Đăng Nhập      Đăng ký Quên mật khẩu
Chương Trình Hóa Lớp 11
Câu Hỏi Thường Gặp
Cài Đặt Phần Mềm Hỗ Trợ
Giới Thiệu Gói Bài Học
Hướng Dẫn Học Viên
Thông Tin Người Dùng
Họ tên: Khách viếng thăm
Nickname: guest
Trường: N/A
Quận (huyện): N/A
Tỉnh (Thành phố): N/A
Ngày tham gia: 4/28/2017 1:49:25 AM
Dịch Vụ Hỗ Trợ
Thông Tin về Cadasa
Giới thiệu Chương trình Hóa học lớp 11
Bạn cần đăng nhập hệ thống để học hết bài học.
Lệ phí : 6.000 Đồng
Chương III. Nhóm Cacbon - silic
Bài 4. Silic & hợp chất của silic - Công nghiệp silicat
Số phần: 4 phần
Số lần xem tối đa: 6 lần/phần
bai giang hoa hoc 11
Đánh giá bài giảng:

BÀI 4

SILIC & HỢP CHẤT CỦA SILIC – CÔNG NGHIỆP SILICAT

Giáo viên: Thầy Nguyễn Phước Hòa Tân

Giới thiệu:

Mặc dù là nguyên tố có hàm lượng lớn thứ 2 ở trái đất nhưng chúng ta ít được biết đến về tính chất cũng như ứng dụng của silic và hợp chất của chúng.

A. Silic:

_ Silic là nguyên tố thứ hai của nhóm IVA

­_ Silic có 2 dạng thù hình.

_ Tương tự cacbon, silic có các số oxy hóa từ -4, 0, +2 và +4 như thế silic vừa có tính khử vừa có tính oxy hóa nhưng họat động hóa học yếu vì silic cũng là một á kim.

_ Silic được dùng làm chất bán dẫn trong kỹ thuật vô tuyến điện, chế tạo pin mặt trời: biến năng lượng ánh sáng thành điện năng cung cấp cho tàu vũ trụ.

B. Các hợp chất của silic:

_  Silic đioxit SiO2 là oxit axit yếu có thể tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan nhanh trong kiềm nóng chảy hay cacbonat kim lọai kiềm nóng chảy tạo thành silicat kim lọai kiềm tan được trong nước.

Đặc biệt, SiO2 có thể tan được trong dung dịch axit fluoric (HF).

_ axit H2SiO3 yếu hơn cả axit cacbonic (vì khi sục khí CO2 vào dung dịch natrisilicat thì H2CO3 đẩy được H2SiO3 ra khỏi dung dịch natrisilicat), ít tan trong nước, tan trong kiềm nóng.

_ Muối silicat: CChỉ có silicat kim lọai kiềm mới tan được trong nước.

C. Công nghiệp silicat:

Công nghiệp silicat bao gồm những ngành dùng nguyên liệu chính là các hợp chất  thiên nhiên của silic như đất sét, cát và một số ít hóa chất khác để:

- Làm gạch ngói xây dựng.

- Sản xuất đồ gốm, đồ sành sứ.

- Sản xuất thủy tinh.

- Sản xuất cement.


BÀI 4
SILIC & HỢP CHẤT CỦA SILIC – CÔNG NGHIỆP SILICAT

A. SILIC & HỢP CHẤT CỦA SILIC

 I. Silic

- Kí hiệu hóa học Si

- Nguyên tử khối = 28

- Si ở ô 14, chu kì 3, nhóm IVA của bảng tuần hoàn

- Cấu hình electron nguyên tử của Si: 1s22s22p63s23p2

1. Trạng thái tự nhiên của Silic

Silic chiếm gần 29,5% khối lượng vỏ quả đất (chỉ sau oxi) nhưng Silic chỉ tồn tại ở dạng các hợp chất như:

- Đất sét hay cao lanh có công thức: Al2O3.2SiO2.2H2O.

- Cát trắng: SiO2: Silic đioxit và tạp chất …….

- Thạch anh: SiO2 (quartz)

- Serpentin: 3MgO.2SiO2.2H2O

- Fenspat: Na2O.Al2O3.6SiO2

2. Tính chất vật lí

Silic có hai dạng thù hình:

- Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương màu xám, có ánh kim nóng chảy ở 1420oC, có tính bán dẫn, độ dẫn điện tăng theo nhiệt độ.

- Silic vô định hình là chất bột màu xám họat động hóa học mạnh hơn Silic tinh thể.

3. Hoá tính

Tương tự cacbon, silic có các số oxy hóa từ -4, 0, +2 và +4 như thế silic vừa có tính khử vừa có tính oxy hóa nhưng họat động hóa học yếu vì silic cũng là một á kim .

a. Tính khử:

- Ở nhiệt độ cao silic khử Oxi.

