制备硅酸的试验研究.doc

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制备硅酸的试验研究

制备硅酸的实验研究 一、实验方法 制备硅酸溶胶 向盛有适量1mol·L-1稀盐酸的试管里,逐滴加入适量饱和硅酸钠溶液,用力振荡,即得到无色透明硅酸溶胶。 制备硅酸凝胶 向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里,逐滴加入几滴浓盐酸,振荡,静置,即得到无色透明果冻状硅酸凝胶。 向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里,慢慢通入二氧化碳或二氧化硫气体,一会儿可得到无色透明果冻状硅酸凝胶。 向试管里注入半试管水,通1min~2min二氧化硫气体,直至饱和,配成亚硫酸溶液备用。 向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里,滴入几滴酚酞试液,溶液呈红色,然后逐滴加入亚硫酸,振荡,待红色消失或接近消失时,迅速形成透明果冻状硅酸凝胶。 向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里,滴入几滴酚酞试液,溶液呈红色,然后逐滴加入稀盐酸,振荡,至红色退到接近无色时,静置一会儿,即形成透明的硅酸凝胶。 向盛有少量饱和硅酸钠溶液的试管里,加入氯化铵的浓溶液,可以立即得到白色的硅酸凝胶。 向盛有少量饱和硅酸钠的试管里,加入氯化铝的浓溶液,可以立即得到白色的硅酸沉淀。 试管里盛有少量饱和碳酸氢钠溶液,滴入几滴酚酞试液作指示剂,溶液呈无色,然后逐滴加入硅酸钠溶液至混合液呈红色,同样析出硅酸沉淀。 3.有关化学反应方程式? Na2SiO3+2HCl==H2SiO3↓+2NaCl Na2SiO3+2CO2+H2O==H2SiO3↓+Na2CO3 Na2SiO3+2SO2+H2O==H2SiO3↓+Na2SO3 Na2SiO3+2CH3COOH==H2SiO3↓+2CH3COONa Na2SiO3+2NH4Cl+2H2O==H2SiO3↓+2NH3·H2O+2NaCl 3Na2SiO3+2AlCl3+6H2O==3H2SiO3↓+6NaCl Na2SiO3+2NaHCO3==H2SiO3↓+2Na2CO3 二、实验研究 1.硅酸是二元弱酸(K1=2×10-10,K2=1×10-12),酸性比碳酸还要弱。在可溶性的硅酸?盐(硅酸钠、硅酸钾)溶液里加入强酸(盐酸、硫酸等)可得到硅酸。制备硅酸的反应比较复杂,反应先生成正硅酸(H4SiO4),然后转化为硅酸溶胶,若硅酸溶胶浓度大,可在一定条件下转化为硅酸凝胶。硅酸脱水可生成焦硅酸(H6Si2O7)及其他多硅酸。 将硅酸凝胶脱水(加热),可得到白色透明的多孔性固体硅胶。硅胶对极性物质有较强的吸附作用,常用作干燥剂和吸附剂,也可作为催化剂的载体。 2.硅酸钠与盐酸反应可能出现三种情况:(1)形成稳定的溶胶;(2)形成不稳定的溶胶;(3)生成凝胶沉淀。在实验过程中溶液的浓度、温度、反应混合溶液的酸碱度(pH)、试剂添加的顺序等,对产物都有很大的影响。 3.反应混合溶液的酸碱度(pH)对产物的影响都很大,经实验研究有下列规律: (1)当混合溶液的pH为3~5时,可得到是室温下稳定的硅酸溶胶;加热该硅酸溶胶也不易凝聚,难以形成硅酸凝胶。如果再缓慢继续向该溶液里加入硅酸钠溶液,当pH调到约为8~9时,则有白色胶状硅酸凝胶沉淀。 (2)当混合溶液的pH为6~7时,可以得到不稳定的硅酸溶胶。用这种硅酸溶胶做丁达尔胶体实验,现象很明显。将该硅酸胶体稍稍加热,就会立即得到白色胶状硅酸凝胶沉淀。 (3)当混合溶液的pH为8~9时,迅速生成稳定的硅酸溶胶,这种溶胶迅速凝聚,很快将整个混合物凝结成一种果冻的胶状物质。 (4)硅酸钠是强碱弱酸盐,它能与强酸(盐酸、硫酸)、H2SO3,H2CO3等反应,生成酸性更弱的硅酸。硅酸钠溶液显强碱性,它也能与显酸性的盐(NH4CL,ALCL3等)溶液发生水解反应,生成硅酸沉淀。 硅酸钠、碳酸氢钠溶液都显碱性,它们之间也能反应生成硅酸沉淀,这是因为硅酸钠溶液里的SiO32-只能水解,而碳酸氢钠里的HCO3-既能水解又能电离: SiO32-+H2O=HSiO3-+OH-? KH1=1.0×10-2 HSiO3-+H2O=H2SiO3+OH- KH2=5.0×10-3 HCO3-+H2O=H2CO3+OH- KH2=2.3×10-8 HCO3-+H2O=H3O++CO32- K2=5.6×10-11 硅酸根离子的水解程度比碳酸氢根的水解程度大得多,硅酸根水解生成的氢氧根离子抑制了碳酸氢根的水解,迫使碳酸氢根电离,从而促进了硅酸钠和碳酸氢钠溶液反应,生成了硅酸沉淀。 (5)在制备硅酸溶胶、凝胶时可以不断准确控制好溶液的酸碱度(pH),以生成溶胶或生成硅酸凝胶。通常是先制备稳定的硅酸溶胶(pH为3~5),再逐滴加入少量硅酸钠溶液,制备不稳定的硅酸胶体(pH为6~7),稍稍加热,或再加入几滴硅酸钠溶液,就会立即转化为硅酸溶胶。 若要制备硅酸凝胶,可在硅酸钠溶液里加1滴~2滴酚酞溶液,溶液显红色,然后加入酸性物质(HC,H2SO4,SO2,CO2,NH4

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