logo
ADVERTISEMENT

SiO2 là oxit gì?

Câu hỏi: SiO2 là oxit gì?

Trả lời:

SiO2  là 1 oxit axit tác dụng với kiềm và oxit bazơ tạo thành muối silicat ở nhiệt độ cao.

[CHUẨN NHẤT] Câu hỏi: SiO2 là oxit gì?
Cấu trúc tinh thể SiO2

 

Sau đây, hãy cùng với Top lời giải tìm hiểu chi tiết thêm về Oxit SiO2 nhé!


I. SiO2 là gì?

SiO2 hay silic dioxit là một hợp chất hóa học còn có tên gọi khác là silica. Nó là một oxit của silic với có độ cứng cao được biết đến từ thời cổ đại.

Phân tử SiO2 không tồn tại ở dạng đơn lẻ mà liên kết lại với nhau thành phân tử rất lớn và tồn tại ở 2 dạng là dạng tinh thể và vô định hình.

SiO2 là oxit axit của H2SiO3 (axit không tan trong nước).

SiO2 không tan trong nước,  không tan trong kiềm loãng, tan trong kiềm đặc nóng.

SiO2 chất ở dạng tinh thể, không tan trong nước, nóng chảy ở 17130C.

* Trạng thái tự nhiên của Silic dioxit SiO2

Trong tự nhiên, silic dioxit tồn tại chủ yếu ở dạng tinh thể hoặc vi tinh thể như cát (thạch anh), tridimit, cristobalit, cancedoan hoặc đá mã não, trong đó, dạng phổ biến nhất là dạng cát. Nó chính là một khoáng vật của vỏ Trái Đất.

Trong điều kiện áp suất thường, silic dioxit tinh thể có 3 dạng thù hình chính, đó là thạch anh, tridimit và cristobalit. Mỗi dạng lại có hai hoặc ba dạng thứ cấp với dạng thứ cấp α bền ở nhiệt độ thấp và dạng thứ cấp β bền nhiệt độ cao.

Ba dạng tinh thể của SiO2 có cách sắp xếp khác nhau của các nhóm tứ diện SiO4 ở trong tinh thể. Ở dạng thạch anh α, góc liên kết Si-O-Si bằng 150° còn ở dạng tridimit và cristobalit thì góc liên kết Si-O-Si bằng 180°. Trong thạch anh, những nhóm tứ diện SiO4 được sắp xếp sao cho các nguyên tử Si nằm trên một đường xoắn ốc quay phải (α-thạch anh) hoặc quay trái (β-thạch anh). Để biến thạch anh thành cristobalit góc Si-O-Si cần chuyển từ 150° thành 180°, còn nếu muốn chuyển thành α-tridimit thì bên cạnh việc chuyển góc Si-O-Si từ 150° thành 180° còn phải xoay tứ diện SiO4 quanh trục đối xứng một góc bằng 180°.


2. SiO2 là Oxit gì?

SiO­2­ có tính chất của oxit axit. SiO2 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


3. Tính chất hóa học của SiO2

- Silic dioxit có thể tác dụng với kiềm và oxit bazơ để tạo thành muối silicat ở nhiệt độ cao

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O

SiO2 + Na2CO3 → Na2SiO3 + CO2

- Không phản ứng được với nước.

- Phản ứng với axit flohidric theo phương trình hóa học:

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

SiO2 + 6HF(đặc) → H2SiF6 + 2H2O


4. Phương pháp điều chế SiO2

Dù silic dioxit rất phổ biến trong tự nhiên nhưng chúng ta cũng có thể tổng hợp nó bằng một trong những phương pháp sau:

- Cho silic phản ứng với oxi trong điều kiện nhiệt độ cao

Si(r) + O2(k) → SiO2 (r)

Phương pháp này thường được sử dụng để phủ lớp SiO2 trên bề mặt của silic.

- Phương pháp phun khói

Là phương pháp thủy phân silic halogel ở nhiệt độ cao với oxy và hyđro theo phương trình hóa học:

2H2 + O2 + SiCl4 → SiO2 + 4HCl

- Phương pháp kết tủa

Cho silic lỏng phản ứng với 1 axit vô cơ. Phản ứng xảy ra như sau:

Na2SiO3 + H+ → 2Na+ + SiO2 + H2O

- Phương pháp sol-gel

Là phương pháop thủy phân một alkoxysilan với xúc tác bazơ hoặc axit. Phương trình phản ứng như sau:

Si(OR)4 + 2H2O → SiO2 + 4ROH

Ngoài ra, silica NanospringsTM được sản xuất bằng phương pháp hơi lỏng – rắn ở nhiệt độ thấp, tương đương với nhiệt độ phòng.


