Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc

Tải xuống 10 2.1 K 7

Tailieumoi.vn sưu tầm và biên soạn chuyên đề Silic và hợp chất của silic gồm đầy đủ lý thuyết, các dạng bài tập chọn lọc và ví dụ minh họa từ cơ bản đến nâng cao giúp học sinh ôn luyện kiến thức, biết cách làm bài tập môn Hóa học 11.

Chuyên đề Silic và hợp chất của silic

I. LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM

Silic

Nguyên tố Si thuộc nhóm IVA dưới cacbon.

Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2022 hay, chọn lọc (ảnh 1)

Khác với cacbon, silic có tính bán dẫn.

Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2022 hay, chọn lọc (ảnh 2)

Silic vô định hình có khả năng phản ứng cao hơn silic tinh thể do bề mặt tiếp xúc lớn hơn.

1. Tính chất vật lí

Silic có hai dạng thù hình:

  • Silic vô định hình: là chất bột màu nâu, không tan trong nước nhưng tan trong kim loại nóng chảy.
  • Silic tinh thể: có màu xám, có ánh kim, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn.

 

Nhiệt độ sôi và nhiệt độ nóng chảy cao (giống C).

2. Tính chất hóa học

 

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

Silic vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa.

Chú ý: Trong đó, số oxi hóa +2 ít đặc trưng.

a. Tính khử

  • Tác dụng với phi kim:

Silic tác dụng với flo ở nhiệt độ thường: Si+2F2SiF4 .

Silic tác dụng với halogen, O2 ở nhiệt độ cao.

Silic tác dụng với C, N, S ở nhiệt độ rất cao.

 

 

Ví dụ.Si+2Cl2500°CSiCl4Si+O2600°CSiO2Si+C2000°CSiC

  • Tác dụng với hợp chất:

Si tan dễ dàng trong dung dịch kiềm H2

Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2

b. Tính oxi hóa

 

Khi tác dụng với kim loại ở nhiệt độ cao tạo các silixua kim loại.

So sánh tính chất hóa học của cacbon và silic:

  • Giống nhau: thể hiện tính khử và tính oxi hóa.
  • Khác nhau: Si có thể tan trong dung dịch kiềm, Si là phi kim hoạt động yếu hơn cacbon.

3. Trạng thái tự nhiên

 

Theo khối lượng, silic chiếm 29,5% vỏ Trái Đất, là nguyên tố phổ biến thứ hai sau oxi.

 

Silic đơn chất không tìm thấy trong tự nhiên. Nó tồn tại ở dạng hợp chất thường xuất hiện trong các oxit và silicat.

4. Ứng dụng

 

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

 

5. Điều chế

 

Dùng các chất khử mạnh như Mg, Al, C để khửSiO2  ở nhiệt độ cao.

Ví dụ: SiO2+2Mgt°Si+2MgO

Hợp chất của silic

 

1. Silic đioxit (SiO2)

 

a. Tính chất vật lí

 

SiO2 là chất ở dạng tinh thể, không tan trong nước, nóng chảy ở 1713°C  .

Trong tự nhiên SiO2  chủ yếu tồn tại ở dạng khoáng vật thạch anh và cát.

  • Thạch anh ở dạng tinh thể lớn không màu trong suốt.

Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2022 hay, chọn lọc (ảnh 3)

  • Cát SiO2  có lẫn nhiều tạp chất.

b. Tính chất hóa học

 

SiO2 là một oxit axit, nó chỉ tác dụng với kiềm đặc, nóng hoặc nóng chảy.

SiO2 tan được trong dung dịch HF.

Ví dụ: SiO2+2NaOHnct°Na2SiO3+H2O

 

Ví dụ: SiO2+4HFSiF4+2H2O

Dùng dung dịch HF để khắc chữ và hình lên thủy tinh.

2. Axit silixic (H2SiO3)

 

Là chất kết tủa keo, không tan trong nước.

Dễ mất nước khi đun nóng.

Là axit yếu, yếu hơn cả H2CO3  .

Ví dụ: H2SiO3t°SiO2+H2O

Ví dụ:

 Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3

3. Muối silicat

 

Đa số muối silicat không tan.

