Hoá học 11 Bài 17: Silic và hợp chất của silic

a. Tính chất vật lí

- Silic gồm có : Silic tinh thể và vô định hình

- Silic tinh thể có cấu trúc giống kim cương, màu xám, ánh kim, có tính bán dẫn, nóng chảy ở 1420⁰C

- Silic vô định hình là chất bột màu nâu

- Silic có tính chất vật lí của nguyên tố nửa kim loại.

b. Tính chất hóa học

- Số oxi hóa của Si giống C: -4, 0, +2, +4

- Vừa có tính khử, vừa có tính oxy hoá.

Tính khử

Tác dụng với phi kim

- Với Flo ở đk thường: Si + 2F₂ → SiF₄

- Với halogen, O₂: ở t^O cao

Si + 2Cl₂ →  SiCl₄  (đk: 500^oC)

Si + O₂ →  SiO₂

- Với C,N,S: ở t^o rất cao

Si + C → SiC  (đk: 2000^oC)

Tác dụng với hợp chất

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

Tính oxy hoá

Khi tác dụng với kim loại ở t^O cao tạo các silixua kim loại

Si + Mg →  Mg₂Si (Magie silixua)  (đk: 800 - 900^oC)

c. Trạng thái tự nhiên

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

- Trong tự nhiên không có Silic tự do, mà chỉ gặp được ở dạng hợp chất: chủ yếu silic đioxit; các khoáng vật silicat; cao lanh, thạch anh, ...

d. Ứng dụng

Silic siêu tinh khiết là chất bán dẫn, được dùng trong kĩ thuật

e. Điều chế

Nguyên tắc:

Dùng chất khử mạnh (Mg, Al, C…) khử SiO₂ ở t⁰ cao

SiO₂ + 2Mg  →  Si + 2MgO

1.2. Hợp chất của silic

a. Silic đioxít (SiO₂)

Tính chất vật lý: Silic đioxit là chất ở dạng tinh thể, nóng chảy ở 1713^oC, không tan trong nước.

Tính chất hoá học:

Oxít axít nên tác dụng kiềm đặc nóng hoặc nóng chảy.

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O.

SiO₂ tan được trong HF.

SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

→ Dung dịch HF dùng để khắc chữ và hình trên thuỷ tinh.

b. Axít silixic (H₂SiO₃)

Kết tủa keo: Không tan trong nước.

Dễ mất nước khi đun nóng: H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O

Là axít yếu, yếu hơn cả H₂CO₃:

Phương trình Na₂SiO₃ + CO₂ + H₂O → H₂SiO₃ +Na₂CO₃

c. Muối silicat

Đa số muối silicat không tan.

Chỉ có muối silicat của Kim loại kiềm tan trong H₂O.

2. Bài tập minh họa

Đun nóng 2,5 gam hỗn hợp gồm silic và cacbon với dung dịch kiềm đặc, nóng thu được 1,4 lít H₂(đktc). Thành phần % theo khối lượng của cacbon trong hỗn hợp là :

A. 30,0%.    

B. 65,0%.    

C. 70,0%.    

D. 35,0%.

Hướng dẫn giải

n_H2 = 0,0625 mol

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

0,03125    ←    0,0625 (mol)

%m_Si = 0,03125.28/2,5.100% = 35%

⇒ % m_C = 100% - 35% = 65%

⇒ Đáp án B

Một loại thủy tinh thường chứa 9,62% Na; 8,37% Ca; 35,15% Si còn lại là oxi. Thành phần của thủy tinh dưới dạng oxit là:

A. Na₂O.CaO.5SiO₂    

B. Na₂O.2CaO.5SiO₂

C. 2Na₂O.CaO.14SiO₂    

C. Na₂O.CaO.6SiO₂

Hướng dẫn giải

Gọi công thức của thủy tinh là: xNa₂O.yCaO.zSiO₂

n_Na : n _Ca : n _Si = 2x : y : z = (%m_Na)/23 = (%m_Ca)/40= (%m_Si)/28 = 2 : 1 : 6

⇒ x : y : z = 1 : 1 : 6

⇒ Đáp án C

Nung nóng hỗn hợp gồm 3 gam Mg và 3g SiO₂, sau đó cho hỗn hợp sau phản ứng tác dụng với NaOH đặc, giả sử hiệu suất đạt 100%. Thể tích khí (đktc) thu được là:

A. 1,12 lít    

B. 2,24 lít    

C. 2,8 lít    

D. 0,56 lít

Hướng dẫn giải

n_Mg = 0,125 mol; n_SiO2 = 0,05 mol

2Mg + SiO₂ → 2MgO + Si

0,1 ←    0,05 →     0,05 (mol)

⇒ Mg dư

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

0,05 →       0,1 (mol)

V_khí = 0,1.22,4 = 2,24 lít

⇒ Đáp án B

Câu 1: Một loại thủy tinh chịu lực có thành phần theo khối lượng của các oxit như sau: 13% Na₂O; 11,7% CaO và 75,3% SiO₂. Thành phần của loại thủy tinh này được biểu diễn dưới dạng công thức nào?

Câu 2: Khi cho 14,9 gam hỗn hợp Si, Zn và Fe tác dụng với dung dịch NaOH thu được 6,72 lít khí(đktc). Cũng lượng hỗn hợp đó khi tác dụng với dư dung dịch HCl sinh ra 4,48 lít khí(đktc). Xác định thành phần của hỗn hợp trên.

Câu 3: Để hòa tan hoàn toàn 24 gam SiO₂ cần dùng vừa hết m gam dd HF 25%, sau phản ứng thu được dd X. Giá trị của m là.

Câu 4: Khi cho 7,45 gam hỗn hợp Si, Zn và Fe tác dụng với dung dịch NaOH thu được 3,36 lít khí(đktc). Cũng lượng hỗn hợp đó khi tác dụng với dư dung dịch HCl sinh ra 2,24 lít khí(đktc). Thành phần phần trăm khối lượng Si, Zn và Fe trong hỗn hợp trên lần lượt là?

Câu 5: Đun nóng m gam Silic trong oxi dư thu được 5,34 gam silic đioxit. Giá trị của m?