Номер 14, страница 354 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 49. Кремний и его соединения - номер 14, страница 354.

Условие.

14. Существуют различные силикатные стёкла: содово-известковое, калийно-известковое, калийно-свинцовое, боросиликатное и т. д. Найдите их различия по составу и свойствам, укажите области применения.

Решение.

Решение 2.

Все силикатные стёкла являются аморфными веществами, основу которых составляет оксид кремния(IV) ($SiO_2$). Различия в свойствах и областях применения определяются добавками (модификаторами) в виде оксидов различных металлов.

Содово-известковое стекло

Состав: Это наиболее распространённый и дешёвый вид стекла. Его примерный состав можно выразить формулой $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$. Основные компоненты — оксид кремния ($SiO_2$, ~70-75%), оксид натрия ($Na_2O$, ~12-16%, вводится в виде соды $Na_2CO_3$) и оксид кальция ($CaO$, ~5-12%, вводится в виде известняка $CaCO_3$).

Свойства: Относительно легкоплавкое, что упрощает его производство. Обладает удовлетворительной прозрачностью. Имеет невысокую термическую и химическую стойкость, т.е. может треснуть при резком перепаде температур и мутнеет под действием воды и химических реагентов со временем.

Применение: Широко используется для производства оконных стёкол, стеклянной тары (бутылки, банки), недорогой столовой посуды (стаканы, тарелки).

Ответ: Содово-известковое стекло — самый массовый и дешёвый тип стекла с составом на основе оксидов натрия, кальция и кремния. Из-за невысокой термостойкости применяется в основном для окон и тары.

Калийно-известковое стекло

Состав: В этом стекле оксид натрия ($Na_2O$) заменён на оксид калия ($K_2O$). Его примерная формула — $K_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$. Оксид калия вводят в виде поташа ($K_2CO_3$).

Свойства: По сравнению с содово-известковым, это стекло более тугоплавкое и труднее в обработке. Однако оно обладает повышенной твёрдостью, химической стойкостью, сильным блеском и высокой прозрачностью. Такое стекло часто называют "богемским".

Применение: Используется для изготовления высококачественной столовой и художественной посуды, а также для некоторых оптических изделий.

Ответ: Калийно-известковое стекло отличается от содового заменой оксида натрия на оксид калия, что придает ему больший блеск, твердость и химическую стойкость. Применяется для производства дорогой посуды.

Калийно-свинцовое стекло (хрусталь)

Состав: В этом стекле оксид кальция ($CaO$) и частично оксид кремния ($SiO_2$) заменены на оксид свинца ($PbO$). Примерная формула — $K_2O \cdot PbO \cdot 6SiO_2$. Содержание $PbO$ в хрустале обычно составляет 24% и более.

Свойства: Отличается высокой плотностью, сильным блеском и высоким показателем преломления света, что обеспечивает характерную "игру света" на гранях. Стекло относительно мягкое и пластичное, что облегчает его шлифовку, огранку и нанесение гравировки. Хорошо поглощает рентгеновское и гамма-излучение.

Применение: Изготовление дорогой декоративной посуды (хрусталь), люстр, ювелирных изделий, высококачественных оптических линз, а также защитных экранов от радиации.

Ответ: Калийно-свинцовое стекло (хрусталь) содержит оксид свинца вместо оксида кальция, что обеспечивает ему высокий показатель преломления (блеск) и пластичность. Используется для декоративных изделий, оптики и радиационной защиты.

Боросиликатное стекло

Состав: В этом стекле часть оксида кремния заменена на оксид бора ($B_2O_3$). Типичный состав: $SiO_2$ (70-80%), $B_2O_3$ (10-13%), оксиды щелочных металлов ($Na_2O, K_2O$, ~4-8%) и оксид алюминия ($Al_2O_3$, ~2-7%).

Свойства: Главное отличительное свойство — очень низкий коэффициент термического расширения. Это делает стекло чрезвычайно устойчивым к резким перепадам температур (термическому шоку). Оно также обладает высокой химической стойкостью к кислотам, щелочам и органическим веществам.

Применение: Широко используется для производства лабораторной химической посуды (колбы, пробирки, стаканы), жаропрочной кухонной посуды для духовок и микроволновых печей (например, марки Pyrex), а также в осветительной технике (колбы мощных ламп) и промышленности.

Ответ: Боросиликатное стекло содержит оксид бора, что придаёт ему исключительную стойкость к перепадам температур и химическим воздействиям. Применяется для изготовления лабораторной и жаропрочной посуды.