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

Chú ý: Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3  và K2SiO3  được gọi là thủy tinh lỏng.

 

HỆ THỐNG HÓA KIẾN THỨC

SILIC VÀ HỢP CHẤT

1. Silic

a. Dạng thù hình:

+ Silic tinh thể.

+ Silic vô định hình.

b. Tính chất hóa học:

+ Các trạng thái oxi hóa: -4, 0, +2 và +4.

+ Tính oxi hóa: Tác dụng với kim loại:

+ Tính khử:

  • Tác dụng với kim loại:

Ví dụ:Si+2Mg800900°CMg2Si

  • Tác dụng với flo ở nhiệt độ thường:
  • Tác dụng với phi kim khá: nhiệt độ cao

Ví dụ: Si+O2600°CSiO2

  • Tác dụng với hợp chất: Si+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2

2. Silic đioxit (SiO2)

a. Tính chất vật lí:

SiO2 là chất ở dạng tinh thể, không tan trong nước, nóng chảy ở 1713°C .

b. Tính chất hóa học

+ SiO2 là oxit axit, chỉ tác dụng với kiềm đặc, nóng hoặc nóng chảy.

Ví dụ: SiO2+2NaOHnong chayt°Na2SiO3+H2O

+ Tác dụng với HF: SiO2+4HFSiF4+2H2O .

Dùng HF để khắc chữ lên thủy tinh.

3. Axit silixic

Tính chất hóa học: Là axit yếu, yếu hơn cả  H2CO3 Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3 .

4. Muối silicat

Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân: Na2SiO3+2H2O2NaOH+H2SiO3

II. CÁC DẠNG BÀI TẬP

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về tính chất vật lí, hóa học, ứng dụng của silic và hợp chất

Kiểu hỏi 1: Câu hỏi về tính chất vật lí, ứng dụng của silic và hợp chất

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1. Silic có những dạng thù hình nào?

A. Silic vô định hình, silic tinh thể.                       

B. Kim cương, silic vô định hình.                          

C. Silic tinh thể, than chì.                                      

D. Silic vô định hình, than xương, than cốc.

Hướng dẫn giải

Silic có hai dạng thù hình:

  • Silic vô định hình: là chất bột màu nâu, không tan trong nước nhưng tan trong kim loại nóng chảy.
  • Silic tinh thể: có màu xám, có ánh kim, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn.

Chọn A.

Ví dụ 2. Thủy tinh có cấu trúc vô định hình. Tính chất nào sau đây không phải của thủy tinh?

A. Cho ánh sáng mặt trời đi qua nhưng giữ lại những bức xạ hồng ngoại.     

B. Không có điểm nóng chảy cố định.                   

C. Có tính dẻo.            

D. Trong suốt.

Hướng dẫn giải

Thủy tinh cho ánh sáng mặt trời đi qua nhưng giữ lại những bức xạ hồng ngoại  A đúng.

Thủy tinh không phải là chất có cấu trúc tinh thể mà là chất vô định hình, nên không có nhiệt độ nóng chảy xác định  B đúng.

Thủy tinh có tính trong suốt  D đúng.

Chọn C.

Kiểu hỏi 2: Câu hỏi về tính chất hóa học của silic và hợp chất

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1. Silic phản ứng với dãy chất:

A. CuSO4,SiO2,H2SO4  loãng.    

B. F2,Mg,NaOH               

C. HCl,FeNO33,CH3COOH  

D. Na2SiO3,Na3PO4,NaCl

Hướng dẫn giải

Silic phản ứng được với F2,Mg,NaOH .

Phương trình hóa học:

 Si+2F2SiF4Si+2Mgt°Mg2SiSi+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2

Chọn B.

Ví dụ 2. Dãy chuyển hóa nào sau đây đúng với tính chất hóa học của Si và hợp chất của Si?

A.    SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2Si    

B.    SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2NaHSiO3                                   

C.    SiNaHSiO3H2SiO3SiO2Si       

D.    SiSiH4SiO2NaHSiO3SiO2

Hướng dẫn giải

Dãy chuyển hóa đúng là: SiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2Si

Phương trình hóa học:

SiO2+2NaOHnct°Na2SiO3+H2ONa2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3H2SiO3t°H2O+SiO2SiO2+2Mgt°2MgO+Si

Chọn A.

