Lý thuyết Công nghiệp silicat (mới 2023 + Bài Tập) - Hóa học 11

Lý thuyết Hóa 11 Bài 18: Công nghiệp silicat

Bài giảng Hóa 11 Bài 18: Công nghiệp silicat

I. Thủy tinh

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

- Thành phần chính của thủy tinh này được viết dưới dạng: Na₂O.CaO.6SiO₂.

- Thủy tinh không có nhiệt độ nóng chảy xác định.

- Khi đun nóng nó mềm dần rồi mới chảy, do đó có thể tạo ra những đồ vật và dụng cụ có hình dạng như ý muốn.

- Sản xuất bằng cách nấu chảy một hỗn hợp gồm cát trắng, đá vôi và sođa ở 1400^oC.

2. Một số loại thủy tinh

a) Thủy tinh kali

- Khi nấu thủy tinh, nếu thay Na₂CO₃ bằng K₂CO₃ thì được thủy tinh kali.

- Có nhiệt độ hóa mềm và nhiệt độ nóng chảy cao hơn.

Hình 1: Một số ứng dụng của thủy tinh kali

b) Thủy tinh pha lê

- Là thủy tinh chứa nhiều chì oxit dễ nóng chảy và trong suốt được dùng làm đồ pha lê.

Hình 2: Ly pha lê

c) Thủy tinh thạch anh

- Được sản xuất bằng cách nấu chảy silic đioxit tinh khiết.

- Loại thủy tinh này có nhiệt độ hóa mềm cao, có hệ số nở nhiệt rất nhỏ, nên không bị nứt khi nóng lạnh đột ngột.

Hình 3: Ống thủy tinh thạch anh chịu nhiệt

d) Thủy tinh có màu

- Khi cho thêm oxit của một kim loại, thủy tinh sẽ có màu khác, do tạo nên các silicat có màu.

Thí dụ: crom (III) oxit (Cr₂O₃) cho thủy tinh màu lục, coban oxit (CoO) cho thủy tinh màu xanh nước biển.

Hình 4: Một số chai thủy tinh có màu

II. Đồ gốm

- Là vật liệu được chế tạo chủ yếu từ đất sét và cao lanh.

- Tùy theo công dụng, người ta phân biệt: gốm xây dựng, gốm kĩ thuật và gốm dân dụng.

1. Gạch và ngói

- Gạch và ngói thuộc loại gốm xây dựng.

- Phối liệu để sản xuất chúng gồm đất sét loại thường và một ít cát, được nhào với nước thành khối dẻo, sau đó tạo hình, sấy khô và nung ở 900 − 1000^oC sẽ được gạch và ngói.

- Sau khi nung, gạch và ngói thường có màu đỏ gây nên bởi sắt oxit ở trong đất sét.

Hình 5: Ngói và gạch

2. Sành, sứ

a) Sành

- Sành là vật liệu cứng, gõ kêu, có màu nâu và xám được tạo thành bằng cách nung đất sét ở nhiệt độ khoảng 1200 − 1300^oC.

Hình 6: Chum sành ngâm rượu

- Để có độ bóng và lớp bảo vệ không thấm nước, người ta tạo một lớp men mỏng ở mặt ngoài của đồ sành.

b) Sứ

- Sứ là vật liệu cứng, xốp, có màu trắng, gõ kêu.

Hình 7: Một số đồ gốm sứ

- Phối liệu để sản xuất sứ gồm cao lanh, fenspat, thạch anh và một số oxit kim loại.

- Đồ sứ được nung hai lần, lần đầu ở 1000^oC, sau đó tráng men và trang trí, lần thứ hai nung ở nhiệt độ cao hơn, khoảng 1400 − 1450^oC.

- Sứ có nhiều loại: sứ dân dụng, sứ kĩ thuật.

+ Sứ dân dụng được dùng làm chén, bát, bình, lọ,…

+ Sứ kĩ thuật được dùng để chế tạo các vật liệu cách điện, tụ điện, buzi đánh lửa, các dụng cụ thí nghiệm.

Hình 8: Một số ứng dụng của sứ kĩ thuật

III. Xi măng

1. Thành phần hóa học

- Xi măng thuộc loại vật liệu kết dính, được dùng trong xây dựng.

Hình 9: Một số loại xi măng trên thị trường

- Xi măng là chất bột mịn, màu lục xám, thành phần chính gồm canxi silicat và canxi aluminat: Ca₃SiO₅ (hoặc 3CaO.SiO₂), Ca₂SiO₄ (hoặc 2CaO.SiO₂), Ca₃(AlO₃)₂ (hoặc 3CaO.Al₂O₃).

Hình 10: Xi măng

2. Phương pháp sản xuất

- Xi măng được sản xuất bằng cách nghiền nhỏ đá vôi, trộn với đất sét có nhiều SiO₂ và một ít quặng sắt bằng phương pháp khô hoặc phương pháp ướt, rồi nung hỗn hợp trong lò quay hoặc lò đứng ở 1400 − 1600^oC.