- Ở nhiệt độ thường silic khử flo:

- Silic khử H+1 trong dung dịch kiềm:

b. Tính oxy hóa:

- Ở nhiệt độ cao silic oxy hóa H2, các kim lọai như Mg, Fe tạo ra các hợp chất silixua trong đó silic có số oxy hóa -4

4. Ứng dụng và điều chế

a. Ứng dụng:  Silic được dùng làm chất bán dẫn trong kỹ thuật vô tuyến điện, chế tạo pin mặt trời: biến năng lượng ánh sáng thành điện năng cung cấp cho tàu vũ trụ.

Với một tỉ lệ nào đó thêm vào Fe ta được thép ferosilic không tác dụng với dung dịch axit.

b. Điều chế:

- Trong phòng thí nghiệm ta có  thể điều chế Silic bằng cách đốt hỗn hợp bột Mg và cát nghiền mịn.

- Trong công nghiệp silic được điều chế bằng cách dùng than cốc khử SiO2 ở nhiệt độ cao trong lò điện.  

 II. Hợp chất của silic

1. Silic dioxit:   SiO2 = 60

a.Trạng thái thiên nhiên và lí tính

Silic đioxit SiO2 có cấu trúc tinh thể nguyên tử nóng chảy ở 1713oC, là thành phần chính của cát bãi cát trắng bạt ngàn ở bờ biển Việt Nam. Thạch anh là tinh thể SiO2 lớn trong suốt không màu.

b. Hoá tính

- Silic đioxit SiO2 là oxit axit yếu có thể tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan nhanh trong kiềm nóng chảy hay cacbonat kim lọai kiềm nóng chảy tạo thành silicat kim lọai kiềm tan được trong nước:

Đặc biệt: Silic đioxit  tan trong axit flohiđric

- Khi nung SiO2 với oxit bazơ mạnh như CaO ta được CaSiO3 không tan

Đặc biệt, SiO2 có thể tan được trong dung dịch axit fluoric (HF).

Không thể dùng bình thủy tinh để chứa dung dịch kiềm đặc hay dung dịch HF và ta có thể dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh vì SiO2 là thành phần chính của thủy tinh.

- Silic dioxit không phản ứng với nước tạo thành dung dịch axit như CO2.

c. Ứng dụng

SiO2 là nguyên liệu chính để sản xuất thủy tinh, chế tạo đồng hồ quartz, sản xuất Si làm chất bán dẫn trong kĩ thuật truyền thanh, truyền hình, điện thoại di động, v.v….

 2. Axit silicic và muối silicat

a. Axit silicic:   H2SiO3

- Axit silicic nguyên chất ở dạng kết tủa keo, không tan trong nước, khi đun nóng bị phân hủy tạo thành SiO2 và H2O:

Khi sấy khô H2SiO3 bị mất nước một phần, tạo thành chất xốp gọi là silicagen. Silicagen là chất hút ẩm và hấp phụ được nhiều chất.

- Axit silicic dễ tan trong dung dịch kiềm tạo thành dung dịch muối silicat của kim lọai kiềm:

Tuy nhiên tính axit của H2SiO3 yếu hơn cả axit cacbonic,vì khi sục khí CO2 vào dung dịch natrisilicat thì H2CO3 đẩy được H2SiO3 ra khỏi dung dịch natrisilicat:

b. Muối silicat

Chỉ có silicat kim lọai kiềm mới tan được trong nước.

Dung dịch của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng. Vải hoặc gỗ thấm thủy tinh lỏng sẽ khó bị cháy. Thủy tinh lỏng là nguyên liệu để chế tạo keo dán thủy tinh và sành sứ.

Ở trong dung dịch muối silicat kim lọai kiềm bị thủy phân mạnh tái tạo dung dịch kiềm:

B. SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHIỆP SILICAT

Công nghiệp silicat bao gồm những ngành dùng nguyên liệu chính là các hợp chất  thiên nhiên của silic như đất sét, cát và một số ít hóa chất khác để:

- Làm gạch ngói xây dựng.

- Sản xuất đồ gốm, đồ sành sứ.

- Sản xuất thủy tinh.

- Sản xuất cement.

I. Đồ gốm

Đồ gốm là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét (cao lanh). Tùy theo công dụng, người ta phân biệt gốm xây dựng, vật liệu chịu lửa, gốm kĩ thuật và gốm xây dựng.

1. Làm gạch ngói

Nếu làm gạch ngói ta chỉ cần nhào đất sét với một ít cát và nước để được hỗn hợp dẻo rồi đóng khuôn, đem phơi khô rồi nung bằng than, hay củi trong lò nung ở 900-1000oC, qua hai, ba ngày sẽ được gạch, ngói. Màu đỏ của gạch ngói chính là màu của Fe2O3 có lẫn trong nguyên liệu.

