Lý thuyết Silic và hợp chất của silic (mới 2023 + Bài Tập) - Hóa học 11

Lý thuyết Hóa 11 Bài 17: Silic và hợp chất của silic

Bài giảng Hóa 11 Bài 17: Silic và hợp chất của silic

A. SILIC

- Silic ở ô thứ 14, nhóm IVA, chu kì 3 của bảng tuần hoàn.

- Cấu hình electron nguyên tử Si: [Ne]3s²3p²

- Nguyên tử Si có thể tạo được tối đa 4 liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác.

I. Tính chất vật lý

- Silic có hai dạng thù hình: silic tinh thể và silic vô định hình.

+ Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, có ánh kim, có tính bán dẫn, nóng chảy ở 1420^oC.

+ Silic vô định hình là chất bột màu nâu.

II. Tính chất hóa học

- Silic có các số oxi hóa: -4, 0, +2 và +4 (số oxi hóa +2 ít đặc trưng hơn).

- Trong các phản ứng hóa học, silic vừa thể hiện tính oxi hóa vừa thể hiện tính khử.

- Silic vô định hình hoạt động hơn silic tinh thể.

1. Tính khử

a) Tác dụng với phi kim

- Silic tác dụng trực tiếp với flo ở nhiệt độ thường; với clo, brom, iot, oxi khi đun nóng; với cacbon, nitơ, lưu huỳnh ở nhiệt độ rất cao.

Thí dụ:

$\stackrel{0}{\mathrm{Si}}+2{\mathrm{F}}_2\to \stackrel{+4}{\mathrm{Si}}{\mathrm{F}}_4$ (silic tetraflorua)

$\stackrel{0}{\mathrm{Si}}+{\mathrm{O}}_2\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }\stackrel{+4}{\mathrm{Si}}{\mathrm{O}}_2$ (silic đioxit)

b) Tác dụng với hợp chất

- Silic tác dụng tương đối mạnh với dung dịch kiềm, giải phóng khí hiđro.

- Phương trình hóa học:

$\stackrel{0}{\mathrm{Si}}$+ 2NaOH + H₂O → ${\mathrm{Na}}_2\stackrel{+4}{\mathrm{Si}}{\mathrm{O}}_3$ + 2H₂↑

2. Tính oxi hóa

- Ở nhiệt độ cao, silic tác dụng với các kim loại như canxi, magie, sắt tạo thành silixua kim loại.

Thí dụ:

$2\mathrm{Mg}+\stackrel{0}{\mathrm{Si}}\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }{\mathrm{Mg}}_2\stackrel{-4}{\mathrm{Si}}$ (magie silixua)

III. Trạng thái tự nhiên

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

Hình 1: Một số khoáng vật chứa silic

IV. Ứng dụng và điều chế

1. Ứng dụng

- Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn được dùng trong kĩ thuật vô tuyến và điện tử. Pin mặt trời chế tạo từ silic có khả năng chuyển năng lượng mặt trời thành điện năng, cung cấp cho các thiết bị trên tàu vũ trụ.

Hình 2: Pin mặt trời

- Trong luyện kim, hợp kim ferosilic được dùng để chế tạo thép chịu axit.

2. Điều chế

- Khử SiO₂ ở nhiệt độ cao bằng các chất khử mạnh như magie, nhôm, cacbon.

Thí dụ:

SiO₂ +  2Mg$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$Si + 2MgO

B. HỢP CHẤT CỦA SILIC

I. Silic đioxit

- SiO₂ là chất ở dạng tinh thể, không tan trong nước.

- Tan chậm trong dung dịch kiềm đặc, nóng, tan dễ trong kiềm nóng chảy.

SiO₂ + 2NaOH$\stackrel{\mathrm{t}°}{\to }$Na₂SiO₃ + H₂O

- Tan được trong axit HF.

SiO₂ + 4HF→SiF₄ + 2H₂O

⇒ Dựa vào tính chất này, người ta dùng dung dịch HF để khắc chữ lên thủy tinh.

II. Axit silixic

    - H₂SiO₃ là chất ở dạng keo, không tan trong nước. Khi mất một phần nước tạo thành vật liệu xốp là silicagen. Dùng để hút hơi ẩm trong các thùng đựng hàng hóa.

Hình 3: Silicagen

- Axit silixic là axit rất yếu, yếu hơn cả axit cacbonic nên bị đẩy ra khỏi dung dịch muối.

Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O → Na₂CO₃ + H₂SiO₃↓

III. Muối silicat

- Đa số các muối silicat đều không tan, chỉ có muối silicat của kim loại kiềm tan được trong nước.

- Dung dịch đậm đặc của Na₂SiO₃ và K₂SiO₃ được gọi là thủy tinh lỏng. Thủy tinh lỏng dùng tẩm vải hoặc gỗ để chống cháy, dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ.

Hình 4: Thủy tinh lỏng

Trắc nghiệm Hóa 11 Bài 17: Silic và hợp chất của Silic

Câu 1:

(1) SiO₂ + C$\stackrel{t^o}{\to }$

(2) SiO₂ + Mg $\stackrel{t^o}{\to }$

(3) Si + dung dịch NaOH $\stackrel{t^o}{\to }$

(4) C + H₂O $\stackrel{t^o}{\to }$

(5) Mg + CO₂$\stackrel{t^o}{\to }$

(6) Ca₃(PO₄)₂ + SiO₂ + C$\stackrel{t^o}{\to }$

Số phản ứng tạo ra đơn chất là

A.4.                         

