Hoá học 11 Bài 18: Công nghiệp silicat

Nội dung bài học Công nghiệp silicat trình bày về 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...

Hoá học 11 Bài 18: Công nghiệp silicat

1. Tóm tắt lý thuyết

1.1. Thủy tinh

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

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

b. Một số loại thủy tinh

Hình 1: Một số loại thủy tinh

Thuỷ tinh Kali:

+ Thành phần: Thay sôđa bằng K2CO3

+ Tính chất: t0 hoá mềm và tnc 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

1.2. Đồ gốm

- 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

Hình 2: Một số sản phẩm từ đất sét như Gạch viên, Ngói, Gạch nền, thông gió

b. Sành, sứ

Hình 3: Một số vật dụng bằng 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

1.3. Xi măng

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

Hình 4: Xi măng

b. Phương pháp sản xuất

Hình 5: Sơ đồ lò quay sản xuất Clanhke

Hình 6: Tóm tắt quá trình sản xuất Xi măng

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.

1.4. Tổng kết

Hình 7: Công nghiệp Silicat

2. Bài tập minh họa

2.1. Dạng 1: Giải thích hiện tượng, viết phương trình hóa học

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+ + SiO32-

SiO32- + 2H2O ↔ H2SiO3 + 2OH-

2.2. Dạng 2: Xác định thành phần thủy tinh

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

2.3. Dạng 3: Xác định khối lượng chất đã dùng

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: MA = (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

3. Luyện tập

3.1. Bài tập tự luận

Câu 1: Nung nóng NaOH dư với 5 kg cát khô, thu được 9,15 kg Na2SiO3. Hàm lượng SiO2 trong cát là?

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

Câu 3: Cho m gam hỗn hợp Na2CO3 và Na2SiO3 vào lượng dư dung dịch HCl thu được 3,36 lít khí X và 3,9 gam kết tủa Y. Giá trị của m là?

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%)

3.2. Bài tập trắc nghiệm

Câu 1: Trong phản ứng nào sau đây, silic có tính oxi hóa ?

A. Si + 2F2 → SiF4   

B. Si + 2NaOH + H2O → Na2SiO3 + 2H2

C. 2Mg + Si → Mg2Si   

D. Si + O2 →SiO2

Câu 2: Phản ứng nào sau đây là sai ?

A. SiO2 + 2C → 2CO + Si

B. SiO2 + 4HCl→ SiCl4 + 2H2O

C. SiO2 + 4HF → SiF4 + 2H2O

D. SiO2 + 2Mg → 2MgO + Si

Câu 3: "Thủy tinh lỏng" là

A. silic đioxit nóng chảy.

B. dung dịch đặc của Na2SiO3 và K2SiO3.

C. dung dịch bão hòa của axit silixic.

D. thạch anh nóng chảy.

Câu 4: Công nghiệp silicat gồm

A. sản xuất đồ gốm, thủy tinh.

B. sản xuất xi măng.

C. sản xuất silic.

D. sản xuất đồ gồm, thủy tinh, xi măng.

Câu 5: Khẳng định nào sau đây sai?

A. Hầu hết các muối silicat đều không tan (trừ muối của kim loại kiềm, muối amoni).

B. Silicagen là axit silixic mất nước một phần.

C. Axit silixic là axit yếu nhưng mạnh hơn axit cacbonic.

D. Tất cả muối silicat của kim loại kiềm đều bị thủy phân mạnh.

3.3. Trắc nghiệm Online

Các em hãy luyện tập bài trắc nghiệm Công nghiệp silicat Hóa học 11 sau để nắm rõ thêm kiến thức bài học.

Trắc Nghiệm

4. Kết luận

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...
Ngày:20/07/2020 Chia sẻ bởi:

CÓ THỂ BẠN QUAN TÂM