2. Gạch chịu lửa được dùng để lót các lò cao, lò luyện thép, nhôm, lò nấu thủy tinh. Có hai loại gạch chịu lửa chính là gạch đinat và gạch samot:

 a. Gạch đinat:

  - Thành phần %SiO2 = 93 – 96%. %CaO và đất sét = 4 – 7%

  - Nhiệt độ lò nung 1300- 1400oC.

  - Nhiệt độ chịu lửa: 1690 – 1720oC

 b. Gạch samôt

   - Bột samôt và đất sét nhào với nước (Bột samôt là đất sét nung ở nhiệt độ rất cao rồi nghiền mịn).

   - Nhiệt độ lò nung 1300- 1400oC.

   - Nhiệt độ chịu lửa trên 1500oC.

 3.  Sản xuất đồ gốm, sứ và men

  + Nguyên liệu và nhiên liệu:

 Nguyên liệu chính là đất sét và một số oxit hay muối kim loại để làm nước men.

 Nhiên liệu là chất đốt (củi, than).

II. Sản xuất cement

1. Nguyên liệu và nhiên liệu chính

- Đá vôi, đất sét, oxit sắt, đá thạch cao ( CaSO4.2H2O )

- Nhiên liệu: Chất đốt như than củi, than đá, lò điện…

Công thức cement có thể viết SiO2.3CaO trộn với Al2O3.3CaO hay Ca3SiO5 trộn với Ca3(AlO3)2

2. Quá trình đông cứng của xi măng

Trong xây dựng, cement hay  hỗn hợp xi măng với cát hay bê tông là hỗn hợp xi măng, cát, sạn được nhào với nước sau vài giờ thì xi măng đông cứng kết hợp cát  hay cát, sạn thành khối rắn. Quá trình đông cứng của xi măng là sự kết hợp giữa các thành phần có trong xi măng với nước tạo nên những tinh thể hydrat hóa đan xen vào nhau thành khối cứng và bền:

     SiO2.3CaO  +  5H2O   →  Ca2SiO4.H2O  +  Ca(OH)2

     Al2O3.3CaO  +  6H2O  →   Ca3(AlO3)2.6H2O

     SiO2.2CaO   + 4H2O   → Ca2SiO4.4H2O

Hiện nay người còn sản xuất nhiều lọai xi măng khác nhau đáp ứng từng yêu cầu sử dụng.

III. Sản xuất thủy tinh

1. Nguyên liệu và nhiên liệu chính

- Cát trắng (cát thạch anh), đá vôi và xô đa (Na2CO3)

- Chất đốt.

2. Các công đoạn chính

- Trộn hỗn hợp cát, đá vôi, xô đa

- Nung hỗn hợp trong lò nung ở nhiệt độ khoảng 1400oC ta được thủy tinh ở dạng nhão.

Như vậy thành phần chính của thủy tinh là CaSiO3 và Na2SiO3 và thực tế thủy tinh có tác dụng như một oxit kép nên ta viết công thức của thuỷ tinh thường là Na2O.CaO.6SiO2       

- Khi thủy tinh còn nóng ở dạng dẻo, ta có thể thổi thủy tinh vào khuôn như thổi bong bóng xà phòng hay ép thành tấm.

3. Một số loại thủy tinh khác

- Nếu thay Na2CO3 bằng K2CO3 thì được thủy tinh kali có nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn nên được làm dụng cụ thí nghiệm.

- Thủy tinh chứa nhiều oxit chì dễ nóng chảy và trong suốt được gọi là thủy tinh pha lê được dùng làm lăng kính, thấu kính.

- Thủy tinh thạch anh tức là thủy tinh tạo bởi SiO2 tinh khiết nóng chảy,  lọai thủy tinh này có nhiệt độ nóng chảy cao, hệ số giãn nở bé nên không bị nức khi làm lạnh đột ngột. Thủy tinh thạch anh để tia cực tím đi qua nên được dùng làm bóng đèn phát tia cực tím.

- Khi cho thêm một số oxit kim lọai vào thì thủy tinh có màu khác nhau.

Thí dụ: nếu thêm crom oxit (Cr2O3) thì thủy tinh có màu lục thêm coban oxit thì thủy tinh có màu xanh nước biển….


Mời bạn nhấn vào link dưới đây để làm bài kiểm tra:

Bài kiểm tra - Silic và hợp chất của Silic. Công nghiệp Silicat - Đề số 1
Ý kiến và trao đổi về bài giảng
Mã xác nhận:
 


Chưa có ý kiến về nội dung này.