III. Bài tập tự luyện dạng 1

Bài tập cơ bản

Câu 1: Nguyên tố phổ biến thứ hai ở vỏ trái đất là:

A. oxi.                           B. cacbon.

C. sắt.                           D. silic.

Câu 2: Công nghiệp silicat là ngành công nghiệp chế biến các hợp chất của silic. Trong các ngành sản xuất sau đây, ngành không thuộc về công nghiệp silicat là:

A. sản xuất đồ gốm (gạch, ngói, sành, sứ).  

B. sản xuất xi măng.         

C. sản xuất thủy tinh.  

D. sản xuất thủy tinh hữu cơ.

Câu 3: Ở nhiệt độ thường, silic tác dụng với:

A. O2                      B. F2

C. Cl                    D.  Br2

Câu 4: Phản ứng dùng để khắc hình, khắc chữ lên thủy tinh là phản ứng giữa SiO2  với:

A. H2SO4                     B. HCl.

C.   HNO3                     D. HF.

Câu 5: Cho các nhận xét sau:

(1)   Silic vừa thể hiện tính khử vừa thể hiện tính oxi hóa.

(2)   Trong công nghiệp, silic được điều chế bằng cách đốt cháy hỗn hợp gồm bột Mg và cát nghiền mịn.

(3)   SiO2  là một oxit axit, tan được trong nước tạo ra axit silixic.

(4)   Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn trong kĩ thuật vô tuyến và điện tử.

(5)   Axit silixic có tính axit yếu hơn axit cacboxilic.

Số nhận xét đúng là:

A. 1.                             B. 2.

C. 3.                             D. 4.

Câu 6: Phát biểu nào sau đây sai?

A. Tất cả các muối silicat đều không tan (trừ muối của kim loại kiềm, muối amoni).    

B. Silicagen là axit silixic mất nước một phần.     

C. Axit silixic là axit yếu nhưng mạnh hơn axit cacbonic.                              

D. Tất cả muối silicar của kim loại kiềm đều bị thủy phân mạnh.

Câu 7: Silic đioxit không tan được trong dung dịch:

A. dung dịch HCl.  

B. dung dịch HF.              

C. dung dịch NaOH đặc, nóng.    

D. NaOH nóng chảy.

Câu 8: Cacbon và silic đều có tính chất nào giống nhau?

A. Phản ứng với oxi và hiđro.  

B. Có tính khử mạnh.       

C. Có tính oxi hóa.  

D. Có tính khử và tính oxi hóa.

Câu 9: Dãy gồm các chất đều có thể tác dụng với và  là:

A. H2O , dung dịch NaOH.    

B. KOH nóng chảy và NaOH nóng chảy.     

C. HF và nước vôi trong.      

D. HCl và CaOH2  nóng chảy.

Bài tập nâng cao

Câu 10: Trong các phản ứng hóa học sau, phản ứng sai là:

A. SiO2+4HFSiF4+2H2O  

B. SiO2+4HClSiCl4+2H2O      

C. SiO2+2Ct°Si+2CO     

D.  SiO2+2Mgt°2MgO+Si

Câu 11: Cho các chất sau: CO,CO2,SO2,NO,NO2,Cl2,SiO2,H2S,NH3 . Lần lượt dẫn chúng qua dung dịch BaOH2  thì xảy ra bao nhiêu phản ứng và bao nhiêu phản ứng oxi hóa – khử?

A. 5 phản ứng và 2 phản ứng oxi hóa – khử.         

B. 6 phản ứng và 3 phản ứng oxi hóa – khử.         

C. 4 phản ứng và không có phản ứng oxi hóa – khử.                                      

D. 6 phản ứng và 2 phản ứng oxi hóa – khử.

Câu 12: Viết phương trình hóa học hoàn thành dãy chuyển hóa sau:

SiSiO2Na2SiO3H2SiO3SiO2Si

Dạng 2: Bài tập định lượng về silic, hợp chất và các chất liên quan

Bài toán 1: Bài tập về tính chất hóa học của silic và hợp chất

      Phương pháp giải

 

Ví dụ. Để hòa tan hoàn toàn 24 gam SiO2  cần dùng vừa hết m gam dung dịch HF 25%, sau phản ứng thu được dung dịch X. Tính m.

