Silic và hợp chất của Silic: Lý thuyết, Bài tập và Sơ đồ tư duy

Silicon là gì? Thuyết Silicon và các hợp chất của nó là gì? Các dạng bài tập Silic và hợp chất của silic? Sơ đồ tư duy về silic và hợp chất của silic? Kiến thức về silic và công nghiệp silicat?… Trong phạm vi bài viết dưới đây, chúng ta hãy Tip.edu.vn Tìm hiểu về Silicon và các hợp chất của nó!

Silicon là gì?

• Silicon có cấu hình electron là (1s ^ {2} 2s ^ {2} 2p ^ {6} 3s ^ {2} 3p ^ {2} ).
• Silic thuộc nhóm IVA, chu kỳ 3 trong bảng tuần hoàn.

Các tính chất của Silicon là gì?

Trước khi tìm hiểu cụ thể về Silicon và các hợp chất của nó, chúng ta cần hiểu rõ các đặc tính của Silicon như sau:

Tính chất vật lý của silicon

Silicon có hai dạng thù hình là silicon vô định hình và silicon kết tinh.

• Silicon vô định hình: Nó là một chất bột màu nâu, không hòa tan trong nước nhưng hòa tan trong kim loại nóng chảy.
• Silicon tinh thể: Thường có màu xám, có ánh kim loại, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn

Tính chất hóa học của silicon

• Các trạng thái oxi hóa có thể có của Si: -4; Số 0; +2; +4 (số oxi hóa +2 kém đặc trưng hơn) nên Si vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa.
• Silic vô định hình dễ phản ứng hơn silic tinh thể.

Thuộc tính loại bỏ

• Tác dụng với phi kim:

(Si + 2F_ {2} rightarrow SiF_ {4} ) (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ phòng)

(Si + 2O_ {2} rightarrow SiO_ {2} (400 – 600 ^ { circle} C) )

• Tác dụng với các hợp chất:

• Si dễ tan trong dung dịch kiềm để tạo ra (H_ {2} )

(Si + 2NaOH + H_ {2} O rightarrow Na_ {2} SiO_ {3} + 2H_ {2} )

• Si phản ứng với axit

(4HNO_ {3} + 18HF + 3Si rightarrow 3H_ {2} SiF_ {6} + 4NO + 8H_ {2} O )

• Trong hồ quang điện, silic phản ứng với (H_ {2} ) để tạo thành hỗn hợp các silan:

(Si + H_ {2} rightarrow SiH_ {4} + Si_ {2} H_ {6} + Si_ {3} H_ {6} +… )

Quá trình oxy hóa

• Silicon phản ứng với nhiều kim loại ở nhiệt độ cao ( rightarrow ) kim loại silicat.

(2Mg + Si rightarrow Mg_ {2} Si )

Làm thế nào để điều chế Silicon?

Bên cạnh việc tìm hiểu Silicon là gì, lý thuyết về Silicon và các hợp chất của nó thì việc điều chế Silicon cũng được nhiều người quan tâm:

(SiO_ {2} + C rightarrow 2CO + Si , (1800 ^ { circle} C) )

(SiO_ {2} + 2Mg rightarrow 2MgO + Si ) (Mg có thể được thay thế bằng Al)

(SiCl_ {4} + 2Zn rightarrow Si + 2ZnCl_ {2} )

(SiH_ {4} overset {t ^ { circle}} { rightarrow} Si + 2H_ {2} )

(SiI4 overset {t ^ { circle}} { rightarrow} Si + 2I_ {2} )

Silicon Dioxit ( (SiO_ {2} ))

Tính chất vật lý và trạng thái tự nhiên

• Là chất ở dạng tinh thể nguyên tử, không tan trong nước.
• Trong tự nhiên, nó chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng thạch anh.

