Получение кремния (слайд 13)

- Способы получения кремния основаны в основном на восстановлении оксида кремния (IV) сильными восстановителями – активными металлами (Mg, Al) и углеродом. Сначала получают чистый кремний, достаточно смешать песок с углем и нагреть до 1800⁰ .

Лабораторный способ: SiO₂ + 2Mg = 2MgO + Si 1900^oC Промышленный способ:     SiCl₄ + 2Zn = 2ZnCl2 + S       SiO₂ + 2C = 2CO + Si              

6. Химические свойства (слайд 14) Химические свойства кремния мы рассмотрим по следующей схеме:

а ) кремний - восстановитель

Все реакции протекают при нагревании!

1. В/д с кислородом

Si + O₂ = SiO₂ (оксид кремния (IV))

Si⁰ – 4e^- = Si⁺⁴ восстановитель

O₂ + 4e^- = 2O^-2 окислитель

1. В/д с галогенами

Si + 2Cl₂ = SiCl₄ (хлорид кремния)

1. В/д с неМе

Si + 2S = SiS₂ (сульфид кремния)

2000⁰C

 Si + C = Si⁺⁴C^-4

(карбид кремния или карборунд, по твёрдости близок к алмазу)

1. В/д со сложными в-вами

Si + 2H₂O(пар) = SiO₂ + H₂

Si + 2NaOH(конц.) + H₂O = Na₂SiO₃ + 2H₂

б) кремний – окислитель

1.В/д с Ме

Si + 2Ca = Ca₂Si (силицид кальция)

2Mg + Si= Mg₂Si (силицид магния)

Вывод: свойства кремния и углерода похожи. Оба неметалла взаимодействуют с кислородом, галогенами, серой, металлами. Но в отличие от углерода кремний напрямую не соединяется с водородом. Si+ H₂ /₌

Применение • Полупроводниковые материалы • Кислотоупорные сплавы • Затачивание резцов металлорежущих станков • Шлифовка драгоценных камней • Производство стекла и цемента • Силикатная промышленность (керамика, кирпич, фарфор, фаянс)

 

Соединения кремния

Свойства кремнезёма

Учитель подробно рассматривает свойства оксида кремния (IV) и проводит сравнительный анализ двух оксидов – SiO ₂ и CO ₂. результаты обсуждения в виде таблицы выводятся на экран.

Обратите внимание на одно важное свойство оксида кремния:

SiO₂ + 4HF = 2H₂O + SiF₄

Оксид кремния входит в состав стекла, поэтому плавиковую кислоту нельзя хранить в стеклянной посуде.

Вывод: физические свойства оксидов резко отличаются, т.к. они образуют разные кристаллические решётки – молекулярную (CO₂) и атомную (SiO₂), но химические свойства схожи. Отличие состоит в различном отношении к воде.

I. SiO₂ - оксид кремния (IV), песок, кварц, кремень – нерастворимое в воде твердое вещество, очень тугоплавкое, t_пл. =1700⁰ С. Атомная кристаллическая решетка.

Кварц – белый – горный хрусталь – поделочный камень;

Молочный, серый, дымчатый – опал, агат, яшма, халцедон

Кремень – имеет очень острые края; в древности изготавливали орудия труда и оружие.

Химические свойства: SiO₂ - кислотный оксид

Это кислотный оксид, а для таких оксидов характерно взаимодействие с водой, основным оксидом и щелочью, но

1.)В/д с водой

 SiO ₂ + H ₂ O не взаимодействует    

При сплавлении взаимодействует с основными оксидами, щелочами, а также с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов с образованием солей — силикатов:

2. В/д с оксидами

SiO₂ + CaO → CaSiO₃  

3.В/д с щелочами

 SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

4. В/д с карбонатами щелочных и щелочноземельных металлов с образованием солей — силикатов:

 

SiO₂ + CaCO₃ → CaSiO₃ + CO₂        

SiO₂ + K₂CO₃ → K₂SiO₃ + CO₂

Окислительно — восстановительные реакции

Взаимодействие с металлами

При температуре выше 1000 °С реагирует с активными металлами,
при этом образуется кремний:  

SiO₂ + 2Mg → Si + 2MgO

II. H₂SiO_{3 –} кремниевая кислота.

Оксид кремния – песок, нерастворимый в воде. Следовательно, получить кремниевую кислоту растворением ее соответствующего оксида в воде невозможно. Ставится проблемный вопрос: «Как получить кремниевую кислоту?» H₂SiO₃ — очень слабая (слабее угольной), непрочная, в воде малорастворима (образует коллоидный раствор).

-кремниевая кислота H ₂ SiO ₃ -единственная нерастворимая неорганическая кислота, - двухосновная, - слабая H₂SiO_{3 =} H₂O +SiO₂

При высыхании образует силикагель, используемый в качестве адсорбента.

Получить кремниевую кислоту можно только из её солей.

Проведение лабораторного опыта и составление уравнения реакции получения кремниевой кислоты (самостоятельно, на доске)

Лабораторный опыт:

Качественные реакции на силикат-ион (Повторение ТБ).

Ход работы: Обнаружение силикат-иона. В пробирку налейте 1 мл силиката натрия прилейте по каплям раствор соляной кислоты. Что наблюдаете? Сделайте вывод о способе обнаружения силикат-ионов?  

1. Na₂SiO₃ + 2HCl = 2NaCl + H₂SiO₃

SiO₃^2- + 2Н⁺ = H₂SiO₃

2.При нагревании разлагается:

H₂SiO₃ –^t°→ H₂O + SiO₂

Силан SiH ₄ (слайд 17)

-Силан получают косвенно, действуя на силициды металлов водой или кислотами:

Mg₂Si + 4H₂O = 2Mg(OH)₂ + SiH₄

Силан – бесцветный газ, самовоспламеняющийся на воздухе и сгорающий с образованием оксида кремния и воды:

SiH₄ + 2O₂ = SiO2 + 2H₂O