Điều chế silic trong phòng thí nghiệm

Câu hỏi: Điều chế silic trong phòng thí nghiệm

Trả lời:

- Trong phòng thí nghiệm, Silic được điều chế bằng cách dùng chất khử mạnh như Mg, Al, C khử SiO₂ ở nhiệt độ cao.

SiO₂ + 2Mg →(t^o) 2MgO + Si

Cùng Top lời giải tìm hiểu thêm về silic nhé.

I. Vị trí của silic trong bảng tuần hoàn

Trong bảng tuần hoàn silic ở ô thứ 14, nhóm IVA, chu kì 3. Cấu hình electron: 1s²2s²2p⁶3s²3p²

II. Tính chất vật lý của silic

- Có các dạng thù hình là silic tinh thể và silic vô định hình

+ Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, có ánh kim và có tính bán dẫn

+ Silic vô định hình là chất bột màu nâu

III. Tính chất hóa 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.

1. Tính khử

- Tác dụng với phi kim:                      

Si + 2F₂ → SiF₄ (phản ứng xảy ra ở nhiệt độ thường)

Si + 2O₂ → SiO₂ (400 - 600^oC)

- 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. Tính oxi hóa

Si tác dụng được với nhiều kim loại ở nhiệt độ cao → silixua kim loại.      

2Mg + Si → Mg₂Si

IV. Trạng thái tự nhiên của silic

- Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai sau oxi, chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ Trái Đất.

- Trong tự nhiên chỉ gặp silic dưới dạng các hợp chất, chủ yếu là cát (SiO₂), các khoáng vật silicat và aluminosilicat như: cao lanh (Al₂O₃.2SiO₂.2H₂O), xecpentin (3MgO.2SiO₂.2H₂O), ...

- Silic còn có trong cơ thể động vật, thực vật với lượng nhỏ và có vai trò đáng kể trong hoạt động của thế giới hữu sinh.

V. Điều chế silic

1. Trong phòng thí nghiệm

SiO₂ + 2Mg →(t^o) 2MgO + Si   (900^oC)

2. Trong công nghiệp        

SiO₂  +  2C  →(t^o) 2CO + Si  (1800^oC)

VI. Các hợp chất của silic

1. Silic đioxit

- SiO₂ là chất ở dạng tinh thể.

- Tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan dễ trong kiềm nóng chảy.

SiO₂ + NaOH  →(t^o) Na₂SiO₃ + H₂O

- Tan được trong axit HF.

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

- Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh.

2. Axit silixic H₂SiO₃ 

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

H₂SiO₃ → H₂O + SiO₂ (t^o)

- 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

3. 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

VI. Bài tập vận dụng

Câu 1: Silic đioxit là chất ở dạng: 

A. Vô định hình

B. Tinh thể nguyên tử

C. Tinh thể phân tử

D. Tinh thể ion

Câu 2: Si tác dụng với chất nào sau đây ở nhiệt độ thường?

A. F₂

B. O₂

C. H₂

D. Mg

Câu 3: Si và C là hai nguyên tố thuộc cùng một chu kì, nhưng oxit của chúng là SiO₂ và CO₂ lại có nhiều tính chất vật lí khác nhau là do: 

A. Si thuộc chu kì 3 → có thêm phân lớp d

B. Do MSiO₂ > MCO₂

C. Dạng tinh thể khác nhau

D. Tất cả đều đúng

Câu 4: Axit H₂SiO₃ dễ tan trong dung dịch kiềm tạo muối Silicat, chỉ có Silicat kim loại kiềm tan được trong nước, dung dịch đậm đặc của những chất nào sau đây được gọi là thủy tinh lỏng? 

A. Na₂SiO₃, K₂SiO₃

B. Na₂SiO₃, CaSiO₃

C. K₂SiO₃, BaSiO₃

D. CaSiO₃, BaSiO₃

Câu 5: Phản ứng nào sau đây là sai? 

A. SiO₂ + 2C → 2CO + Si

B. SiO₂ + 4HCl →  SiCl₄ + 2H₂O

C. SiO₂ + 4HF →  SiF₄ + 2H₂O

D. SiO₂ + 2Mg  →  2MgO + Si