Hoá học 11 Bài 17: Silic và hợp chất của silic

Nội dung bài học Silic và hợp chất của silic chủ yếu tìm hiểu Vị trí của silic trong bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học, cấu hình electron nguyên tử; Tính chất vật lí (dạng thù hình, cấu trúc tinh thể, màu sắc, chất bán dẫn), trạng thái tự nhiên, ứng dụng (trong kĩ thuật điện), điều chế silic (Mg + SiO2); Tính chất hoá học: Là phi kim hoạt động hoá học yếu,  ở nhiệt độ cao tác dụng với nhiều chất (oxi, cacbon, dung dịch NaOH, magie).

Hoá học 11 Bài 17: Silic và hợp chất của silic

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Silic

a. Tính chất vật lí

- Silic gồm có : Silic tinh thể và vô định hình

- Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, ánh kim, có tính bán dẫn, nóng chảy ở 14200C

- Silic vô định hình là chất bột màu nâu

- Silic có tính chất vật lí của nguyên tố nửa kim loại.

b. Tính chất hóa học

- Số oxi hóa của Si giống C: -4, 0, +2, +4

- Vừa có tính khử, vừa có tính oxy hoá.

Tính khử

Tác dụng với phi kim

- Với Flo ở đk thường: Si + 2F2 → SiF4

- Với halogen, O2: ở tO cao

Si + 2Cl2 →  SiCl (đk: 500oC)

Si + O2 →  SiO2

- Với C,N,S: ở to rất cao

Si + C → SiC  (đk: 2000oC)

Tác dụng với hợp chất

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

Tính oxy hoá

Khi tác dụng với kim loại ở tO cao tạo các silixua kim loại

Si + Mg →  Mg2Si (Magie silixua)  (đk: 800 - 900oC)

c. Trạng thái tự nhiên

Hình 1: Tinh thể thạch anh

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

- Trong tự nhiên không có Silic tự do, mà chỉ gặp được ở dạng hợp chất: chủ yếu silic đioxit; các khoáng vật silicat; cao lanh, thạch anh, ...

d. Ứng dụng

Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật

Hình 2: Ứng dụng của Silic

e. Điều chế

Nguyên tắc:

Dùng chất khử mạnh (Mg, Al, C…) khử SiO2 ở t0 cao

SiO2 + 2Mg  →  Si + 2MgO

1.2. Hợp chất của silic

a. Silic đioxít (SiO2)

Tính chất vật lý: Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 1713oC, không tan trong nước.

Tính chất hoá học:

Oxít axít nên tác dụng kiềm đặc nóng hoặc nóng chảy.

SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O.

SiO2 tan được trong HF.

SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

→ Dung dịch HF dùng để khắc chữ và hình trên thuỷ tinh.

b. Axít silixic (H2SiO3)

Kết tủa keo: Không tan trong nước.

Dễ mất nước khi đun nóng: H2SiO3 → SiO2 + H2O

Là axít yếu, yếu hơn cả H2CO3:

Phương trình Na2SiO+ CO+ H2O → H2SiO3 +Na2CO3

c. Muối silicat

Đa số muối silicat không tan.

Chỉ có muối silicat của Kim loại kiềm tan trong H2O.

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Xác định phần trăm khối lượng cacbon, silic trong hỗn hợp

Đun nóng 2,5 gam hỗn hợp gồm silic và cacbon với dung dịch kiềm đặc, nóng thu được 1,4 lít H2(đktc). Thành phần % theo khối lượng của cacbon trong hỗn hợp là :

A. 30,0%.    

B. 65,0%.    

C. 70,0%.    

D. 35,0%.

Hướng dẫn giải

nH2 = 0,0625 mol

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

0,03125    ←    0,0625 (mol)

%mSi = 0,03125.28/2,5.100% = 35%

⇒ % mC = 100% - 35% = 65%

⇒ Đáp án B

2.2. Dạng 2: Xác định thành phần của thủy tinh

Một loại thủy tinh thường chứa 9,62% Na; 8,37% Ca; 35,15% Si còn lại là oxi. Thành phần của thủy tinh dưới dạng oxit là:

