2017 Lí thuyết và bài tập về silic và hợp chất

2017 Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để làm người để tự khẳng định §4 LÝ THUYẾT VÀ BÀI TOÁN VỀ SILIC A Silic ① Vị trí – cấu tạo – tính chất vật lí • Cấu hình electron: 1s22s22p63s23p2 Si thuộc nhóm IVA, chu kì hệ thống tuần hoàn • Các số oxi hóa silic: – 4, 0, +2 +4 (số oxi hóa +2 đặc trưng) • Các dạng thù hình: - Silic tinh thể: có cấu trúc tương tự kim cưong, cứng (bằng 7/10 kim cương), nhiệt nóng chảy 1420°C, khối lượng riêng 2,4 g/cm3 - Silic vô định hình: chất bột màu nâu, khối lượng riêng 2,33 g/cm3, tan kim loại nóng chảy, tạo thành hợp kim cứng dòn www.hoa hoc.org ② Hóa tính Silic có tính phi kim yếu cacbon, vừa có tính khử tính oxi hóa a.Tính khử Si + O2 → SiO2 Si + 2F2→SiF4 Si + 2NaOH + H2O →Na2SiO3 + 2H2 b.Tính oxi hóa: Si + 2Mg → Mg2Si ③ Điều chế 900 C   2MgO + Si 1800 C SiO2 + 2C  Si + 2CO - Trong phòng thí nghiệm: SiO2 + 2Mg - Trong công nghiệp: o o B Hợp chất silic ① Silic đioxit SiO2 Tồn dạng cát, thạch anh, nguyên liệu quan trọng để sản xuất thủy tinh, đồ gốm Silic đioxit chất tinh thể, không tan nước SiO2 dễ tan kiềm nóng chảy:SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O Tác dụng với HF (dùng để khắc chữ hinh lên thủy tinh):SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O ② Axit silixic muối silicat - Axit silic H2SiO3: chất kết tủa keo, không tan nước Khi sấy khô, axit silic phẩn nước tạo silicagen (được dùng để hút ẩm) H2SiO3 axit yếu, yếu hơnn axit cacbonic: Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3 -Muối silicat kim loại kiềm tan nước Dung dịch đậm đặc Na 2SiO3 K2SiO3 gọi thủy tinh lỏng, dùng để chế tạo keo dán thủy tinh sứ Vải gỗ tẩm thủy tinh lỏng khó bị cháy C Công nghiệp silicat ① Thủy tinh Là hỗn hợp muối natri silicat, canxi silicat silic đioxit Công thức gần thủy tinh: Na2O.CaO.6SiO2 Các loại thủy tinh: thủy tinh thông thường, thủy tinh kali, thủy tinh thạch anh ② Đồ gốm: điều chế chủ yếu từ đất sét cao lanh Có loại sau: gốm xây dựng (gạch, ngói), gốm kĩ thuật (sứ kĩ thuật), gốm dân dụng (sứ dân dụng, sành ) ③ Xi măng Là chất bột mịn, màu lục xám, thành phần gồm các: canxi silicat: 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO2 canxi aluminat: 3CaO.Al2O3 Là vật liệu kết dính nên dùng xây dựng Biên soạn – giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh ĐT: 0979.817.885 – E_mail: admin@hoahoc.org Facebook.com/hoahoc.org (Ngô Xuân Quỳnh) Trang 188 Luyện thi & bồi dưỡng kiến thức môn Hóa học: Từ lớp đến lớp 12 TÀI LIỆU ÔN LUYỆN HÓA HỌC 10/11/12 Nguyên tử cacbon silic giống về: A cấu hình electron B số electron lớp cùng, C số lớp electron D số điện tích hạt nhân Trong phàn ứng sau (theo thứ tự), Si chất oxi hóa