Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 118 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
118
Dung lượng
5,55 MB
Nội dung
CHƯƠNG SỰ ĐIỆN LI BÀI SỰ ĐIỆN LI Mục tiêu Kiến thức + Nêu khái niệm điện li, chất điện li, chất điện li mạnh, chất điện li yếu + Giải thích nguyên nhân tính dẫn điện dung dịch chất điện li Kĩ + Viết phương trình điện li + Phân biệt chất điện li, chất không điện li, chất điện li mạnh, chất điện li yếu Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM a Những chất dẫn điện, không dẫn điện Dung dịch axit, bazơ muối dẫn điện Các chất rắn khan: NaCl, NaOH số dung dịch rượu, đường… không dẫn điện Ví dụ: Axit HCl, HNO3; dung dịch bazơ NaOH, KOH; dung dịch muối NaCl, K2SO4… dẫn điện b Nguyên nhân tính dẫn điện dung dịch axit, bazơ muối nước Tính dẫn điện qua dung dịch axit, bazơ muối dung dịch chúng có tiểu phân mang điện tích chuyển động tự gọi ion � Axit, bazơ, muối chất điện li Quá trình phân li chất nước ion điện li Những chất tan nước phân li ion gọi chất điện li Sự điện li biểu diễn phương trình điện li 2 Ví dụ: Na 2SO � 2Na SO HCl � H Cl Phân loại chất điện li a Chất điện li mạnh Chất điện li mạnh chất tan nước, phân tử hòa tan phân li ion Những chất điện li mạnh: + Các axit mạnh: HCl, HNO3, HClO4, H2SO4,… + Các bazơ mạnh: NaOH, KOH, Ba(OH)2,… + Các muối tan Trong phương trình điện li chất điện li mạnh người ta dùng mũi tên chiều q trình điện li 2 Ví dụ: Na 2SO � 2Na SO b Chất điện li yếu Chất điện li yếu chất tan nước có số phân tử hịa tan phân li ion, phần lại tồn dạng phân tử dung dịch Những chất điện li yếu: + Các axit yếu như: CH3COOH, HClO, H2S, HF, H2SO3,… + Các bazơ không tan như: Mg(OH)2, Fe(OH)3,… + Các muối khơng tan: CaCO3, BaSO4,… Trong phương trình điện li chất điện li yếu người ta dùng hai mũi tên ngược chiều �� � CH3COO H Ví dụ: CH3COOH �� � Trang SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA Chất dẫn Dung dịch axit, bazơ muối dẫn điện điện HIỆN TƯỢNG ĐIỆN LI Chất không Các chất rắn khan: NaCl, NaOH số dung dịch rượu, đường… không dẫn điện dẫn điện Các axit, bazơ, muối tan nước phân li Nguyên nhân tính SỰ ĐIỆN LI ion làm dung dịch chúng có khả dẫn điện dẫn điện dung dịch axit, bazơ, Quá trình phân li chất nước ion muối nước điện li Những chất tan nước phân li ion gọi chất điện li Sự điện li biểu diễn phương trình điện li Ví dụ: Chất điện li mạnh Là chất tan Các axit mạnh: HCl, nước, phân tử HNO3, H2SO4… hòa tan phân li ion KOH, Ba(OH)2,… PHÂN LOẠI CHẤT ĐIỆN LI Các bazơ mạnh: NaOH, Trong phương trình Hầu hết muối điện li người ta dùng Ví dụ: NaCl � Na Cl mũi tên chiều Các axit yếu: HClO, HF, Là chất tan H2SO3, CH3COOH,… nước có số phân tử hịa tan phân li ion, phần lại tồn dạng phân tử dung dịch Chất điện li yếu Các bazơ không tan: Fe(OH)3, Mg(OH)2,… Một số muối: HgCl2, Hg(CN)2… Trong phương trình điện li người ta Ví dụ: dùng mũi tên �� � H F HF �� � hai chiều Trang II CÁC DẠNG BÀI TẬP Kiểu hỏi 1: Xác định chất điện li Phương pháp giải Những chất tan nước phân li ion gọi chất điện li � Các dung dịch axit, bazơ muối chất điện li Ví dụ: Cho chất sau: H2S, SO2, Cl2, H2SO3, CH4, NaHCO3, Ca(OH)2, HF, C6H6, NaClO Chất chất điện li? Hướng dẫn giải Ta có: dung dịch axit, bazơ, muối chất điện li � Những chất điện li là: H2S, H2SO3, NaHCO3, Ca(OH)2, HF, NaClO Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho chất sau: NaCl, HF, CuSO 4, Mg3(PO4)2, AgNO3, HNO3, C6H12O6 (glucozơ), CH3OH, CH3COONa., C2H5OH Số chất điện li A B C D Hướng dẫn giải Ta có: dung dịch axit, bazơ, muối chất điện li � Có chất điện