Tính chất hóa học

• (SiO_ {2} ) có các tính chất của một oxit axit, tan chậm trong dung dịch kiềm và dễ tan trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy ( rightarrow ) silicat:

(SiO_ {2} + 2NaOH rightarrow Na_ {2} SiO_ {3} + H_ {2} O )

(SiO_ {2} + Na_ {2} CO_ {3} rightarrow Na_ {2} SiO_ {3} + CO_ {2} )

• (SiO_ {2} ) dễ dàng hòa tan trong axit HF:

(SiO_ {2} + 4HF rightarrow SiF_ {4} + 2H_ {2} O )

Phản ứng này dùng để khắc chữ trên thủy tinh ( rightarrow ) không dùng lọ thủy tinh để đựng axit HF.

Axit silicic và muối silicat

Silic là gì và các hợp chất của nó? Dưới đây là tổng hợp về axit silicic và muối silicat

Axit (H_ {2} SiO_ {3} )

• Dạng keo, không tan trong nước, dễ mất nước khi đun nóng:

(H_ {2} SiO_ {3} overset {t ^ { circle}} { rightarrow} H_ {2} O + SiO_ {2} )

• Khi làm khô, (H_ {2} SiO_ {3} ) mất một lượng nước để tạo thành vật liệu xốp gọi là silica, được sử dụng làm chất hút ẩm và chất hấp phụ cho nhiều chất.
• (H_ {2} SiO_ {3} ) chỉ tác dụng với các dung dịch kiềm mạnh:

(H_ {2} SiO_ {3} + 2NaOH rightarrow Na_ {2} SiO_ {3} + 2H_ {2} O )

• Là một axit yếu, yếu hơn axit cacbonic, nên được điều chế bằng cách dùng axit mạnh để đẩy muối ra hoặc thủy phân một số hợp chất của Si.

(Na_ {2} SiO_ {3} + 2HCl mũi tên phải 2NaCl + H_ {2} SiO_ {3} )

(Na_ {2} SiO_ {3} + CO_ {2} + H_ {2} O rightarrow H_ {2} SiO_ {3} + Na_ {2} CO_ {3} )

(SiCl_ {4} + 3H_ {2} O rightarrow H_ {2} SiO_ {3} + 4HCl )

Muối silicat

• Là muối của axit silicic thường không màu, không tan (trừ muối kim loại kiềm tan).
• Các dung dịch đậm đặc của (Na_ {2} SiO_ {3} ) được gọi là thủy tinh lỏng được sử dụng để tạo keo dán thủy tinh và sứ, đồng thời bảo quản vải và gỗ không bị cháy.
• Trong dung dịch, các silicat kim loại kiềm bị thủy phân mạnh tạo môi trường bazơ:

(Na_ {2} SiO_ {3} + 2H_ {2} O rightarrow 2Na ^ {+} + 2OH ^ {-} + H_ {2} SiO_ {3} )

Công nghiệp silicat và silicat

Cốc thủy tinh

• Nó là hỗn hợp của natri silicat, canxi silicat và silic đioxit có thành phần gần đúng được viết dưới dạng oxit là: (Na_ {2} O.CaO.6SiO_ {2} )
• Sản xuất thủy tinh bằng cách nấu chảy hỗn hợp cát trắng, đá vôi và sôđa tại (1400 ^ { circle} C ):

(6SiO_ {2} + CaCO_ {3} + Na_ {2} CO_ {3} rightarrow Na_ {2} O.CaO.6SiO_ {2} + 2CO_ {2} )

• Thủy tinh là chất vô định hình, không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi đun nóng, nó mềm và sau đó tan chảy.
• Một số loại kính:
• Kính thường.

• Kính Kali: Thay thế (Na_ {2} CO_ {3} ) bằng (K_ {2} CO_ {3} ).
• Thủy tinh pha lê: chứa nhiều ôxít chì.
• Thủy tinh thạch anh: được sản xuất bằng cách nấu chảy (SiO_ {2} ) nguyên chất.
• Thêm các oxit kim loại tạo ra các loại thủy tinh có màu khác nhau.

Đồ gốm

Chủ yếu được tạo thành từ đất sét và cao lanh.