5. Ứng dụng

- Khoảng 95% silic dioxit thương mại được sử dụng trong ngành xây dựng, ví dụ như sản xuất bê tông. Hỗn hợp đá vôi và đất sét sau khi được nghiền nhỏ sẽ được trộn với cát và nước thành dạng bùn. Sau đó mang nung ở nhiệt độ khoảng 1400 – 1500 °C trong lò nung xi măng (lò quay hoặc lò đứng) để tạo ra clinke dạng rắn, để nguội. Nghiền clinke và một số phụ gia thành dạng bột min, ta sẽ thu được xi măng.

- Là nguyên liệu trong công nghiệp sản xuất đồ gốm: Trộn đều đất sét, thạch anh và fenpat với nước theo tỷ lệ thích hợp để thành khối dẻo rồi tạo hình. Sau đó mang nung các đồ vật đã tạo hình ở nhiệt độ phù hợp.

- Là thành phần quan trọng để sản xuất thủy tinh:  Trộn đều hỗn hợp cát, đá vôi, soda theo tỉ lệ thích hợp, sau đó mang nung trong lò quay ở nhiệt độ 900 °C thành thủy tinh dạng nhão. Tiếp đến là làm nguội thủy tinh dạng nhão để được thủy tinh dẻo. Và bước cuối cùng là ép hoặc thổi thủy tinh dẻo thành những hình dạng mong muốn.

CaCO3 (t°) → CaO + CO2

CaO + SiO2 (t°) → CaSiO3

Na2CO3 + SiO2  (t°) → Na2SiO3 + CO2

- Thạch anh dùng trong hệ thống lọc nước, xử lí nước tinh khiết.

- Sản xuất Sodium silicat (Na2SiO3) – thành phần chế tạo ra xà phòng và chất nhuộm màu.

- SiO2 dạng cát được sử dụng làm thành phần chính trong đúc cát để sản xuất các chi tiết, vật dụng kim loại vì có điểm nóng chảy cao.


6. Bài tập 

Bài 1: Một loại thủy tinh chịu lực có thành phần theo khối lượng của các oxit như sau: 13% Na2O; 11,7% CaO và 75,3% SiO2. Thành phần của loại thủy tinh này được biểu diễn dưới dạng công thức nào?

Hướng dẫn:

Tỷ lệ số mol của các oxit: nNa2O : nCaO : nSiO2 = 13/62 = 11,7/56 = 75,3/60 = 0,21 : 0,21 : 1,255 = 1:1:6

Vậy công thức của loại thủy tinh này: Na2O.CaO. 6SiO2

Bài 2: Để hòa tan hoàn toàn 24 gam SiO2 cần dùng vừa hết m gam dd HF 25%, sau phản ứng thu được dd X. Giá trị của m là.

Hướng dẫn:

        SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

nSiO2 = 24/60 = 0,4 mol ⇒ nHF = 0,4.4 = 1,6 mol;

⇒ mHF = 1,6.20 = 32 gam ⇒ mdd = 32.100/25 = 128 gam.

Bài 3: Khi cho 14,9 gam hỗn hợp Si, Zn và Fe tác dụng với dung dịch NaOH thu được 6,72 lít khí(đktc). Cũng lượng hỗn hợp đó khi tác dụng với dư dung dịch HCl sinh ra 4,48 lít khí(đktc). Xác định thành phần của hỗn hợp trên.

Hướng dẫn:

Gọi x, y, z lần lượt là số mol của Si, Zn, Fe ta có: 28x + 65y + 56z = 14,9    (1)

Khi cho hh tác dụng với NaOH thì Si và Zn có phản ứng, ta có phương trình hóa học:

        Zn + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2 ↑

        y......................................... y

        Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

        x.................................................... 2x

Ta có: 2x + y = 0,3    (2)

Khi cho hỗn hợp tác dụng với lượng dư dung dịch HCl. Phương trình hóa học:

        Zn + HCl → ZnCl2 + H2

        Fe + HCl → FeCl2 + H2

⇒ y + z = 0,2    (3)

Từ 1, 2, 3 ta có: x = y = z = 0,1

⇒ %m(Si) = (0,1.28.100%)/14,9 = 18,79%

%m(Zn) = (0,1.65.100%)/14,9 = 43,62%

%m(Fe) = 100% - 18,79% - 43,62% =37,59%

ADVERTISEMENT