Hoá học 11 Bài 18: Công nghiệp silicat

a. Thành phần hóa học và tính chất của thủy tinh

- Thành phần hoá học của thuỷ tinh: Na₂O.CaO.6SiO₂

- Tính chất: không có nhiệt độ nóng chảy xác định, giòn dễ vỡ, hệ số giãn nở vì nhiệt lớn.

- Ứng dụng: làm chai, lọ, cửa kính...

- Nguyên tắc sản xuất: nấu chảy hỗn hợp cát trắng (SiO₂) đá vôi (CaCO₃), và sôđa (Na₂CO₃) ở 1400⁰C

CaCO₃ + Na₂CO₃ + 6SiO₂ → Na₂O.CaO.6SiO₂ + 2CO₂ 

b. Một số loại thủy tinh

- Thuỷ tinh Kali:

+ Thành phần: Thay sôđa bằng K₂CO₃

+ Tính chất: t⁰ hoá mềm và t⁰ nc cao

+ Ứng dụng: Làm dụng cụ thí nghiệm, lăng kính,...

- Thuỷ tinh pha lê:

+ Thành phần: Chứa nhiều PbO₂

+ Tính chất: dễ nóng chảy và trong suốt

+ Ứng dụng: Làm đồ pha lê

- Thuỷ tinh thạch anh:

+ Thành phần: chủ yếu là SiO₂

+ Tính chất: t0 hoá mềm cao, hệ số nở nhiệt nhỏ, không bị nứt khi nóng và lạnh đột ngột

+ Ứng dụng: Làm các vật chịu nhiệt

- Thuỷ tinh màu:

+ Thành phần: Thêm 1 số oxit: Cr₂O₇...

+ Tính chất: Có nhiều màu khác nhau

+ Ứng dụng: Làm các vật thuỷ tinh có màu sắc khác nhau

- Đồ gốm là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh

- Phân loại: Gốm xây dựng, Gốm kỹ thuật và Gốm dân dụng

a. Gạch, ngói

Nguyên liệu: Đất sét, cát và nước

Cách tiến hành: Nhào đất sét, cát và nước thành khối dẻo. Sau đó tạo hình, sấy khô và nung ở t0 : 900-1000⁰C

b. Sành, sứ

- Sành:

+ Tính chất: Cứng, gõ kêu, màu xám hoặc nâu

+ Nguyên liệu sản xuất: Đất sét

+ Cách tiến hành: Nung đất sét ở t0 = 1200-13000C. Sau đó tạo 1 lớp men mỏng ở bề mặt

- Sứ:

+ Tính chất: Cứng, xốp, màu trắng, gõ kêu

+ Nguyên liệu sản xuất: Cao lanh, fenspat, thạch anh....

+ Cách tiến hành: Nung hỗn hợp nguyên liệu 2 lần

• Lần 1: nung ở 1000⁰C, sau đó trắng men và trang trí
• Lần 2: nung ở 1400⁰- 1450⁰C

a. Thành phần hoá học

Trạng thái: Là chất bột mịn, màu lục xám

Thành phần hoá học: 3CaO.SiO₂ ; 2CaO.SiO₂; 3CaO.Al₂O₃

Ứng dụng: Làm vật liệu xây dựng

b. Phương pháp sản xuất

c. Quá trình đông cứng của xi măng

Quá trình đông cứng của xi măng là sự kết hợp các hợp chất có trong xi măng với nước tạo nên những tinh thể hiđrat đan xen vào nhau thành những khối cứng và bền.

Nghiền thủy tinh thông thường thành bột, rồi cho vào nước. Nhúng giấy quỳ tím vào nước thì giấy sẽ chuyển sang màu xanh. Giải thích và viết phương trình hóa học

Hướng dẫn giải

Trong thủy tinh có muối Na₂SiO₃. Muối này thủy phân cho môi trường kiềm nên làm quỳ tím chuyển hoa sxnah

Na₂SiO₃ → 2Na⁺ + SiO₃^2-

SiO₃^2- + 2H₂O ↔ H₂SiO₃ + 2OH^-

Một loại thủy tinh chứa 13% Na₂O; 11,7% CaO và 75,3% SiO về khối lượng. Hãy xác định thành phần của loại thủy tinh này biểu diễn dưới dạng các oxit

Hướng dẫn giải

Đặt công thức của thủy tinh: xNa₂O.yCaO.zSiO₂

Ta có tỉ lệ: x : y : z = \(\frac{{13}}{{62}}:\frac{{11,7}}{{56}}:\frac{{75,3}}{{60}}\) = 1 : 1 : 6

Vậy công thức thủy tinh là Na₂O.CaO.6SiO₂

Đốt m gam A (Chúa Silic và hidro) trong đó %H = 12,5% về khối lượng. Chất B sinh ra tác dụng với NaOH tạo muối C. Cho HCl 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 dung. Biết 1 gam A chiếm thế tích 0,7 lít (ở đktc)

Hướng dẫn giải

Đặt công thức của A là SixHy

Phân tử khối A: M_A = (22,4 : 0,7).1 = 32

Ta có:

\(\frac{{28x}}{{\% Si}} = \frac{y}{{\% H}} = \frac{{{M_A}}}{{100}}\)

Hay \(\frac{{28x}}{{87,5}} = \frac{y}{{12,5}} = \frac{{32}}{{100}}\)

Suy ra x = 1 và y = 4. Công thức của A là SiH₄

Các phản ứng:

SiH₄ + 2O₂ → SiO₂ + 2H₂O

SiO₂ + 2NaOH → Na₂SiO₃ + H₂O

Na₂SiO₃ + 2HCl → H₂SiO₃ + 2NaCl

H₂SiO₃ → SiO₂ + H₂O

Số mol SiH4 = số mol SiO2 = 30 : 60 = 0,5

Vậy m = 0,5.32 = 16 gam

Câu 4: Cho 25 gam hỗn hợp gồm silic và than tác dụng với dung dịch NaOH đặc, dư, đun nóng, thu được 11,2 lít khí H2 (đktc). Thành phần % khối lượng của Si trong hỗn hợp ban đầu là bao nhiêu? (biết H= 100%)

Sau bài học cần nắm:

• Thành phần, tính chất của thuỷ tinh, đồ gốm, xi măng
• Phương pháp sản xuất các loại vật liệu trên từ nguồn nguyên liệu có trong tự nhiên.
• Cách sử dụng, bảo quản đồ dùng các vật liệu thuỷ tinh, đồ gốm, xây dựng như xi măng...