B.3.                          

C.5.                         

D.6.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

(1)SiO₂ +2C$\stackrel{t^o}{\to }$Si + 2CO

(2) SiO₂ +2Mg $\stackrel{t^o}{\to }$2MgO + Si

(3) Si +2NaOH +H₂O$\stackrel{t^o}{\to }$Na₂SiO₃+ 2H₂

(4) C + H₂O $\stackrel{t^o}{\to }$ CO + H₂

(5)2Mg + CO₂$\stackrel{t^o}{\to }$ 2MgO + C

(6) Ca₃(PO₄)₂ +3SiO₂ +5C$\stackrel{t^o}{\to }$3CaSiO₃+ 2P + 5CO

Câu 2:

A.Na₂SiO₃, Na₃PO_4, NaCl.                      

B.HCl, Fe(NO₃)₃, CH₃COOH.

C.CuSO₄,SiO₂, H₂SO₄ loãng.                 

D.F₂, Mg, NaOH.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: 

Si + 2F₂$\stackrel{t^o}{\to }$SiF₄

Si + 2Mg$\stackrel{t^o}{\to }$Mg₂Si

Si + 2NaOH + H₂O$\stackrel{t^o}{\to }$Na₂SiO₃+ 2H₂

Câu 3:

A.SiO₂tan được trong dung dịch HF.

B.Si không có khả năng tác dụng với kim loại.

C.Thành phần hóa học chínhcủathạch cao nung là CaSO₄.H₂O.

D.Si tác dụng với dung dịch kiềm giải phóng khí hiđro.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

A. đúng SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O (phương trình này ứng dụng dùng để khác thủy tinh)

B. Sai: Si + 2Mg $\stackrel{t^o}{\to }$ Mg₂Si

C. đúng vì thành phần chính của thạch cao nung là CaSO₄.H₂O.

D. đúngvì Si + 2NaOH + H₂O$\stackrel{t^o}{\to }$ Na₂SiO₃ + 2H₂↑

Câu 4:

A.$Si{O}_2+2C\stackrel{t°}{\to }Si+2CO$

B.$Si{O}_2+4HCl\stackrel{}{\to }SiC{l}_4+2H_{2}O$

C.$Si{O}_2+2Mg\stackrel{t°}{\to }2MgO+Si$

D. $Si{O}_2+4HF\stackrel{}{\to }Si{F}_4+2H_{2}O$

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: 

SiO₂ chỉ tác dụng với dung dịch HF chứ không tác dụng với dung dịch HCl.

Câu 5:

A.61,10.                         

B.49,35.                          

C.50,70.                         

D.60,20.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Trong 100g phân kali có 59,6 gam KCl và 34,5 gam K₂CO₃

$\Rightarrow n_{K_{2}O}=\frac{\frac{59,6}{74,5}+2.\frac{34,5}{138}}{2}=0,65\text{ mol}$

→ Độ dinh dưỡng của phân kali là:

% K₂O $=\frac{94.0,65}{100}.100\%=61,1\%$

Câu 6:

A.Oxit lưỡng tính.                                  

B.Oxit axit.

C.Oxit không tạo muối (trung tính).        

D.Oxit bazơ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích:

SiO₂ là một oxit axit có axit tương ứng là axit silixic H₂SiO₃.

Câu 7:

A.dung dịch H₂SO₄loãng                       

B.dung dịch HNO₃loãng                        

C.dung dịch HF        

D.dung dịch NaOH loãng

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

Để làm sạch cát bám trên bề mặt vật dụng kim loại, có thể dùng dung dịch HF do SiO₂tan được trong axit HF.

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O.

Dựa vào tính chất này, người ta còn dùng dung dịch HF để khắc chữ và hình lên thủy tinh.

Câu 8:

A.CaCO₃                 

B.CO                       

C.Ca                        

D.CO₂

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Chất chảy CaCO₃ ở nhiệt độ cao bị phân hủy thành CaO, sau đó hóa hợp với SiO₂ là chất khó nóng chảy có trong quặng sắt thành xỉ silicat dễ nóng chảy, có khối lượng riêng nhỏ nổi lên trên gang.

Câu 9:

A.đốt cháy một hỗn hợp bột magie và cát nghiền mịn

B.cho silic đioxit tác dụng vời axit flohiđric

C.dùng than cốc khử silic đioxit ở nhiệt độ cao

D.nung than cốc, cát (SiO₂) và Ca₃(PO₄)₂trong lò điện (1200$C_o$)

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích:

Trong phòng thí nghiệm, silic được điều chế bằng cách dùng chất khử mạnh như Mg, Al khử SiO₂ ở nhiệt độ cao.

SiO₂ + 2Mg $\stackrel{t°}{\to }$2MgO + Si

Câu 10:

A.F₂                         

B.Br₂                       

C.Cl₂                        

D.O₂

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: Ở nhiệt độ thường, silic có thể tác dụng với flo; còn có nhiệt độ cao, silic có thể tác dụng với các phi kim khác.