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+2HCI==HSiO3 J + 2NaCI
Na2SiO3+2CO+H2O==HSiO3 J +NahCO
NQSiO3+2SQ+H2O==HSiQ J +Na2SO
Na2SiO3+2CH3COOH==2HSiO3J+2CH3COONa
N@SiO3+2NHCI+2H2O==HSiO3 J + 2NH •H 2O+2NaCI
3Na2SiO3+2AICI 3+6H2O==3H2SiO3 J +6NaCI
Na2SiO3+2NaHCO3==2HSiO3J+2Na2CO3
二、实验研究
－10 －12
1.硅酸是二元弱酸（K i= 2X10 , K2= 1X10 ），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（HSiO4）,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（HHSi 2O7）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）、H2SO, H2CQ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（NHCL,A LCL3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SiO 32「只能水解，而碳酸氢钠里的HCO「既能水解又能电离：
SiO32一+ H2O= HSiO3「+ OH?
KH= 1 • 0X1 0^2
HSQ3「+ H2O= HaSiO s + OH
一3
KH = 5 • 0X10
HCO 一+ HO= H2CO + OH
一8
KH = 2 • 3X10
一 + 2-
HCO + HO= H s O + CQ
K z= 5. 6X1 0
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（HCI, H2SQ SO, CO, NHCI, A LCI3等）待红色消失或接近消失时，迅速形成透明果冻状硅酸凝胶。

这种方法操作简单，迅速准确，现象明显，效果好。