li là: NaCl, HF, CuSO4, Mg3(PO4)2, AgNO3, HNO3, CH3COONa � Chọn D Kiểu hỏi 2: Phân biệt chất điện li mạnh, chất điện li yếu Phương pháp giải Chất điện li mạnh Các axit mạnh: HCl, HNO3, H2SO4… Các bazơ mạnh: NaOH, Ba(OH)2… Hầu hết muối: NaCl, K2SO4… Chất điện li yếu Axit yếu trung bình: CH3COOH, HClO, H2S… Bazơ yếu: Mg(OH)2, Fe(OH)3… Một số muối: CaCO3, BaSO4… Ví dụ: Cho chất sau: NaCl, HF, CuSO4, NaOH, Mg(NO3)2, H3PO4, (NH4)3PO4, H2CO3, ancol etylic (C2H5OH), CH3COOH, AgNO3, glucozơ (C6H12O6), glixerol (C3H8O3), Al(OH)3, Fe(OH)2, HNO3 Chất chất điện li mạnh, chất điện li yếu? Hướng dẫn giải Chất điện li mạnh: NaCl, CuSO4, NaOH, Mg(NO3)2, (NH4)3PO4, AgNO3, HNO3 Chất điện li yếu: HF, H3PO4, H2CO3, CH3COOH, Al(OH)3, Fe(OH)2 Ví dụ mẫu Trang Ví dụ 1: Cho chất sau: CH3COOH, HClO, H3PO4, NaOH, HgCl2, NH4NO3, HClO4, Zn(OH)2, K2Cr2O7, HNO3, KMnO4, HI Số chất điện li mạnh A B C D Hướng dẫn giải Có chất điện li mạnh là: NaOH, NH4NO3, HClO4, K2Cr2O7, HNO3, KMnO4, HI � Chọn A Kiểu hỏi 3: Cách nhận dạng phương trình điện li viết chất (nếu có) Phương pháp giải Trong phương trình điện li chất điện li mạnh người ta dùng mũi tên chiều trình điện li Trong phương trình điện li chất điện li yếu người ta dùng hai mũi tên ngược chiều Ví dụ: Phương trình điện li viết �� � H NO3 A HNO3 �� � �� � 2H SO 42 B H 2SO4 �� � C HF � H F D NaOH � Na OH Hướng dẫn giải HNO3, NaOH, H2SO4 chất điện li mạnh suy dùng mũi tên chiều trình điện li HNO3 � H NO3 NaOH � Na OH H 2SO � 2H SO 24 HF chất điện li yếu suy dùng hai mũi tên ngược chiều trình điện li HF � H F � Phương trình D viết � Chọn D Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho phương trình điện li sau: �� � Na Cl NaCl �� � HClO � H ClO KOH � K OH HClO � H ClO �� � CH3COO H CH 3COOH �� � HF � H F Số phương trình điện li A B C D Hướng dẫn giải NaCl, KOH, HClO4 chất điện li mạnh � Sử dụng mũi tên chiều Trang HClO, CH3COOH HF chất điện li yếu � Sử dụng mũi tên hai chiều � Có phương trình điện li viết KOH � K OH HClO � H ClO 4 �� � CH3COO H CH 3COOH �� � � Chọn B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Dung dịch chất điện li dẫn điện dịch chuyển A electron B cation C anion D cation anion Câu 2: Dãy gồm chất điện li mạnh A NaNO3, HClO3, NaHSO4, Na2S, NH4Cl B NaNO3, Ba(HCO3)2, HF, AgCl, NH4Cl C NaNO3, HClO3, H2S, Mg3(PO4)2, NH4Cl D NaNO3, HClO3, Na2S, NH4Cl, NH3 Câu 3: Dãy gồm chất dẫn điện A KCl nóng chảy, dung dịch NaOH, dung dịch HNO3 B dung dịch glucozơ, dung dịch ancol etylic, glixerol C KCl rắn khan, NaOH rắn khan, kim cương D Khí HCl, khí NO, khí O3 Câu 4: Phương trình điện li sau sai? A HCl � H Cl B CH 3COOH � CH3COO H 3 C H 3PO � 3H PO 3 D Na 3PO � 3Na PO Câu 5: Phương trình điện li viết A H 2SO � H HSO B H 2SO3 � H HSO 2 C H 2SO3 � 2H SO3 2 D Na 2S � 2Na S Câu 6: Dãy gồm chất điện li yếu là: A H2S, HCl, Cu(OH)2, NaOH B CH3COOH, H2S, Fe(OH)3, Cu(OH)2 C CH3COOH, Fe(OH)3, HF, HNO3 D H2S, HNO3, Cu(OH)2, KOH Câu 7: Cho chất: CH3COOH, Fe(OH)3, Cu(OH)2, NaNO3, C2H5OH, C12H22O11 (saccarozơ), NH4Cl Số chất điện li số chất điện li mạnh A B C D Câu 8: Cho dãy chất: KAI(SO 4)2.12H2O, C2H5OH, C12H22O11 (saccarozơ), CH3COOH, Ca(OH)2, NH4NO3, KCl Số chất điện li A B C D Câu 9: Cho dãy chất: KAI(SO4)2.12H2O, C2H5OH, C12H22O11 (saccarozơ), Ba(OH)2, AgNO3, NaCl Số chất không dẫn điện A B C D Câu 10: Trong chất đây, chất điện li mạnh A H2O B C2H5OH C NaCl D CH3COOH Trang Đáp án lời giải 1–D 2–A 3–A 4–C 5–B 6–B 7–D 8–C 9–D 10 – C BÀI AXIT – BAZƠ – MUỐI Mục tiêu Kiến thức + Nêu định nghĩa: axit, bazơ, hiđroxit lưỡng tính muối theo thuyết