• Các loại gốm:

• Gạch ngói: Thuộc loại gốm xây dựng được sản xuất bằng cách nhào đất sét và cát với nước thành một khối dẻo, tạo hình, sấy khô và nung ở (900 – 1000 ^ { circle} C ). Gạch ngói thường có màu đỏ, là màu của oxit sắt có trong đất sét.
• Gạch chịu lửa: Có hai loại chính là gạch dinat và gạch samot. Gạch laminate bao gồm 93 – 96% (SiO_ {2} ); 4-7% CaO và đất sét nung ở khoảng (1300-1400 ^ { circle} C ). Gạch samot bao gồm bột samot trộn với đất sét và nước, được đúc và sấy khô, nguyên liệu được nung ở (1300-1400 ^ { circle} C ).
• Đất nung: là đất sét sau khi nung ở nhiệt độ (1200-1300 ^ { circle} C )
• Gốm sứ: được sản xuất từ ​​cao lanh, fenspat, thạch anh và một số oxit kim loại. Đồ sứ được nung hai lần, lần đầu ở (1000 ^ { circle} C ), sau đó tráng men và trang trí, sau đó được nung lần thứ hai ở nhiệt độ khoảng (1400-1450 ^ { circle} C )
• Men: có thành phần chính tương tự như sứ nhưng dễ nóng chảy hơn.

Xi măng

• Thành phần hóa học: Thành phần chính của xi măng Pooclăng là canxi silicat và canxi aluminat: (Ca_ {3} SiO_ {5} ) hoặc ((3CaO.SiO_ {2}), Ca_ {2} SiO_ {4} ) (hoặc (2CaO.SiO_ {2} )), (Ca_ {3} (AlO_ {3}) _ {2} ) (hoặc (3CaO.Al_ {2} O_ {3} )).
• Cách sản xuất: Nghiền đá vôi trộn với đất sét giàu (SiO_ {2} ) và một số quặng sắt bằng phương pháp khô hoặc ướt, sau đó nung hỗn hợp trong lò quay hoặc lò đứng ở (1400-1600 ^ { circle} C rightarrow ) hỗn hợp màu xám là clanhke. Để nguội, nghiền clanhke với phụ gia thành bột mịn ( rightarrow ) xi măng.
• Quá trình đông cứng xi măng: Chủ yếu là sự kết hợp giữa các hợp chất trong xi măng với nước tạo thành các tinh thể hyđrat liên kết với nhau tạo thành một khối cứng và bền:

(3CaO.SiO_ {2} + 5H_ {2} O rightarrow Ca_ {2} SiO_ {4} .4H_ {2} O + Ca (OH) _ {2} )

2CaO.SiO2 + 4 GIỜ2O → Ca2SiO4.4 gia đình2O (2CaO.SiO_ {2} + 4H_ {2} O rightarrow Ca_ {2} SiO_ {4} .4H_ {2} O )

(3CaO.Al_ {2} O_ {3} + 6H_ {2} O rightarrow Ca_ {3} (AlO_ {3}) _ {2} .6H_ {2} O )

Sơ đồ tư duy về sau silic và hợp chất của silic

Bên cạnh việc tìm hiểu lý thuyết và bài tập về silic và hợp chất của silic, các bạn cũng cần ghi nhớ những kiến ​​thức này thông qua sơ đồ tư duy về silic và hợp chất của silic, cụ thể như sau:

Bài tập về silic và hợp chất của nó trong SGK Hóa học 11

Bài 1: Điểm giống và khác nhau giữa silic và cacbon về tính chất hóa học.

Như nhau

• Cả hai đều có số oxi hóa -4; Số 0; +2; +4
• Vừa có tính khử vừa có tính oxi hóa
• Thuộc tính loại bỏ

Ví dụ: C + O2 → t0 CO2

Si + O2 → t0 CO2

• Quá trình oxy hóa

Ví dụ: 4Al + 3C → t0 Cl2C3

2Mg + Si → t0 Mg2Si

Khác biệt

• Cacbon chủ yếu thể hiện tính khử.
• Silicon phản ứng dễ dàng với các dung dịch kiềm.
• Số oxi hóa +2 ít đặc trưng cho silic.

Bài viết trên của Tip.edu.vn đã tổng hợp lý thuyết và bài tập về Silic và hợp chất của Silic. Hi vọng những kiến ​​thức trên sẽ hữu ích với bạn trong quá trình học tập. Chúc may mắn với các nghiên cứu của bạn!