BÀI 17. Silic và hợp chất của silic
A. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
I. SILIC
1. Vị trí
- Trong bảng tuần hoàn silic ở ô thứ 14, nhóm IVA, chu kì 3.
- Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p2.
2. Tính chất vật lí
Có các dạng thù hình là silic tinh thể và silic vô định hình
- Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, có ánh kim và có tính bán dẫn.
- Silic vô định hình là chất bột màu nâu.
3. Tính chất hóa học
Silic là phi kim kém hoạt động, ở nhiệt độ cao có khả năng thể hiện cả tính khử và tính OXH
* Tính khử:
- Tác dụng với phi kim:
Si + 2F2 → SiF4
Si + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) SiO2
- Tác dụng với hợp chất:
2NaOH + Si + H2O → Na2SiO3 + 2H2
* Tính oxi hóa :
- Tác dụng với một số kim loại mạnh ở nhiệt độ cao:
2Mg + Si \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Mg2Si
4. Ứng dụng
- Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn dùng trong kỹ thuật vô tuyến và điện tử như chế tạo tế bào quang điện, bộ khuếch đại,...
- Trong luyện kim silic được dùng để tách oxi ra khỏi kim loại nóng chảy
5. Điều chế:
a. Trong phòng thí nghiệm
2Mg + SiO2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2MgO + Si (900oC)
b. Trong công nghiệp
SiO2 + 2C \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 2CO + Si (1800oC)
6. Trạng thái tự nhiên
Trong tự nhiên silic chỉ tồn tại ở dạng hợp chất: chủ yếu là silic đioxit; các khoáng vật silicat và aluminosilicat như cao lanh, mica, fenspat, đá xà vân, thạch anh,...
Tinh thể thạch anh
II. SILIC ĐIOXIT SiO2
1. Tính chất vật lí: Ở dạng tinh thể nguyên tử màu trắng rất cứng, không tan trong nước, có tso và tnco rất cao, tồn tại ở dạng cát và thạch anh là nguyên liệu quan trọng để sản xuất thủy tinh.
2. Tính chất hóa học:
Là oxit axit,
Tan chậm trong dung dịch kiềm đặc nóng, tan nhanh trong kiềm nóng chảy hoặc cacbonat kim loại kiềm nóng chảy
SiO2 + 2NaOH \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)Na2SiO3 + H2O
SiO2 + Na2CO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)Na2SiO3 + CO2
Tác dụng với HF ( dùng phản ứng này để khắc chữ, tranh lên thủy tinh)
SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
III. AXIT SILIXIC H2SiO3
Tính chất vật lí: Là axit rất yếu (yếu hơn H2CO3) , ở dạng keo, không tan trong nước. Khi bị mất nước thì tạo thành xốp silicagen, thường được dùng để hút ẩm trong các thùng hàng hóa
silicagen
Tính chất hóa học:
- Phản ứng nhiệt phân:
H2SiO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)SiO2 + H2O
- Tác dụng được với axit cacbonic :
Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3
IV. MUỐI SILICAT
- Chỉ có muối của kim loại kiềm tan được trong nước.
- Dung dịch đậm đặc của Na2SiO3 và K2SiO3 được gọi là thủy tinh lỏng, dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ,...
B. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Phương pháp giải bài tập tính theo phương trình phản ứng
+ Bước 1: Tính mol chất đề bài cung cấp.
+ Bước 2: Viết phương trình phản ứng xảy ra.
+ Bước 3: Dựa vào mol chất đề bài cung cấp, sử dụng cách tính theo phương trình phản ứng để tính lượng chất đề bài yêu cầu.
C. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 79 SGK Hóa 11):
Nêu những tính chất hóa học giống và khác nhau giữa silic và cacbon. Viết các phương trình hóa học để minh họa ?
Hướng dẫn giải:
Những tính chất hóa học giống nhau của cacbon và silic
- Đều có tính oxi hóa
3C + 4Al \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Al4C3
Si + Mg \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Mg2C
- Đều có tính khử
+Tác dụng với phi kim
C + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)CO2
Si + F2 → SiF4
+Tác dụng với hợp chất
C + 4HNO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) 3CO2 + 4NO + H2O
Si + NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2
Bài 2 (trang 79 SGK Hóa 11):
Số oxi hóa cao nhất của silic thể hiện ở hợp chất nào sau đây?
A. SiO
B. SiO2
C. SiH4
D. Mg2Si
Hướng dẫn giải:
Chọn B.
Bài 3 (trang 79 SGK Hóa 11):
Khi cho nước tác dụng với oxit axit thì axit sẽ không được tạo thành, nếu oxit axit đó là:
A. Cacon đioxit
B. Lưu huỳnh đioxit
C. Silic đioxit
D. Đinitơ pentaoxit
Hướng dẫn giải:
Chọn C.
Vì SiO2 là chất rắn không tan trong nước.
Bài 4 (trang 79 SGK Hóa 11):
Từ SiO2 và các hóa chất cần thiết khác, hãy viết phương trình hóa học của các phản ứng điều chế axit silixic?
Hướng dẫn giải:
Sơ đồ: SiO2 → Na2SiO3 → H2SiO3
Phương trình phản ứng:
SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
Na2SiO3 + 2HCl → 2NaCl + H2SiO3 ↓
Bài 5 (trang 79 SGK Hóa 11):
Phương trình ion rút gọn: 2H+ + SiO32- → H2SiO3 ↓ ứng với phản ứng nào giữa các chất nào sau đây?
A. Axit cacbonic và canxi silicat
B. Axit cacbonic và natri silicat
C. Axit clohiđrit và canxi silicat
D. Axit clohiđrit và natri silicat
Hướng dẫn giải:
Chọn D.
2H+ + 2Cl– + 2Na+ + SiO32- → H2SiO3 ↓ + 2Na+ + 2Cl–
Phương trình ion rút gọn 2H+ + SiO32- → H2SiO3 ↓
Bài 6 (trang 79 SGK Hóa 11):
Cho hỗn hợp silic và than có khối lượng 20,0g tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đặc, đun nóng. Phản ứng giải phóng ra 13,44 lít khí hidro (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:
nH2 = 13,44/22,4= 0,6 mol
Si + 2NaOH + 2H2O → Na2SiO3 + 2H2↑
0,3 ← 0,6 mol
Từ phương trình phản ứng => nSi = 0,3 mol
=>Phần trăm khối lượng Si trong hỗn hợp ban đầu là:
%mSi = (0,3.28/20) . 100% = 42%.
Gợi ý Hóa 11 bài silic và hợp chất của silic, lý thuyết trọng tâm, giải bài tập sách giáo khoa bài silic và hợp chất của silic do đội ngũ giáo viên ican trực tiếp biên soạn.