A-rê-ni-ut + Xác định axit nấc, axit nhiều nấc, muối trung hịa, muối axit Kĩ + Phân tích số ví dụ axit, bazơ, muối cụ thể, rút định nghĩa + Nhận biết chất cụ thể axit, bazơ, muối, hiđroxit lưỡng tính, muối trung hòa, muối axit theo định nghĩa + Viết phương trình điện li axit, bazơ, muối, hiđroxit lưỡng tính cụ thể + Tính nồng độ mol ion dung dịch điện li mạnh Trang I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Axit a Định nghĩa Theo thuyết A-rê-ni-ut: Axit chất tan nước phân li cation H Khái niệm axit học lớp dưới: Phân tử axit gồm có hay nhiều nguyên tử H liên kết với gốc axit Các nguyên tử H thay nguyên tử kim loại Ví dụ: HCl, CH3COOH, HNO3… axit Ví dụ: HCl � H Cl CH 3COOH � CH 3COO H b Axit nấc axit nhiều nấc Axit mà tan nước, phân tử phân li nấc ion H axit nấc Axit mà tan nước, phân tử phân li nhiều nấc ion H axit nhiều nấc Chú ý: Đối với axit mạnh bazơ mạnh nhiều nấc có nấc thứ điện li hồn tồn Ví dụ: Axit photphoric H3PO4 H 3PO � H H PO 4 H PO 4 � H HPO 24 HPO 24 � H PO34 Bazơ Theo thuyết A-rê-ni-ut: Bazơ chất tan nước phân li anion OH Khái niệm bazơ học lớp dưới: Phân tử bazơ gồm có nguyên tử kim loại liên kết với hay nhiều nhóm hiđroxit (OH) Ví dụ: NaOH � Na OH KOH � K OH Hiđroxit lưỡng tính a Định nghĩa Hiđroxit lưỡng tính hiđroxit tan nước vừa phân li axit, vừa phân li bazơ Ví dụ: Zn(OH)2 hiđroxit lưỡng tính Phân li kiểu bazơ: Zn OH � Zn 2 2OH Phân li kiểu axit: Zn OH � ZnO 22 2H Trang b Đặc tính Hiđroxit lưỡng tính thường gặp: Al(OH)3, Cr(OH)3, Pb(OH)2…ít tan nước Lực axit bazơ chúng yếu Muối a Định nghĩa Muối hợp chất tan nước phân li cation kim loại (hoặc cation NH ) anion gốc axit Khái niệm muối học lớp dưới: Phân tử muối gồm có hay nhiều nguyên tử kim loại liên kết với hay nhiều gốc axit b Phân loại Muối trung hịa: Muối mà anion gốc axit khơng cịn hiđro có khả phân li ion H Ví dụ: NaCl, Na2SO4, Na2CO3,… Muối axit: Muối mà anion gốc axit cịn hiđro có khả phân li ion H Ví dụ: NaHCO3, NaH2PO4,… c Sự điện li muối nước Hầu hết muối tan phân li mạnh Nếu gốc axit chứa H có tính axit gốc phân li yếu H Ví dụ: NaHSO3 � Na HSO3 HSO3 � H SO32 Chú ý: Những muối coi khơng tan thực tế tan lượng nhỏ, phần nhỏ điện li Ví dụ: AgCl, BaSO4, CaCO3,… Trang SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HÓA Là chất tan Định nghĩa nước phân li cation theo CH3COOH � CH 3COO H H A-rê-ni-ut Ví dụ: HCl � H Cl Axit mà phân tử AXIT Axit nấc phân li nấc ion Ví dụ: HNO3 � H NO3 H axit nấc Axit nhiều Axit mà phân tử phân li nấc nhiều nấc ion H Ví dụ: H 3PO � H H PO H PO 4 � H HPO 42 axit nhiều nấc HPO 24 � H PO34 AXIT, BAZƠ, Là hợp chất tan MUỐI Định nghĩa MUỐI nước phân li Ví dụ: NaCl � Na Cl cation kim loại (hoặc NH NO3 � NH 4 NO3 cation NH 4 ) anion gốc axit Muối trung hịa Ví dụ: KNO3 � K NO3 K PO � 3K PO34 Phân loại Muối axit Ví dụ: NaHCO3 � Na HCO3 HCO3 � H CO32 BAZƠ Định nghĩa theo A-rê-ni-ut Là chất tan Ví dụ: nước phân NaOH � Na OH li anion Ca OH � Ca 2 2OH Ví dụ: Al(OH)3, Cr(OH)3, Pb(OH)2, Zn(OH)2… HIĐROXIT LƯỠNG TÍNH Là hiđroxit tan Định nghĩa Phân li kiểu axit: nước vừa phân li axit, vừa phân li Phân li kiểu bazơ: bazơ Trang 10 nBa OH 0,02 mol;nNaHCO3 0,03mol Phương trình hóa học: nHCO 0,03mol � � � �� nBa2 0,02 mol � nOH 0,04 mol � Phương trình hóa học: HCO3 OH � CO32 H2O HCO3 OH � CO32 H2O Nếu dung dịch có Ca2 ,Ba2 phản ứng tạo � CaCO3 Ca2 � � CO kết tủa: � 2 � � BaCO3 Ba � � 2 0,03 0,04 � 0,03 2 mol 2 Ba CO � BaCO3 � 0,02 0,03 � 0,02 mol � mBaCO3 0,02.197 3,94gam Chọn B Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Cho 6,72 lít khí CO2 (đktc) bình chứa 300 ml dung dịch NaOH 1M Sau phản ứng kết thúc thêm tiếp dung dịch NaOH dư vào bình Khối lượng muối thu sau phản ứng là: A 28,0 gam B 31,8 gam C 40,0 gam D 50,0 gam Hướng dẫn giải nCO2 0,3mol; nNaOH 0,3mol � nOH 0,3mol Xét tỉ lệ nOH nCO2 0,3 1� Tạo muối HCO3 0,3 Phương trình hóa học: CO2 OH � HCO3 0,3 0,3 � 0,3 mol Thêm NaOH dư vào dung dịch xảy phản ứng: HCO3 OH � CO32 H2O 0,3 � 0,03 mol � nNa2CO3 nCO2 0,3mol � mNa2CO3 0,3.106 31,8gam Chọn B Bài toán 4: Nhiệt phân muối cacbonat Phương pháp giải Nhiệt phân muối cacbonat (trừ muối cacbonat kim loại kiềm): t� M CO3 x �� � M 2Ox xCO2 Nhiệt phân muối hiđrocacbonat: Ví dụ: Nhiệt phân hồn tồn 16,8 gam Tất muối hiđrocacbonat bị nhiệt phân: NaHCO3 thu m gam Na2CO3 Giá trị t� 2M HCO3 x �� � M CO3 x xCO2 xH2O m là: Trang 104 A 21,2 B 10,6 C 13,2 D 12,4 Hướng dẫn giải nNaHCO3 0,2 mol Phương trình hóa học: t� 2NaHCO3 �� � Na2CO3 CO2 H2O 0,2 � 0,1 � mNa2CO3 0,1.106 10,6gam Chọn B Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Nung 16,8 gam muối cacbonat kim loại M hóa trị II thu V lít CO2 Sục CO2 thu vào Ba OH dư 39,4 gam kết tủa Xác định kim loại M Hướng dẫn giải nBaCO3 0,2 mol Gọi công thức muối cacbonat MCO3 Phương trình hóa học: t� MCO3 �� � MO CO2 1 CO2 Ba OH � BaCO3 H2O 2 Theo (2): nCO2 nBaCO3 0,2 mol Theo (1): nMCO3 nCO2 0,2 mol � M MCO3 16,8 84 � M 24 Mg 0,2 Vậy M magie (Mg) Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Dung dịch X chứa hỗn hợp gồm Na2CO3 1,5M KHCO3 1M Nhỏ từ từ giọt hết 200 ml dung dịch HCl 1M vào 100 ml dung dịch X, sinh V lít khí (ở đktc) Giá trị V là: A 3,360 B 11,200 C 0,112 D 1,120 Câu 2: Nhỏ từ từ giọt đến hết 400 ml dung dịch HCl 2M vào 100 ml dung dịch hỗn hợp chứa ( K 2CO3 3M Na2CO3 2M), sau phản ứng thu V lít khí CO2 (đktc) Giá trị V là: A 5,60 B 8,96 C 11,20 D 6,72 Câu 3: Một loại đá vơi chứa 80% CaCO3 cịn lại tạp chất trơ Nung m gam đá thời gian thu 0,78m gam chất rắn Hiệu suất phân hủy CaCO3 là: A 78,0% B 50,0% C 62,5% D 97,5% Trang 105 Câu 4: Nung nóng 100 gam hỗn hợp gồm Na2CO3 NaHCO3 khối lượng khơng đổi cịn lại 69 gam chất rắn Phần trăm khối lượng chất hỗn hợp ban đầu là: A 63% 37% B 42% 58% C 16% 84% D 84% 16% Bài tập nâng cao Câu 5: Hịa tan hồn tồn gam hỗn hợp MCO3 RCO3 dung dịch HCl dư thấy V lít khí (đktc) Dung dịch thu đem cô cạn 5,1 gam muối khan Giá trị V là: A 1,12 B 1,68 C 3,36 D 2,24 ĐÁP ÁN Dạng 1: Bài tập lí thuyết tính chất vật lí, hóa học, ứng dụng CO, CO2 , muối cacbonat Câu 1: Chọn D Câu 2: Chọn B Câu 3: Chọn B Câu 4: Chọn D 1 NaHCO3 Na2CO3 2 NaHCO3 Na2SO4 3 Na2CO3 Na2SO4 Dung dịch Ba NO3 Kết tủa trắng Kết tủa trắng Kết tủa trắng Dung dịch HNO3 Kết tủa tan hết Kết tủa không tan Kết tủa tan phần (e) Câu 5: Để nhận biết bốn chất rắn trên, sử dụng H2O khí CO2 Sơ đồ nhận biết: Dung dịch Ca HCO3 lấy từ thí nghiệm (1) Bạn đọc tự viết phương trình Dạng 2: Khử oxit kim loại C CO Câu 1: Chọn D Gọi số mol CuO x mol, Al 2O3 y mol x,y 0 � 80x 102y 9,1 1 t� CuO CO �� � CU CO2 Phương trình hóa học: x � x mol Al 2O3 CO �� � Kh�ng ph� n� ng t� Trang 106 Lại có: mch�tr�n mCu mAl2O3 64x 102y 8,3 2 Từ (1) (2) suy ra: x y 0,05mol � mCuO 0,05.80 4gam Câu 2: Chọn D Bản chất phản ứng: CO,H2 Ooxit � CO2,H2O Khối lượng chất rắn giảm khối lượng oxi oxit kim loại bị tách Ta có: moxi oxit mch�tr�n gi�m 0,32gam � nO 0,02mol t Theo phương trình: nCO H2 noxi oxit 0,02mol � VCO H2 0,448l� Câu 3: Chọn C nCaCO3 0,03mol Bản chất phản ứng: CO Ooxit � CO2 CO2 Ca OH � CaCO3 � H2O Theo phương trình: nO oxit nCO2 nCaCO3 0,03mol � mFe2O3 ban ��u mX mO oxit 10,68 0,03.16 11,16gam Câu 4: Gọi x số mol CO tham gia phản ứng � Số mol CO2 x mol Bảo toàn khối lượng: 16 28x 11,2 44x � x 0,3 t Thể tích CO tham gia phản ứng là: V 0,3.22,4 6,72 l� Dạng 3: Bài tập CO2 tác dụng với dung dịch kiềm Câu 1: Chọn A Ta có: nCO2 0,1mol;nOH 0,5mol Xét tỉ lệ: T 0,5 5 0,1 2 Nhận thấy T nên tạo muối CO3 Vậy sản phẩm thu sau phản ứng CaCO3 Câu 2: Chọn A Ta có: nCO2 0,03mol;nOH 0,04 mol Xét tỉ lệ: T 0,04 1,33 0,03 2 Nhận thấy 1 T nên tạo hai muối CO3 HCO3 Ta có nCO23 0,04 0,03 0,01mol Trang 107 Phương trình hóa học: Ca2 CO32 � CaCO3 � 0,02 0,02 � 0,01 mol � m� 0,01.100 1gam Dạng 4: Bài tập muối cacbonat Câu 1: Chọn C nH 0,2 mol; nCO2 0,15mol;nHCO 0,1mol 3 H CO32 � HCO3 Phương trình hóa học: 0,2 0,15 � 0,15 mol H HCO � CO2 H2O 0,05 0,25 � 0,05 mol Vậy thể tích khí CO2 là: V 0,05.22,4 1,12 lít Câu 2: Chọn D nH 0,8mol; nCO2 0,5mol H CO32 � HCO3 Phương trình hóa học: 0,8 0,5 � 0,5 mol H HCO � CO2 H2O 0,3 0,5 � 0,3 mol Vậy thể tích khí CO2 là: V 0,3.22,4 6,72 lít Câu 3: Chọn C Gọi số mol khí CO2 a mol Bảo tồn khối lượng: 44a m 0,78m � a 0,005m Hiệu suất phản ứng bằng: H 100.0,005m 100% 62,5% 0,8m Câu 4: Chọn C Gọi số mol Na2CO3,NaHCO3 x, y mol � 106x 84y 100 1 Phương trình hóa học: t� 2NaHCO3 �� � Na2CO3 CO2 H2O y y/2 mol � x y / 2 106 69 2 Từ (1) (2) suy ra: x 8/ 53;y � %mNa2CO3 16%;%mNaHCO3 84% Câu 5: Chọn D Gọi số mol MCO3 RCO3 x y mol Trang 108 MCO3 2HCl � MCl CO2 H2O Phương trình hóa học: x � 2x � x � x mol RCO3 2HCl � RCl2 CO2 H2O y � 2y �y � y mol mmu�i cacbonat mHCl mmu�i clorua mCO2 mH2O Bảo toàn khối lượng: � 36,5 2x 2y 5,1 44 x y 18 x y � x y 0,1 t Thể tích khí thu là: VCO2 2,24 l� BÀI 13: SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC Mục tiêu Kiến thức + Xác định vị trí silic bảng tuần hồn ngun tố hóa học, cấu hình electron ngun tử + Trình bày tính chất vật lí (dạng thù hình, cấu trúc hình thể, màu sắc, chất bán dẫn), trạng thái tự nhiên, ứng dụng (trong kĩ thuật điện), điều chế silic Mg SiO2 + Trình bày tính chất hóa học silic: phi kim hoạt động hóa học yếu, nhiệt độ cao tác dụng với nhiều chất (oxi, cacbon, dung dịch NaOH, magie) + Trình bày tính chất vật lí SiO2 (cấu trúc tinh thể, tính tan), tính chất hóa học (tác dụng với kiềm đặc, nóng, với dung dịch HF) + Trình bày tính chất vật lí H2SiO3 (tính tan, màu sắc), tính chất hóa học (là axit yếu, tan nước, tan kiềm nóng) Kĩ + Viết phương trình hóa học thể tính chất silic hợp chất + Giải tập tính phần trăm khối lượng SiO2 hỗn hợp số tập có liên quan khác Trang 109 I LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM Silic Nguyên tố Si thuộc nhóm IVA cacbon Tính chất vật lí Silic có hai dạng thù hình: Silic vơ định hình: chất bột màu nâu, không tan nước tan kim loại nóng chảy Khác với cacbon, silic có tính bán dẫn Silic tinh thể: có màu xám, có ánh kim, có cấu trúc giống kim cương nên có tính bán dẫn Nhiệt độ sơi nhiệt độ nóng chảy cao (giống C) Silic vơ định hình có khả phản ứng cao silic tinh thể bề mặt tiếp xúc lớn Tính chất hóa học Số oxi hóa Si giống C: -4, 0, +2, +4 Chú ý: Trong đó, số oxi hóa +2 đặc trưng Silic vừa có tính khử, vừa có tính oxi hóa a Tính khử Tác dụng với phi kim: Silic tác dụng với flo nhiệt độ thường: Ví dụ Si 2F2 � SiF4 Silic tác dụng với halogen, O2 nhiệt độ cao Silic tác dụng với C, N, S nhiệt độ cao Tác dụng với hợp chất: Si tan dễ dàng dung dịch kiềm � H2 b Tính oxi hóa Khi tác dụng với kim loại nhiệt độ cao tạo 500� C Si 2Cl ��� �SiCl 600� C Si O2 ��� �SiO2 2000� C Si C ��� �SiC Si 2NaOH H2O � Na2SiO3 2H 800 900� C Si 2Mg ���� � Mg2Si Magie silixua silixua kim loại So sánh tính chất hóa học cacbon silic: Giống nhau: thể tính khử tính oxi hóa Khác nhau: Si tan dung dịch kiềm, Si phi kim hoạt động yếu cacbon Trạng thái tự nhiên Theo khối lượng, silic chiếm 29,5% vỏ Trái Đất, Silic đơn chất khơng tìm thấy tự nhiên Nó ngun tố phổ biến thứ hai sau oxi tồn dạng hợp chất thường xuất oxit silicat Ứng dụng Trang 110 Silic dùng làm chất bán dẫn kỹ thuật vô tuyến điện tử, chế tạo pin mặt trời: biến lượng ánh sáng thành điện cung cấp cho tàu vũ trụ Điều chế t� � Si 2MgO Dùng chất khử mạnh Mg, Al, C để khử SiO2 Ví dụ: SiO2 2Mg �� nhiệt độ cao Hợp chất silic Silic đioxit SiO2 a Tính chất vật lí SiO2 chất dạng tinh thể, không tan nước, Trong tự nhiên SiO2 chủ yếu tồn dạng nóng chảy 1713� C khống vật thạch anh cát Thạch anh dạng tinh thể lớn không màu suốt Cát SiO2 có lẫn nhiều tạp chất b Tính chất hóa học t� SiO2 oxit axit, tác dụng với kiềm đặc, Ví dụ: SiO2 2NaOHnc �� � Na2SiO3 H2O nóng nóng chảy SiO2 tan dung dịch HF Ví dụ: SiO2 4HF � SiF4 2H2O � Dùng dung dịch HF để khắc chữ hình lên Axit silixic H2SiO3 Là chất kết tủa keo, không tan nước Dễ nước đun nóng Là axit yếu, yếu H2CO3 Muối silicat Đa số muối silicat khơng tan Chỉ có muối silicat kim loại kiềm tan H2O thủy tinh t� �SiO2 H2O Ví dụ: H2SiO3 �� Ví dụ: Na2SiO3 CO2 H2O � H2SiO3 � Na2CO3 Chú ý: Dung dịch đậm đặc Na2SiO3 K 2SiO3 gọi thủy tinh lỏng HỆ THỐNG HÓA KIẾN THỨC SILIC VÀ HỢP CHẤT Silic a Dạng thù hình: + Silic tinh thể + Silic vơ định hình Trang 111 b Tính chất hóa học: + Các trạng thái oxi hóa: -4, 0, +2 +4 + Tính oxi hóa: Tác dụng với kim loại: + Tính khử: Tác dụng với kim loại: 800 900� C Ví dụ: Si 2Mg ����� Mg2Si Tác dụng với flo nhiệt độ thường: Si 2F2 � SiF4 Tác dụng với phi kim khá: nhiệt độ cao 600� C � SiO2 Ví dụ: Si O2 ��� Tác dụng với hợp chất: Si 2NaOH H2O � Na2SiO3 2H2 � Silic đioxit SiO2 a Tính chất vật lí: SiO2 chất dạng tinh thể, khơng tan nước, nóng chảy 1713� C b Tính chất hóa học + SiO2 oxit axit, tác dụng với kiềm đặc, nóng nóng chảy t� � Na2SiO3 H2O Ví dụ: SiO2 2NaOH n�ng ch�y �� + Tác dụng với HF: SiO2 4HF � SiF4 2H2O � Dùng HF để khắc chữ lên thủy tinh Axit silixic Tính chất hóa học: Là axit yếu, yếu H2CO3 : Na2SiO3 CO2 H2O � H2SiO3 � Na2CO3 Muối silicat �� � 2NaOH H2SiO3 � Tính chất hóa học: Phản ứng thủy phân: Na2SiO3 2H2O �� II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Bài tập lí thuyết tính chất vật lí, hóa học, ứng dụng silic hợp chất Kiểu hỏi 1: Câu hỏi tính chất vật lí, ứng dụng silic hợp chất Ví dụ mẫu Ví dụ Silic có dạng thù hình nào? A Silic vơ định hình, silic tinh thể B Kim cương, silic vơ định hình C Silic tinh thể, than chì D Silic vơ định hình, than xương, than cốc Hướng dẫn giải Silic có hai dạng thù hình: Trang 112 Silic vơ định hình: chất bột màu nâu, khơng tan nước tan 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 Thủy tinh có cấu trúc vơ định hình Tính chất sau khơng phải thủy tinh? A Cho ánh sáng mặt trời qua giữ lại xạ hồng ngoại B Khơng có điểm nóng chảy cố định C Có tính dẻo D Trong suốt Hướng dẫn giải Thủy tinh cho ánh sáng mặt trời qua giữ lại xạ hồng ngoại � A Thủy tinh chất có cấu trúc tinh thể mà chất vơ định hình, nên khơng có nhiệt độ nóng chảy xác định � B Thủy tinh có tính suốt � D Chọn C Kiểu hỏi 2: Câu hỏi tính chất hóa học silic hợp chất Ví dụ mẫu Ví dụ Silic phản ứng với dãy chất: A CuSO4,SiO2,H2SO4 loãng B F2,Mg,NaOH C HCl,Fe NO3 ,CH3COOH D Na2SiO3,Na3PO4,NaCl Hướng dẫn giải Silic phản ứng với F2,Mg,NaOH Si 2F2 � SiF4 t� � Mg2Si Phương trình hóa học: Si 2Mg �� Si 2NaOH H2O � Na2SiO3 2H2 Chọn B Ví dụ Dãy chuyển hóa sau với tính chất hóa học Si hợp chất Si? A SiO2 � Na2SiO3 � H2SiO3 � SiO2 � Si B SiO2 � Na2SiO3 � H2SiO3 � SiO2 � NaHSiO3 C Si � NaHSiO3 � H2SiO3 � SiO2 � Si D Si � SiH4 � SiO2 � NaHSiO3 � SiO2 Hướng dẫn giải Dãy chuyển hóa là: SiO2 � Na2SiO3 � H2SiO3 � SiO2 � Si Trang 113 t� SiO2 2NaOHnc �� � Na2SiO3 H2O Phương trình hóa học: Na2SiO3 CO2 H2O � H2SiO3 Na2CO3 t� H2SiO3 �� � H2O SiO2 t� SiO2 2Mg �� � 2MgO Si Chọn A Bài tập tự luyện dạng Bài tập Câu 1: Nguyên tố phổ biến thứ hai vỏ trái đất là: A oxi B cacbon C sắt D silic Câu 2: Công nghiệp silicat ngành công nghiệp chế biến hợp chất silic Trong ngành sản xuất sau đây, ngành không thuộc 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 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 phản ứng SiO2 với: A H2SO4 B HCl C HNO3 D HF Câu 5: Cho nhận xét sau: (1) Silic vừa thể tính khử vừa thể tính oxi hóa (2) Trong cơng nghiệp, silic điều chế cách đốt cháy hỗn hợp gồm bột Mg cát nghiền mịn (3) SiO2 oxit axit, tan nước tạo axit silixic (4) Silic siêu tinh khiết chất bán dẫn kĩ thuật vô tuyến điện tử (5) Axit silixic có tính axit yếu axit cacboxilic Số nhận xét là: A B C D Câu 6: Phát biểu sau sai? A Tất muối silicat không tan (trừ muối kim loại kiềm, muối amoni) B Silicagen axit silixic nước phần C Axit silixic axit yếu mạnh axit cacbonic D Tất muối silicar kim loại kiềm bị thủy phân mạnh Câu 7: Silic đioxit không tan dung dịch: A dung dịch HCl B dung dịch HF C dung dịch NaOH đặc, nóng D NaOH nóng chảy Câu 8: Cacbon silic có tính chất giống nhau? A Phản ứng với oxi hiđro B Có tính khử mạnh C Có tính oxi hóa D Có tính khử tính oxi hóa Câu 9: Dãy gồm chất tác dụng với SiO2 là: Trang 114 A H2O , dung dịch NaOH B KOH nóng chảy NaOH nóng chảy C HF nước vôi D HCl Ca OH nóng chảy Bài tập nâng cao Câu 10: Trong phản ứng hóa học sau, phản ứng sai là: A SiO2 4HF � SiF4 2H2O B SiO2 4HCl � SiCl 2H2O t� �Si 2CO C SiO2 2C �� t� � 2MgO Si D SiO2 2Mg �� Câu 11: Cho chất sau: CO,CO2,SO2,NO,NO2,Cl 2,SiO2,H2S,NH3 Lần lượt dẫn chúng qua dung dịch Ba OH xảy phản ứng phản ứng oxi hóa – khử? A phản ứng phản ứng oxi hóa – khử B phản ứng phản ứng oxi hóa – khử C phản ứng khơng có phản ứng oxi hóa – khử D phản ứng phản ứng oxi hóa – khử Câu 12: Viết phương trình hóa học hồn thành dãy chuyển hóa sau: Si � SiO2 � Na2SiO3 � H2SiO3 � SiO2 � Si Dạng 2: Bài tập định lượng silic, hợp chất chất liên quan Bài tốn 1: Bài tập tính chất hóa học silic hợp chất Phương pháp giải Ví dụ Để hịa tan hồn tồn 24 gam SiO2 cần dùng vừa hết m gam dung dịch HF 25%, sau phản ứng thu dung dịch X Tính m Hướng dẫn giải Ta có: nSiO2 0,4 mol Viết phương trình hóa học tính tốn theo phương Phương trình hóa học: SiO2 4HF � SiF4 2H2O trình 0,4 � 1,6 mol � mHF 1,6.20 32gam Tính tốn theo yêu cầu đề Khối lượng dung dịch HF 25% cần dùng là: mdd HF 32.100 128gam 25 Ví dụ mẫu Ví dụ Cho hỗn hợp silic than có khối lượng 11,2 gam tác dụng với lượng dư dung dịch NaOH đặc, đun nóng Phản ứng giải phóng 8,96 lít khí hiđro (đktc) Xác định thành phần phần trăm khối lượng silic hỗn hợp ban đầu, biết phản ứng xảy với hiệu suất 100% Hướng dẫn giải Trang 115 Ta có: nH2 0,4 mol Phương trình hóa học: C NaOH � Kh� ng ph� n� ng Si 2NaOH H2O � Na2SiO3 2H2 1 1 nSi nH2 0,4 0,2 mol � mSi 0,2.28 5,6gam 2 Theo (1): 5,6 � %mSi 100% 50% 11,2 Bài toán 2: Xác định công thức thủy tinh Phương pháp giải Ví dụ Một loại thủy tinh có thành phần phần trăm khối lượng: SiO2 50,42%; CaO 23,53%; Na2O 26,05% Trong loại thủy tinh 1,0 mol Na2O kết hợp với A 2,0 mol SiO2 1,0 mol CaO B 1,0 mol SiO2 2,0 mol CaO C 1,0 mol SiO2 1,0 mol CaO D 2,0 mol SiO2 2,0 mol CaO Bước 1: Gọi công thức tổng quát thủy tinh: * Ví dụ: Na2O x CaO y SiO2 z x,y,z�� Bước 2: Lập tỉ lệ x : y: z theo phần trăm khối lượng: Hướng dẫn giải Đặt công thức thủy tinh Na2O x CaO y SiO2 z x,y,z��* %mNa2O %mCaO %mSiO2 %mNa2O %mCaO %mSiO2 Ta có: x : y: z : : : : 62 56 60 62 56 60 Bước 3: Tìm tỉ lệ x, y, z số nguyên tối 26,05 23,53 50,42 : : 62 56 60 giản, từ suy cơng thức thủy tinh 0,42:0,42:0,84 1:1: Ví dụ: x : y: z � Công thức thủy tinh Na2O.CaO.2SiO2 Vậy mol kết hợp với mol CaO mol SiO2 Chọn A Ví dụ mẫu Ví dụ Một loại thủy tinh dùng để chế tạo công cụ nhà bếp chứa: 75% SiO2 , 9% CaO, Na2O 16% Trong loại thủy tinh 1,0 mol CaO kết hợp với: A 1,5 mol Na2O 6,7 mol SiO2 B 1,6 mol Na2O 7,8 mol SiO2 C 1,8 mol Na2O 4,0 mol SiO2 Trang 116 D 2,0 mol Na2O 7,4 mol SiO2 Hướng dẫn giải * Đặt công thức thủy tinh Na2O x CaO y SiO2 z x,y,z�� Ta có: x : y: z %mNa2O %mCaO %mSiO2 16 75 : : : : 0,26:0,16:1,25 1,6:1: 7,8 62 56 60 62 56 60 Vậy mol CaO kết hợp với 1,6 mol Na2O 7,8 mol SiO2 Chọn B Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Loại thủy tinh khó nóng chảy chứa 18,43% K 2O ; 10,98% CaO 70,59% SiO2 có cơng thức dạng oxit là: A K 2O.CaO.4SiO2 B K 2O.2CaO.6SiO2 C Na2O.CaO.6SiO2 D K 2O.3CaO.8SiO2 Câu 2: Thành phần đất sét cao lanh, có cơng thức xAl 2O3.ySiO2.zH2O , tỉ lệ khối lượng oxit nước tương ứng 0,3696; 0,4348; 0,1957 Cơng thức hóa học cao lanh cho là: A 3Al 2O3.SiO2.2H2O B Al 2O3.3SiO2.2H2O C Al 2O3.2SiO2.3H2O D 2Al 2O3.SiO2.3H2O ĐÁP ÁN Dạng 1: Bài tập lí thuyết tính chất vật lí, hóa học, ứng dụng silic hợp chất Câu 1: Chọn D Câu 2: Chọn D Câu 3: Chọn B Câu 4: Chọn D Câu 5: Chọn C (1) Đúng silic có số oxi hóa -4; 0; +2; +4 Tuy nhiên số oxi hóa +2 phổ biến (2) Sai công nghiệp, silic điều chế cách dùng than cốc khử SiO2 lò điện nhiệt độ cao (3) Sai SiO2 oxit axit khơng tan nước (4) Đúng (5) Đúng Ví dụ: Na2SiO3 CO2 H2O � H2SiO3 Na2CO3 Vậy có nhận xét (1), (4), (5) Câu 6: Chọn C Câu 7: Chọn A Câu 8: Chọn D Câu 9: Chọn B Câu 10: Chọn B Trang 117 Câu 11: Chọn A 1 CO2 Ba OH � BaCO3 H2O 2 SO2 Ba OH � BaSO3 H2O Phương trình hóa học: 3 4NO2 2Ba OH � Ba NO3 Ba NO3 2H2O 4 2Cl2 2Ba OH � BaCl2 Ba ClO 2H2O 5 H2S Ba OH � BaS 2H2O Có phản ứng xảy ra, phản ứng (3) (4) phản ứng oxi hóa – khử Lưu ý: SiO2 tan kiềm đặc, nóng nóng chảy Câu 12: Ta có dãy chuyển hóa: Si �� �SiO2 �� � Na2SiO3 �� � H2SiO3 �� �SiO2 �� �Si t� �SiO2 1 Si O2 �� 2 SiO2 2NaOHnc � Na2SiO3 H2O Phương trình hóa học: 3 Na2SiO3 CO2 H2O � H2SiO3 Na2CO3 t� � H2O SiO2 4 H2SiO3 �� t� � MgO Si 5 SiO2 Mg �� Dạng 2: Bài tập định lượng silic, hợp chất chất liên quan Câu 1: Chọn C * Đặt công thức thủy tinh K 2O x CaO y SiO2 z x,y,z�� Ta có x : y: z %mK 2O %mCaO %mSiO2 18,43 10,98 70,59 : : : : 0,196:0,196:1,1765 1:1:6 94 56 60 94 56 60 � Công thức thủy tinh K 2O.CaO.6SiO2 Câu 2: Chọn C Ta có: %mAl2O3 %mSiO2 %mH2O 0,3696 0,4348 0,1957 : : : : 102 60 18 102 60 18 0,00362:0,0072:0,01087 1: 2:3 x : y: z � Công thức cao lanh Al 2O3.2SiO2.3H2O Trang 118 ... 0 ,15 � 0 ,15 mol Trong phần có: 0 ,1 mol Mg2 0 ,15 mol NH4 Bảo tồn điện tích phần: 2nMg2 nNH4 2nSO24 Trang 35 � 0 ,1. 2 0 ,15 2nSO2 � nSO2 0 ,17 5 mol Vậy m 0 ,1. 24 0 ,15 .18 0 ,17 5.96... axit: � � � 10 M 3 � H � OH � Ví dụ: Tính � � �và � �của dung dịch HCl 10 M Phương trình điện li HCl � H Cl 10 3 � 10 3 M 3 �� H � � � 10 �� OH � � � 10 ? ?14 10 ? ?11 M 3 10 Trong... � 10 M 5 � H � OH � Ví dụ: Tính � � �và � �của dung dịch NaOH 10 M Phương trình điện li: NaOH � Na OH 10 5 � 10 5 M 5 �� OH � � � 10 M Trang 18 �� H � � � 10 ? ?14 10 9 M 5 10