Phương pháp giải một số dạng bài tập về silic và hợp chất của silic

Dạng 1

Lý thuyết về silic và hợp chất của silic

Ví dụ 1: Phản ứng hóa học nào sau đây không đúng

A. SiO₂ + H₂O → H₂SiO₃

B. 3CO +  Fe₂O₃ \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) 2 Fe  +  3CO₂

C. CO₂  + 2Mg \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) C + 2MgO

D. SiO₂ + 4HF → SiF₄ + 2H₂O

Hướng dẫn giải chi tiết:

Phản ứng hóa học không đúng là:

SiO₂ + H₂O → H₂SiO₃

Đáp án A

Ví dụ 2: Trong phản ứng hóa học nào sau đây silic đóng vai trò là chất oxi hóa

A. Si  +  2F₂→ SiF₄

B. Si  +  O₂ \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) SiO₂

C. Si  + 2NaOH  +  H₂O → Na₂SiO₃  + 2H₂

D. 2Mg  +  Si \(\xrightarrow{{{t}^{0}}}\) Mg₂Si

Hướng dẫn giải chi tiết:

Si đóng vai trò là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử (kim loại), sau phản ứng số oxi hóa của Si giảm

\(2Mg~+~\overset{0}{\mathop{Si}}\,\xrightarrow{{{t}^{0}}}M{{g}_{2}}\overset{-2}{\mathop{Si}}\,\)

Đáp án D

Ví dụ 3: Silic đioxit và nhôm oxit cùng phản ứng với chất nào sau đây?

A. O₂.

B. Mg.

C. dd Ba(OH)_{2 đặc, nguội}.

D. dd KOH đặc, nóng.

Hướng dẫn giải chi tiết:

- A loại vì SiO₂ và Al₂O₃ đều không phản ứng với O₂

- B loại vì Mg không phản ứng với Al₂O₃

- C loại vì SiO₂ không phản ứng với Ba(OH)₂ đặc ở nhiệt độ thường

- D đúng

PTHH: SiO₂ + 2KOH \(\overset{t^o}{\rightarrow}\) K₂SiO₃ + H₂O

            Al₂O₃ + 2KOH → 2KAlO₂ + H₂O

Đáp án D

Ví dụ 4: Cho sơ đồ sau:

Si \(\xrightarrow[?]{(1)}\) SiO₂ \(\xrightarrow[?]{(2)}\) Na₂SiO₃ \(\xrightarrow[?]{(3)}\) H₂SiO₃.

Các chất cần lấy trong phản ứng (1), (2), (3) là:

A. O₂; Na₂O; HCl.

B. O₂; Na₂O; H₂O.

C. O₂; NaOH; HCl.

D. O₂; NaOH; H₂.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Si \(\xrightarrow[O_2]{(1)}\) SiO₂ \(\xrightarrow[NaOH]{(2)}\) Na₂SiO₃ \(\xrightarrow[HCl]{(3)}\) H₂SiO₃.

PTHH: 

(1) Si + O₂ \(\overset{t^o}{\rightarrow}\) SiO₂

(2) SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

(3) Na₂SiO₃ + 2HCl → NaCl + H₂SiO₃

Đáp án C

Ví dụ 5: Người ta có thể điều chế Si bằng cách

A. Dùng than cốc khử SiO₂ trong lò điện ở nhiệt độ cao

B. Đốt cháy hỗn hợp bột Mg và cát nghiền mịn

C. Đốt cháy hỗn hợp bột Mg và cát nghiền mịn

D. cả A, B đều đúng

Hướng dẫn giải chi tiết:

A. Cách điều chế Si trong công nghiệp:

SiO₂ + 2C  -> Si + 2CO => đúng

B. Cách điều chế Si trong PTN:

2Mg + SiO₂   -> 2MgO + Si  => đúng

C. Si không tồn tại dạng đơn chất

=> không có quặng silic đơn chất trong tự nhiên => loại

Đáp án D

---

Dạng 2

Bài tập về tính chất hóa học cúa Silic và Silic dioxit

* Một số lưu ý cần nhớ

I. Silic:

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  

II. SiO₂

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. H₂SiO₃

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.

Na₂SiO₃ + 2H₂O → 2NaOH + H₂SiO₃

 Dung dịch đậm đặc của Na₂SiO₃ và K₂SiO₃ được gọi là thủy tinh lỏng, dùng để chế tạo keo dán thủy tinh và sứ,...

* Một số ví dụ điển hình

Ví dụ 1: Một loại thủy tinh có chứa 13% Na₂O; 11,7% CaO; 75,3% SiO₂ về khối lượng. Thành phần của thủy tinh này được viết dưới dạng hợp chất các oxit là

A. Na₂O.CaO.6SiO₂

B. 2Na₂O.6CaO.6SiO₂   

C. 2Na₂O.CaO.6SiO₂

D. Na₂O.6CaO.SiO₂

Hướng dẫn giải chi tiết:

Công thức thủy tinh có dạng: xNa₂O.yCaO.zSiO₂

\(x:y:z = {\mkern 1mu} \frac{{\% N{a_2}O}}{{{M_{N{a_2}O}}}}:\frac{{\% CaO}}{{{M_{CaO}}}}:\frac{{\% Si{{\rm{O}}_2}}}{{{M_{Si{{\rm{O}}_2}}}}}{\mkern 1mu} {\mkern 1mu}  = {\mkern 1mu} {\mkern 1mu} \frac{{13}}{{62}}:\frac{{11,7}}{{56}}:\frac{{75,3}}{{60}}\)

\( = 0,21:0,21:1,255 = 1:1:6\)

Đáp án A

Ví dụ 2: Cho m gam silic tác dụng vừa đủ với dung dịch NaOH. Sau phản ứng thấy khối lượng dung dịch tăng 2,4 gam. Giá trị của m là:

A. 1,4 gam.

B. 2,58 gam.

C. 2,8 gam.

D. 2,4 gam.

Hướng dẫn giải chi tiết:

Giả sử n_Si = x (mol)

Si + 2NaOH + H₂O → Na₂SiO₃ + 2H₂

x                      →                            2x

m_{dd tăng} = m_Si - m_H2 = 2,4 => 28x – 4x = 2,4

=> x = 0,1 mol => m = 2,8 gam

Đáp án C

Ví dụ 3: Cho 11 gam hỗn hợp 2 kim loại Al, Si tan hoàn toàn vào dung dịch NaOH thu được 15,68 lít H₂ (đktc). Thành phần phần trăm khối lượng của Si trong hỗn hợp là

A. 50,00%.

B. 51,19%

C. 50,91%.

D. 51,90%.

Hướng dẫn giải chi tiết:

n_H2 = 0,7 (mol). Gọi số mol của Al và Si lần lượt là x, y (mol)

+m_hh = m_Al + m_Si => 27x + 28y = 11 (1)

+ BT electron: 3n_Al + 4n_Si = 2n_H2 => 3x + 4y = 0,7.2 (2)

Giải hệ (1) và (2) được: x = y = 0,2 mol

=> %m­_Si = \(\frac{{0,2.28}}{{0,2.27 + 0,2.28}}.100\% \) = 50,91%

Đáp án C