Номер 3, страница 353 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 7. Неметаллы. Параграф 49. Кремний и его соединения - номер 3, страница 353.

Условие.

3. Из курса основной школы вспомните важнейшие продукты силикатной промышленности. Опишите производство стекла и цемента.

Решение.

Решение 2.

К важнейшим продуктам силикатной промышленности, изучаемым в курсе основной школы, относятся стекло, цемент, бетон и различные виды керамики (например, кирпич, фарфор, фаянс).

Производство стекла

Производство обычного силикатного (оконного) стекла основано на варке в специальных печах шихты — тщательно перемешанной смеси исходных компонентов. В качестве сырья используют:

• Кварцевый песок ($SiO_2$) — основной стеклообразующий компонент.
• Кальцинированную соду ($Na_2CO_3$) — для понижения температуры плавления $SiO_2$.
• Известняк или мел ($CaCO_3$) — для придания стеклу химической стойкости и блеска.

Процесс варки происходит при температуре около 1500°C. При этом протекают химические реакции с образованием силикатов натрия и кальция:

$Na_2CO_3 + SiO_2 \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + CO_2\uparrow$

$CaCO_3 + SiO_2 \xrightarrow{t} CaSiO_3 + CO_2\uparrow$

Образуется жидкая стекломасса, состав которой условно можно выразить формулой $Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2$. После осветления и гомогенизации расплава ему придают необходимую форму (прокаткой, вытягиванием, выдуванием) и затем медленно охлаждают (отжигают) для снятия внутренних напряжений.

Ответ: Производство стекла заключается в плавлении при температуре около 1500°C смеси кварцевого песка, соды и известняка с образованием расплава силикатов натрия и кальция, из которого затем формуют и отжигают изделия.

Производство цемента

Цемент — основной строительный материал, обладающий вяжущими свойствами. Сырьем для его производства служат карбонатные породы (известняк, $CaCO_3$) и глинистые породы (глины, содержащие $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ и др.).

Основные этапы производства:

1. Подготовка сырьевой смеси: известняк и глину в соотношении примерно 3:1 измельчают и тщательно перемешивают до получения однородной массы (шлама).
2. Обжиг: сырьевую смесь обжигают в длинных вращающихся печах при постепенном повышении температуры до 1450°C. В ходе обжига происходят сложные химические превращения: сначала разлагается известняк ($CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2$), а затем оксид кальция вступает в реакцию с оксидами кремния, алюминия и железа, образуя силикаты и алюминаты кальция. Продукт обжига — спекшиеся гранулы, называемые цементным клинкером.
3. Помол: полученный клинкер охлаждают и размалывают в тончайший порошок. В процессе помола для регулирования сроков схватывания добавляют около 5% гипса ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$). Полученный порошок и есть цемент.

Ответ: Производство цемента включает обжиг при 1450°C смеси измельченных известняка и глины для получения клинкера (силикатов и алюминатов кальция), который затем тонко измельчают с добавкой гипса.