hay khử? Si + 2KOH + H2O  K2SiO3 + 2H2 (1) Si + 2F2 SiF4 (2) A chất khử B chất oxi hóa C chất khử chất oxi hóa D chất oxi hóa chất khử Silic đioxit phản ứng với chất dãy sau đây? A NaOH, MgO, HCl B KOH, MgCO3, HF C NaOH, Mg, HF D KOH, Mg, HCI  Phương trinh ion thu gọn: 2H+ + SiO3  H2SiO3 phản ứng hóa học xảy giữa: A H2CO3 Na2SiO3 B H2CO3 K2SiO3 C HCl CaSiO3 D HCl Na2SiO3 Chọn hóa chầt hòa tan Si Al: A KOH B HCl C H2SO4 loãng D dung dịch NH3 Chọn phát biểu vật liệu silicat: A Thủy tinh có cấu trúc vô định hình nên nhiệt độ nóng chảy xác định B Xi măng dùng xây dựng, loại vật liệu không kết dính C Thủy tinh, sành sứ, xi măng có chứa số muối silicat thành phần D Sứ loại gốm dân dụng, gốm kĩ thuật gốm xảy dựng Để khắc chữ vẽ hình lên thủy tinh, ta dùng axit: A HCl đặc B HBr C H2SO4 đặc D HF Nguyên tố phổ biến thứ hai vỏ trái đất A oxi B cacbon C silic D sắt Người ta thường dùng cát (SiO2) làm khuôn đúc kim loại Để làm hoàn toàn hạt cát bám bề mặt vật dụng làm kim loại dùng dung dịch sau đây? A Dung dịch HCl B Dung dịch HF C Dung dịch NaOH loãng D Dung dịch H2SO4 10 Công nghiệp silicat ngành công nghiệp chế biến hợp chất silic Ngành sản xuất sau không thuộc công nghiệp silicat? A Sản xuất đồ gốm (gạch, ngói, sành, sứ) B Sản xuất xi măng C Sản xuất thuỷ tinh D Sản xuất thuỷ tinh hữu 11 “Thuỷ tinh lỏng” A silic đioxit nóng chảy B dung dịch đặc Na2SiO3 K2SiO3 C dung dịch bão hoà axit silixic D thạch anh nóng chảy C CÁC DẠNG BÀI TOÁN SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC Dạng 1: Silic hợp chất tác dụng với kiềm VD1: Đốt m gam A (chứa silic hiđro) %H = 12,5% khối lượng Chất B sinh tác dụng với NaOH tạo muối C Cho axit clohiđric dư tác dụng với muối C có kết tủa keo tạo thành Nung kết tủa 30 gam chất B Xác định công thức tính khối lượng A dùng Biết gam khí A chiếm thể tích 0,7 lít (đktc) A B C D Hướng dẫn Đặt CTPT A: SiHx M %H x 12,5   Ta có: H  x=4 MSi %Si 28 100  12,5 22, = 32 g/mol) CTPT A SiH4 (Theo đề: MA = 0, www.hoa hoc.org Dạy & Học Hóa Học – www.hoahoc.org -“Our goal is simple: help you to reach yours” Trang “Mục tiêu đơn giản: giúp đỡ để bạn đạt mục tiêu mình” 189 Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để làm người để tự khẳng định 2017  NaOH  HCl  SiO2   SiO2 Ta có sơ đồ sau: SiH4   Na2SiO3   H2SiO3   O ,t o to  n SiH  n SiO  30 = 0,5 mol  mSiH = 0,5.32 = 16 (gam) 60 VD2: Cho 25 gam hỗn hợp silic than tác dụng dung dịch NaOH đặc, dư, đun nóng, thu 11,2 lít H2 (đktc) Xác định % khối lượng silic hỗn hợp ban đầu, biết phản ứng có hiệu suất 100% Hướng dẫn Bảo toàn e: 4.nSi = n H  nSi = 0,25 mol  %mSi = 0,25.28 100% = 28% 25 Dạng 2: Xác định thành phần công thức hợp chất silic VD3: Nghiền thủy tinh thông thường thành