Hướng dẫn giải

Ta có: nSiO2=0,4mol

Viết phương trình hóa học và tính toán theo phương trình.

 

 

Tính toán theo yêu cầu của đề bài.

Phương trình hóa học:

SiO2+4HFSiF4+2H2O0,4    1,6                                                        mol

mHF=1,6.20=32gam

Khối lượng dung dịch HF 25% cần dùng là:

mddHF=32.10025=128gam

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1. Cho hỗn hợp silic và than có khối lượng 11,2 gam tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đặc, đun nóng. Phản ứng giải phóng ra 8,96 lít khí hiđro (đktc). Xác định thành phần phần trăm khối lượng của silic trong hỗn hợp ban đầu, biết rằng phản ứng xảy ra với hiệu suất 100%.

Hướng dẫn giải

Ta có: nH2=0,4mol

Phương trình hóa học: C+NaOHKhong phan ungSi+2NaOH+H2ONa2SiO3+2H2   1

Theo (1): 

nSi=12nH2=12.0,4=0,2molmSi=0,2.28=5,6gam%mSi=5,611,2.100%=50%

Bài toán 2: Xác định công thức của thủy tinh

Phương pháp giải

 

Ví dụ. Một loại thủy tinh có thành phần phần trăm về khối lượng: SiO2  50,42%; CaO 23,53%;  Na2O26,05%. Trong loại thủy tinh này 1,0 mol Na2O  kết hợp với

A. 2,0 mol SiO2 và 1,0 mol CaO.     

B. 1,0 mol SiO2  và 2,0 mol CaO.     

C. 1,0 mol SiO2  và 1,0 mol CaO.     

D. 2,0 mol SiO2  và 2,0 mol CaO.

Hướng dẫn giải

Bước 1: Gọi công thức tổng quát của thủy tinh:

Ví dụ: Na2Ox.CaOy.SiO2zx,y,z*

Đặt công thức của thủy tinh là

Na2Ox.CaOy.SiO2zx,y,z*

Bước 2: Lập tỉ lệ  theo phần trăm khối lượng:

Ví dụ: x:y:z=%mNa2O62:%mCaO56:%mSiO260

 

Ta có: x:y:z=%mNa2O62:%mCaO56:%mSiO260

                  =26,0562:23,5356:50,4260                  =0,42:0,42:0,84=1:1:2

Bước 3: Tìm được tỉ lệ x, y, z là những số nguyên tối giản, từ đó suy ra công thức của thủy tinh.

Công thức của thủy tinh là Na2O.CaO.2SiO2

Vậy 1 mol kết hợp với 1 mol CaO và 2 mol SiO2 .

Chọn A.

Ví dụ mẫu

Ví dụ 1. Một loại thủy tinh dùng để chế tạo công cụ nhà bếp chứa: 75% SiO2 , 9% CaO,  Na2O16%. Trong loại thủy tinh 1,0 mol CaO kết hợp với:

A. 1,5 mol Na2O và 6,7 mol SiO2 .                       

B. 1,6 mol Na2O  và 7,8 mol SiO2 .                       

C. 1,8 mol Na2O  và 4,0 mol SiO2 .                       

D. 2,0 mol Na2O  và 7,4 mol SiO2 .

Hướng dẫn giải

Đặt công thức thủy tinh là Na2Ox.CaOy.SiO2zx,y,z*

Ta có: x:y:z=%mNa2O62:%mCaO56:%mSiO260=1662:956:7560=0,26:0,16:1,25=1,6:1:7,8 .

Vậy 1 mol CaO kết hợp với 1,6 mol Na2O  và 7,8 mol SiO2 .

Chọn B.

