao hn. Thy tinh kali đc dùng làm dng c thí nghim, lng kính, thu kính - Thy tinh cha nhiu chì oxit d nóng chy và trong sut gi là thy tinh pha lê - Thy tinh thch anh đc sn xut bng cách nu chy silic đioxit tinh khit. Loi thy tinh này có nhit đ hóa mm cao, có h s n nhit rt nh nên không b nt khi nóng lnh đt ngt. - Khi cho thêm oxit ca mt s kim loi, thy tinh s có màu khác nhau, do to nên các silicat có màu. Thí d: crom III oxit Cr 2 O 3 cho thy tinh màu lc, coban oxit CoO cho thy tinh màu xanh nc bin. 2.  gm  gm là vt liu đc ch to ch yu t đt sét và cao lanh. Tùy theo công dng ngi ta phân bit gm xây dng, vt liu chu la, gm k thut, và gm dân dng. a. Gch và ngói Gch và ngói thuc loi gm xây dng. Phi liu đ sn xut chúng gm đt sét loi thng và mt ít cát đc nhào vi nc thành khi do, sau đó to hình sy khô và nung  900 – 1000 0 C s đc gch và ngói. Sau khi nung, chúng thng có màu đ gây nên bi st oxit  trong đt sét. b. Gch chu la Khóa hc LTH KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Lý thuyt và bài tp v silic và hp cht Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 58-58-12 - Trang | 3 - Gch chu la thng đc dùng đ lót lò cao, lò luyn thép, lò thy tinh Có 2 loi là: gch đinat và gch samôt. Phi liu đ ch to gch đinat gm 93-96% SiO 2 , 4-7% CaO và đt sét; nhit đ nung khong 1300 – 1400 0 C. Gch đinat chu đc nhit đ khong 1690 – 1720 0 C. Phi liu đ ch to gch samôt gm bt samôt chn vi đt sét và nc. Sau khi đóng khuôn và sy khô, vt liu đc nung  1300 – 1400 0 C. Bt samôt là đt sét đc nung  nhit đ rt cao ri nghin nh. c. Sành, s và men - t sét sau khi đun nóng  nhit đ 1200 – 1300 0 C thì bin thành sành. Sành là vt liu cng, gõ kêu, có màu nâu hoc xám.  có đ bóng và lp bo v không thm nc, ngi ta to mt lp men mng  mt ngoài ca đ sành. - S là vt liu cng, xp có màu trng, gõ kêu. Phi liu đ sn xut s gm cao lanh, fenspat, thch anh và mt s oxit kim loi.  s đc nung hai ln, ln đu  1000 0 C, sau đó tráng men và trang trí ri nung ln 2  1400 – 1500 0 C. S có nhiu loi: s dân dng, s k thut. S k thut đc dùng đ ch to các vt liu cách đin, t đin, buzi đánh la, các dng c thí nghim. - Men có thành phn chính ging s, nhng d nóng chy hn. Men đc ph lên b mt sn phm, sau đó nung  nhit đ thích hp bin thành mt lp thy tinh che kín b mt sn phm. Làng gm s Bát Tràng, các nhà máy s Hi Dng, ng Nai, là nhng c s sn xut đ gm s ni ting. 3. Xi mng a. Thành phn hóa hc và phong pháp sn xut - Xi mng thuc loi vt liu dính, đc dùng trong xây dng. Quan trng và thông dng nht là xi mng Pooclng. ó là cht bt min, màu lc xám, thành phn chính gm canxi silicat và canxi aluminat: Ca 3 SiO 5 hoc 3CaO.SiO 2 , Ca 2 SiO 4 hoc 2CaO.SiO 2 , Ca 3 (AlO 3 ) 2 hoc 3CaO.Al 2 O 3 . - Xi mng Pooclng đc sn xut bng cách nghin nh đá vôi, trn vi đt sét có nhiu SiO 2 và mt ít qung st bng phng pháp khô hoc phng pháp t, ri nung hn hp trong lò quay hoc lò đng  1400 – 1600 0 C. Sau khi nung, thu đc mt hn hp màu xám gi là clanhke.  ngui ri nghin clanhke vi mt s cht ph gia thành bt mn, s đc xi mng. b. Quá trình đông cng xi mng Trong xây dng, xi mng đc trn vi nc thành khi nhão, sau vài gi s bt đu đông cng. Quá trình đông cng ca xi mng ch yu da vào s kt hp ca các hp cht có trong xi mng vi nc, to nên nhng tinh th hiđrat đan xen vào vi nhau thành khi cng và bn. 2 2 2 4 2 2 2 2 2 4 2 2 3 2 3 3 2 2 3CaO.SiO + 5H O Ca SiO .4H O + Ca(OH) 2CaO.SiO + 4H O Ca SiO .4H O 3CaO.Al O + 6H O Ca (AlO ) .6H O    Hin nay ngi ta còn sn xut các loi xi mng có nhng tính nng khác nhau: xi mng chu axit, xi mng chu nc bin  nc ta có nhiu nhà máy xi mng ln nh nhà máy xi mng Hi Phòng, Hoàng Thch, Bm Sn, Chinfon, Hoàng Mai, Hà Tiên Giáo viên: V Khc Ngc Ngun: Hocmai.vn . màu, LÝ THUYT VÀ BÀI TP V SILIC VÀ HP CHT (TÀI LIU BÀI GING) Giáo viên: V KHC NGC ây là tài liu tóm lc các kin thc đi kèm vi bài ging Lý thuyt và bài tp v silic và hp. Khóa hc LTH KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Lý thuyt và bài tp v silic và hp cht Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 5 8-5 8-1 2 - Trang. la Khóa hc LTH KIT-1: Môn Hóa hc (Thy V Khc Ngc) Lý thuyt và bài tp v silic và hp cht Hocmai.vn – Ngôi trng chung ca hc trò Vit Tng đài t vn: 1900 5 8-5 8-1 2 - Trang