bột, cho vào nước Nhúng giấy quỳ tím vào nước giấy quỳ chuyển sang màu xanh Giải thích viết phương trinh hóa học Hướng dẫn Trong thủy tinh có muối Na2SiO3 Muối thủy phân cho môi trường kiềm, nên làm quỳ tím hóa xanh:   H2SiO3 + 2OH– SiO32 + 2H2O  Na2SiO3 → 2Na+ + SiO32  VD4: Một loại thủy tinh chứa 13,0% Na2O; 11,7%, CaO 75,3% SiO2 khối lượng Hãy xác định thành phần loại thủy tinh biểu diễn dạng oxit Hướng dẫn Đặt công thức thủy tinh: xNa2O.yCaO.zSiO2 www.hoa hoc.org 13 11,7 75,3 : : = 0,209:0,208:1,255 = 1:1:6 62 56 60 Vậy công thức thủy tinh: Na2O.CaO.6SiO2 VD5:Hỗn hợp X gồm Mg SiO2 trộn theo tỉ lệ khối lượng : nghiền mịn Nung m gam hỗn hợp điều kiện không khí thu hỗn hợp Y Cho toàn hỗn hợp Y tác dụng với dung dịch NaOH dư, thu 2,688 lít H2 (đktc) Các phản ứng xảy hoàn toàn Giá trị m A 5,04 B.9,60 C 14,40 D 7,20 Hướng dẫn Mg: x mol; SiO2: y mol 2Mg + SiO2  2MgO + Si 2Mg + Si  Mg2Si 2y– 0,12 y–0,06 2y  y  y  Si + 2NaOH + H2O Na2SiO3 + 2H2  0,12 0,06 24x = 60y  x = 2,5y (*) Dựa vào phương trình, ta có tổng số mol Mg : x = 2y + (2y – 0,12 ) = 4y – 0,12 (**) Thay (*) vào (**): 2,5y = 4y – 0,12  y = 0,08; x = 0,2  m = 9,6g Ta có tỉ lệ: x : y : z = 12 Một loại thủy tinh dùng để chế tạo dụng cụ nhà bếp chứa 16,0% Na2O 9,0% CaO 75,0% SiO2 khối lượng Trong loại thủy tinh này, mol CaO kết hợp với A 1,6125 mol Na2O 7,8125 mol SiO2 B 1,6 mol Na2O 7,77 mol SiO2 C mol Na2O mol SiO2 D mol Na2O mol SiO2 13 Thủy tinh cấu trúc tinh thể mà chất vô định hình, nên thủy tinh: A có hệ số nở nhiệt nhỏ B có nhiều màu sắc khác C suốt D nhiệt độ nóng chảy xác định 14 Khối lượng Na2CO3 cần dùng để sản xuất 120 kg thủy tinh (Na2O.CaO.6SiO2) với hiệu suất 90% A 25,38 kg B 29,56 kg C 30,52 kg D 32,64 kg 15 Trộn gam Mg bột với 4,5 gam SiO2 đun nóng nhiệt độ cao phản ứng xảy hoàn toàn Lấy hỗn hợp thu cho tác dụng với dung dịch NaOH dư Thể tích khí hiđro bay điều kiện tiêu chuẩn A 1,12 lít B 5,60 lít C 0,56 lít D 3,92 lít Biên soạn – giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh ĐT: 0979.817.885 – E_mail: admin@hoahoc.org Facebook.com/hoahoc.org (Ngô Xuân Quỳnh) Trang 190 ... lỏng” A silic đioxit nóng chảy B dung dịch đặc Na2SiO3 K2SiO3 C dung dịch bão hoà axit silixic D thạch anh nóng chảy C CÁC DẠNG BÀI TOÁN SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC Dạng 1: Silic hợp chất tác... + H2O  K2SiO3 + 2H2 (1) Si + 2F2 SiF4 (2) A chất khử B chất oxi hóa C chất khử chất oxi hóa D chất oxi hóa chất khử Silic đioxit phản ứng với chất dãy sau đây? A NaOH, MgO, HCl B KOH, MgCO3,... dịch NaOH loãng D Dung dịch H2SO4 10 Công nghiệp silicat ngành công nghiệp chế biến hợp chất silic Ngành sản xuất sau không thuộc công nghiệp silicat? A Sản xuất đồ gốm (gạch, ngói, sành, sứ)