IV. Bài tập tự luyện dạng 2

Câu 1: Loại thủy tinh khó nóng chảy chứa 18,43% K2O ; 10,98% CaO và 70,59% SiO2 có công thức dưới dạng các oxit là:

A.  K2O.CaO.4SiO2    

B. K2O.2CaO.6SiO2

C.  Na2O.CaO.6SiO2       

D. K2O.3CaO.8SiO2

Câu 2: Thành phần chính của đất sét là cao lanh, có công thức là xAl2O3.ySiO2.zH2O , trong đó tỉ lệ về khối lượng các oxit và nước tương ứng là 0,3696; 0,4348; 0,1957. Công thức hóa học của cao lanh đã cho là:

A. 3Al2O3.SiO2.2H2O    

B. Al2O3.3SiO2.2H2O      

C. Al2O3.2SiO2.3H2O    

D.  2Al2O3.SiO2.3H2O

 

ĐÁP ÁN

Dạng 1: Bài tập lí thuyết về tính chất vật lí, hóa học, ứng dụng của silic và hợp chất

Câu 1: Chọn D.

Câu 2: Chọn D.

Câu 3: Chọn B.

Câu 4: Chọn D.

Câu 5: Chọn C.

(1)   Đúng vì silic có các số oxi hóa là -4; 0; +2; +4. Tuy nhiên số oxi hóa +2 ít phổ biến.

(2)   Sai vì trong công nghiệp, silic được điều chế bằng cách dùng than cốc khử SiO2  trong lò điện ở nhiệt độ cao.

(3)   Sai vì SiO2  là oxit axit nhưng không tan trong nước.

(4)   Đúng.

(5)   Đúng. Ví dụ: Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO3

Vậy có 3 nhận xét đúng là (1), (4), (5).

Câu 6: Chọn C.

Câu 7: Chọn A.

Câu 8: Chọn D.

Câu 9: Chọn B.

Câu 10: Chọn B.

Câu 11: Chọn A.

Phương trình hóa học:

1CO2+BaOH2BaCO3+H2O2SO2+BaOH2BaSO3+H2O34NO2+2BaOH2BaNO33+BaNO32+2H2O42Cl2+2BaOH2BaCl2+BaClO2+2H2O5H2S+BaOH2BaS+2H2O

Có 5 phản ứng xảy ra, trong đó phản ứng (3) và (4) là phản ứng oxi hóa – khử.

Lưu ý:  chỉ tan trong kiềm đặc, nóng hoặc nóng chảy.

Câu 12:

Ta có dãy chuyển hóa: Si1SiO22Na2SiO33H2SiO34SiO25Si

Phương trình hóa học:

1Si+O2t°SiO22SiO2+2NaOHncNa2SiO3+H2O3Na2SiO3+CO2+H2OH2SiO3+Na2CO34H2SiO3t°H2O+SiO25SiO2+Mgt°MgO+Si

Dạng 2: Bài tập định lượng về silic, hợp chất và các chất liên quan

Câu 1: Chọn C.

Đặt công thức của thủy tinh là K2Ox.CaOy.SiO2zx,y,z*

Ta có x:y:z=%mK2O94:%mCaO56:%mSiO260=18,4394:10,9856:70,5960=0,196:0,196:1,1765=1:1:6

Công thức của thủy tinh là K2O.CaO.6SiO2

Câu 2: Chọn C.

Ta có:x:y:z=%mAl2O3102:%mSiO260:%mH2O18=0,3696102:0,434860:0,195718          =0,00362:0,0072:0,01087=1:2:3

Công thức của cao lanh là Al2O3.2SiO2.3H2O.

 

 

Xem thêm
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 1)
Trang 1
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 2)
Trang 2
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 3)
Trang 3
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 4)
Trang 4
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 5)
Trang 5
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 6)
Trang 6
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 7)
Trang 7
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 8)
Trang 8
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 9)
Trang 9
Chuyên đề Silic và hợp chất của silic 2023 hay, chọn lọc (trang 10)
Trang 10
Tài liệu có 10 trang. Để xem toàn bộ tài liệu, vui lòng tải xuống
Đánh giá

0

0 đánh giá

Tải xuống