Номер 313, страница 225 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.313. Что такое карборунд? Как его получают в промышленности из кварцевого песка? Запишите уравнение реакции.

Что такое карборунд?

Карборунд — это техническое название карбида кремния, бинарного неорганического химического соединения кремния с углеродом. Его химическая формула — $SiC$. Карборунд является одним из самых твёрдых материалов (твёрдость по шкале Мооса 9–9,5), уступая по этому показателю только алмазу. Благодаря своей высокой твёрдости, тугоплавкости (температура разложения около 2700 °C) и химической стойкости, он широко используется в качестве абразивного материала (для шлифовки, резки), в производстве огнеупоров, а также как полупроводник в силовой электронике.

Ответ: Карборунд — это карбид кремния ($SiC$), очень твёрдое и тугоплавкое соединение кремния и углерода, используемое как абразив, огнеупор и полупроводник.

Как его получают в промышленности из кварцевого песка?

В промышленности карборунд получают по так называемому процессу Ачесона. Этот метод заключается в высокотемпературном нагреве смеси (шихты) из чистого кварцевого песка, который является источником кремния ($SiO_2$), и углеродистого восстановителя, например, нефтяного кокса или антрацита. Смесь загружают в электрическую печь сопротивления и нагревают до температур порядка 2000–2500 °C. При этих условиях происходит карботермическое восстановление диоксида кремния до карбида кремния.

Ответ: Карборунд получают путём нагревания смеси кварцевого песка ($SiO_2$) и кокса (углерода) в электрических печах при температуре 2000–2500 °C.

Запишите уравнение реакции.

Основная химическая реакция, лежащая в основе промышленного получения карборунда, представляет собой восстановление диоксида кремния углеродом. Уравнение этой высокотемпературной реакции выглядит следующим образом:

$SiO_2 + 3C \xrightarrow{t^\circ} SiC + 2CO\uparrow$

В данной реакции из диоксида кремния (кварцевый песок) и углерода (кокс) образуются целевой продукт — карбид кремния (карборунд), и побочный продукт — угарный газ, который удаляется из зоны реакции.

Ответ: $SiO_2 + 3C \xrightarrow{t^\circ} SiC + 2CO\uparrow$.