A. Na2O.CaO.5SiO2    

B. Na2O.2CaO.5SiO2

C. 2Na2O.CaO.14SiO2    

C. Na2O.CaO.6SiO2

Hướng dẫn giải

Gọi công thức của thủy tinh là: xNa2O.yCaO.zSiO2

nNa : n Ca : n Si = 2x : y : z = (%mNa)/23 = (%mCa)/40= (%mSi)/28 = 2 : 1 : 6

⇒ x : y : z = 1 : 1 : 6

⇒ Đáp án C

2.3. Dạng 3: Xác định thể tích khí thu được

Nung nóng hỗn hợp gồm 3 gam Mg và 3g SiO2, sau đó cho hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH đặc, giả sử hiệu suất đạt 100%. Thể tích khí (đktc) thu được là:

A. 1,12 lít    

B. 2,24 lít    

C. 2,8 lít    

D. 0,56 lít

Hướng dẫn giải

nMg = 0,125 mol; nSiO2 = 0,05 mol

2Mg + SiO2 → 2MgO + Si

0,1 ←    0,05 →     0,05 (mol)

⇒ Mg dư

Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

0,05 →       0,1 (mol)

Vkhí = 0,1.22,4 = 2,24 lít

⇒ Đáp án B

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Một loại thủy tinh chịu lực có thành phần theo khối lượng của các oxit như sau: 13% Na2O; 11,7% CaO và 75,3% SiO2. Thành phần của loại thủy tinh này được biểu diễn dưới dạng công thức nào?

Câu 2: Khi cho 14,9 gam hỗn hợp Si, Zn và Fe tác dụng với dung dịch NaOH thu được 6,72 lít khí(đktc). Cũng lượng hỗn hợp đó khi tác dụng với dư dung dịch HCl sinh ra 4,48 lít khí(đktc). Xác định thành phần của hỗn hợp trên.

Câu 3: Để hòa tan hoàn toàn 24 gam SiO2 cần dùng vừa hết m gam dd HF 25%, sau phản ứng thu được dd X. Giá trị của m là.

Câu 4: Khi cho 7,45 gam hỗn hợp Si, Zn và Fe tác dụng với dung dịch NaOH thu được 3,36 lít khí(đktc). Cũng lượng hỗn hợp đó khi tác dụng với dư dung dịch HCl sinh ra 2,24 lít khí(đktc). Thành phần phần trăm khối lượng Si, Zn và Fe trong hỗn hợp trên lần lượt là?

Câu 5: Đun nóng m gam Silic trong oxi dư thu được 5,34 gam silic đioxit. Giá trị của m?

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Vị trí của Si (z = 14) trong bảng tuần hoàn là

A. Ô 14, chu kỳ 3, nhóm IVA.

B. ô 14, chu kỳ 2, nhóm IVA.

C. Ô 14, chu kỳ 3, nhóm IIA.

D. ô 14, chu kỳ 3, nhóm IVB.

Câu 2: Một loại thủy tinh chịu lực có thành phần theo khối lượng của các oxit như sau: 13% Na2O; 11,7% CaO và 75,3% SiO2. Công thức biểu diễn thành phần của loại thủy tinh này là

A. Na2O.CaO.6SiO2.

B. Na2O.CaO.3SiO2.

C. Na2O.2CaO.6SiO2.

D. Na2O.2CaO.3SiO2

Câu 3: Để điều chế được 12,6 gam Silic ở trong phòng thí nghiệm ta cần dùng bao nhiêu gam Mg, biết H=60%

A. 36       

B. 21,6       

C. 18       

D. 10,8

Câu 4: Trong công nghiệp, để sản xuất được 39,2 tấn silic theo phản ứng: SiO2 +2C −→ Si + 2CO cần dùng bao nhiêu tấn than cốc, biết H = 75%.

A. 33,6       

B. 22,4       

C. 44,8       

D. 59,73

 Để có thể khắc chữ và hình trên thuỷ tinh người ta dùng dung dịch nào dưới đây?

A. dung dịch HCl.

B. dung dịch HBr.

C. dung dịch HI.

D. dung dịch HF.

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Silic và hợp chất của silic Hóa học 11 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

Ngày:20/07/2020 Chia sẻ bởi:Nguyễn Minh Duy

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM