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 và để tự khẳng định mình

§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 3 trong hệ thống tuần hoàn.
• Các số oxi hóa của silic: – 4, 0, +2 và +4. (số oxi hóa +2 ít đặc trưng)
• Các dạng thù hình:
- Silic tinh thể: có cấu trúc tương tự kim cưong, rất 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, có thể tan được trong các kim loại
nóng chảy, tạo thành hợp kim cứng nhưng dòn.
www.hoa hoc.org

② Hóa tính
Silic có tính phi kim yếu hơn cacbon, vừa có tính khử và 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 của silic
① Silic đioxit SiO2
Tồn tại dưới dạng cát, thạch anh, là nguyên liệu quan trọng để sản xuất thủy tinh, đồ gốm...
Silic đioxit là chất tinh thể, không tan trong nước.
SiO2 dễ tan trong kiềm nóng chảy:SiO2 + 2NaOH → Na2SiO3 + H2O
Tác dụng với HF (dùng để khắc chữ và hinh lên thủy tinh):SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O
② Axit silixic và muối silicat
- Axit silic H2SiO3: là chất kết tủa keo, không tan trong nước. Khi sấy khô, axit silic mất một phẩn nước tạo
ra silicagen (được dùng để hút ẩm).
H2SiO3 là axit rất yếu, yếu hơnn axit cacbonic: Na2SiO3 + CO2 + H2O → Na2CO3 + H2SiO3
-Muối silicat của kim loại kiềm tan được trong nước. Dung dịch đậm đặc của Na 2SiO3 và K2SiO3 được gọi
là thủy tinh lỏng, dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ. Vải hoặc gỗ tẩm thủy tinh lỏng sẽ khó bị cháy.
C. Công nghiệp silicat
① Thủy tinh
Là hỗn hợp của các muối natri silicat, canxi silicat và silic đioxit. Công thức gần đúng của thủy tinh:
Na2O.CaO.6SiO2.
Các loại thủy tinh: thủy tinh thông thường, thủy tinh kali, thủy tinh thạch anh.
② Đồ gốm: được điều chế chủ yếu từ đất sét và cao lanh
Có các 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 chính gồm các:
canxi silicat: 3CaO.SiO2, 2CaO.SiO2 và canxi aluminat: 3CaO.Al2O3.

Là vật liệu kết dính nên được dùng trong xây dựng.

Biên soạn – giảng dạy: Thầy Ngô Xuân Quỳnh
ĐT: 0979.817.885 – E_mail:

Facebook.com/hoahoc.org (Ngô Xuân Quỳnh)

Trang

188


Luyện thi & bồi dưỡng kiến thức
môn Hóa học: Từ lớp 8 đến lớp 12

TÀI LIỆU ÔN LUYỆN HÓA HỌC 10/11/12

1. Nguyên tử cacbon và silic giống nhau về:
A. cấu hình electron.
B. số electron ở lớp ngoài cùng,
C. số lớp electron.
D. số điện tích hạt nhân.
2. Trong các phàn ứng sau (theo thứ tự), Si là chất oxi hóa hay khử?
Si + 2KOH + H2O  K2SiO3 + 2H2 (1)
Si + 2F2 SiF4 (2)
A. đều là chất khử.
B. đều là chất oxi hóa.
C. chất khử và chất oxi hóa.
D. chất oxi hóa và chất khử.
3. Silic đioxit phản ứng được với các chất trong dãy nào sau đây?

A. NaOH, MgO, HCl.
B. KOH, MgCO3, HF.
C. NaOH, Mg, HF.
D. KOH, Mg, HCI.
2

4. Phương trinh ion thu gọn: 2H+ + SiO3  H2SiO3 là của phản ứng hóa học xảy ra giữa:
A. H2CO3 và Na2SiO3.
B. H2CO3 và K2SiO3.
C. HCl và CaSiO3.
D. HCl và Na2SiO3.
5. Chọn hóa chầt có thể hòa tan được Si và Al:
A. KOH.
B. HCl.
C. H2SO4 loãng.
D. dung dịch NH3.
6. Chọn phát biểu đúng về vật liệu silicat:
A. Thủy tinh có cấu trúc vô định hình nên nhiệt độ nóng chảy xác định.
B. Xi măng được dùng trong xây dựng, là loại vật liệu không kết dính.
C. Thủy tinh, sành sứ, xi măng đều có chứa một số muối silicat trong thành phần.
D. Sứ là loại gốm dân dụng, gốm kĩ thuật và gốm xảy dựng.
7. Để khắc chữ vẽ hình lên thủy tinh, ta dùng axit:
A. HCl đặc.
B. HBr.
C. H2SO4 đặc.
D. HF.
8. Nguyên tố phổ biến thứ hai ở vỏ trái đất là
A. oxi.
B. cacbon.
C. silic.

D. sắt.
9. Người ta thường dùng cát (SiO2) làm khuôn đúc kim loại. Để làm sạch hoàn toàn những hạt cát bám trên
bề mặt vật dụng làm bằng kim loại có thể dùng dung dịch nào sau đây?
A. Dung dịch HCl.
B. Dung dịch HF.
C. Dung dịch NaOH loãng.
D. Dung dịch H2SO4.
10. Công nghiệp silicat là ngành công nghiệp chế biến các hợp chất của silic. Ngành sản xuất nào sau đây
không thuộc về 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 cơ.
11. “Thuỷ tinh lỏng” là
A. silic đioxit nóng chảy.
B. dung dịch đặc của Na2SiO3 và K2SiO3.
C. dung dịch bão hoà của axit silixic.
D. thạch anh nóng chảy.
C. CÁC DẠNG BÀI TOÁN SILIC VÀ HỢP CHẤT CỦA SILIC
Dạng 1: Silic và hợp chất của nó tác dụng với kiềm
VD1: Đốt m gam A (chứa silic và hiđro) trong đó %H = 12,5% về khối lượng. Chất B sinh ra tác dụng với
NaOH tạo muối C. Cho axit clohiđric dư tác dụng với muối C thì có kết tủa keo tạo thành. Nung kết tủa thì
được 30 gam chất B. Xác định công thức và tính khối lượng A đã dùng. Biết 1 gam khí A chiếm thể tích
0,7 lít (đktc).
A.
B.
C.
D.
Hướng dẫn
Đặt CTPT của A: SiHx

M
%H
x
12,5
 
Ta có: H 
x=4
MSi %Si
28 100  12,5
1
.22, 4 = 32 g/mol)
CTPT của A là SiH4 (Theo đề: MA =
0, 7
www.hoa hoc.org

Dạy & Học Hóa Học – www.hoahoc.org -“Our goal is simple: help you to reach yours”

Trang

“Mục tiêu của chúng tôi rất đơn giản: giúp đỡ để bạn đạt được mục tiêu của mình”

189


Học để biết, học để làm, học để chung sống, học để làm người và để tự khẳng định mình

2017

2
 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)
4

2

60

4

VD2: Cho 25 gam hỗn hợp silic và than tác dụng dung dịch NaOH đặc, dư, đun nóng, thu được 11,2 lít khi
H2 (đktc). Xác định % khối lượng của silic trong hỗn hợp ban đầu, biết phản ứng có hiệu suất 100%.
Hướng dẫn
Bảo toàn e: 4.nSi = 2. n H  nSi = 0,25 mol  %mSi =
2

0,25.28
.100% = 28%
25

Dạng 2: Xác định thành phần và công thức hợp chất silic
VD3: Nghiền thủy tinh thông thường thành bột, rồi cho vào nước. Nhúng giấy quỳ tím vào nước thì giấy
quỳ sẽ chuyển sang màu xanh. Giải thích và viết phương trinh hóa học.
Hướng dẫn
Trong thủy tinh có muối Na2SiO3. Muối này 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 và 75,3% SiO2 về khối lượng. Hãy xác định thành
phần của loại thủy tinh này biểu diễn dưới dạng các oxit.
Hướng dẫn
Đặt công thức của 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 và SiO2 được trộn theo tỉ lệ khối lượng 1 : 1 và đã được nghiền mịn. Nung m
gam hỗn hợp trong điều kiện không có không khí thu được hỗn hợp Y. Cho toàn bộ hỗn hợp Y tác dụng
với dung dịch NaOH dư, thu được 2,688 lít H2 (đktc). Các phản ứng xảy ra hoàn toàn. Giá trị của m là
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 của Mg là : 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 và 75,0% SiO2 về
khối lượng. Trong loại thủy tinh này, 1 mol CaO kết hợp với
A. 1,6125 mol Na2O và 7,8125 mol SiO2.
B. 1,6 mol Na2O và 7,77 mol SiO2.
C. 2 mol Na2O và 6 mol SiO2.
D. 1 mol Na2O và 6 mol SiO2.
13. Thủy tinh không có cấu trúc tinh thể mà là chất vô định hình, nên thủy tinh:
A. có hệ số nở nhiệt rất nhỏ.
B. có nhiều màu sắc khác nhau.
C. trong suốt.
D. không có nhiệt độ nóng chảy xác định.
14. Khối lượng Na2CO3 cần dùng để sản xuất được 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 6 gam Mg bột với 4,5 gam SiO2 rồi đun nóng ở nhiệt độ cao cho đến khi phản ứng xảy ra hoàn
toàn. Lấy hỗn hợp thu được cho tác dụng với dung dịch NaOH dư. Thể tích khí hiđro bay ra ở điều kiện
tiêu chuẩn là
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:

Facebook.com/hoahoc.org (Ngô Xuân Quỳnh)

Trang

190