- Sau khi nung, thu được hỗn hợp rắn màu xám gọi là clanhke.

Hình 11: Clanhke

- Để nguội, rồi nghiền clanhke với một số chất phụ gia thành bột mịn, sẽ được xi măng.

Hình 12: Sơ đồ lò quay sản xuất clanhke

3. Quá trình đông cứng của xi măng

- Trong xây dựng, xi măng được trộn với cát và nước thành khối nhão gọi là vữa, sau vài giờ sẽ bắt đầu đông cứng lại.

Hình 13: Vữa

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

3CaO.SiO₂ + 5H₂O → Ca₂SiO₄.4H₂O + Ca(OH)₂

2CaO.SiO₂ + 4H₂O → Ca₂SiO₄.4H₂O

3CaO.Al₂O₃ + 6H₂O → Ca₃(AlO₃)₂.6H₂O

Hình 14: Một số loại xi măng có tính chất riêng

Trắc nghiệm Hóa 11 Bài 18: Công nghiệp silicat

Câu 1:

A. Dung dịch HNO₃

B. Dung dịch H₃PO₄

C. Dung dịch NaOH đặc

D. Dung dịch HF

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích:

Thành phần chính của thủy tinh là SiO₂ mà SiO₂ tan được trong dung dịch axit HF. Vì vậy, để khắc chữ trên thủy tinh, người ta dùng dung dịch HF.

SiO₂+ 4HF → SiF₄+ 2H₂O

Câu 2:

A. Sản xuất xi măng

B. Sản xuất đồ gốm

C. Sản xuất thủy tinh hữu cơ

D. Sản xuất thủy tinh

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích:

- Công nghiệp silicat bao gồm các ngành san xuất thủy tinh, đồ gốm, xi măng từ những hợp chất thiên nhiên của silic và các hóa chất khác.

- Thủy tinh hữu cơ (plexiglas) được trùng hợp từ metyl metacrylat.

A. % tỉ lệ trộn xi măng

B. %CaO trong xi măng

C. Cân nặng của bao xi măng

D. Tất cả đều sai

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: Các trị số 30 và 40 là giới hạn cường độ nén của các mẫu vữa xi măng sau 28 ngày được tính bằng N/mm2, xác định theo TCVN 6016 -1995.

Câu4:

A. Đá vôi,H₂SiO₃, NaOH

B. Cát trắng, đá vôi, sođa

C. Đá vôi,H₂SiO₃, sođa

D. Cát trắng, đá vôi, NaOH

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Để sản xuất thủy tinh loại thông thường bằng cách nung nóng hỗn hợp cát trắng, đá vôi, sođa ở 1400^oC

Câu5:

A. Cho phẩm màu vào trong quá trình sản xuất.

B. Sơn sau khi sản xuất.

C. Trong quá trình sản xuất cho thêm một số oxit kim loại.

D. Tùy vào tỷ lệ cát, đá vôi và sođa đem nung.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C

Giải thích: 

Màu của thủy tinh là do trong quá trình sản xuất có bổ sung thêm 1 số oxit kim loại. Ví dụ: Cr₂O₃ cho thủy tinh có màu lục, CoO cho thủy tinh có màu xanh nước biển.

Câu6:

A. Thép và bê tông có hệ số giãn nở nhiệt bằng nhau

B. Bê tông cốt thép là loại vật liệu xây dựng rất bền

C. Bê tông cốt thép là loại vật liệu xây dựng rất đắt tiền

D. A, B đều đúng

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: Ứng dụng của bê tông cốt thép trở nên phổ biến trong ngành công nghiệp xây dựng là đây là vật liệu xây dựng rất bền và thép và bê tông có hệ số giãn nở bằng nhau.

Câu7:

A. Nhôm oxit

B. Silic đioxit

C. Sắt oxit

D. Magie oxit

Hiển thị đáp án  

Đáp án: C 

Giải thích: Màu đỏ của gạch là do Fe₂O₃ gây nên.

Câu 8: Một loại thủy tinh chịu lực chứa 13% Na₂O; 11,7% CaO và 75,3% SiO₂ theo khối lượng. Thành phần của loại thủy tinh này biểu diễn dưới dạng các oxit là: 

A.Na₂O.CaO.6SiO₂

B.Na₂O.6CaO.SiO₂

C.6Na₂O.CaO.SiO₂

D.3Na₂O.CaO.6SiO₂

Hiển thị đáp án  

Đáp án: A

Giải thích: 

Gọi công thức của thủy tinh là: aNa₂O.bCaO.cSiO₂.

$\begin{array}{l}\to a:b:c=\frac{13}{62}:\frac{11,7}{56}:\frac{75,3}{60}\\ \to a:b:c=1:1:6\end{array}$

Câu 9:

A. Thủy tinh có nhiệt độ nóng chảy cao.

B. Khi đun nóng, thủy tinh mềm ra rồi mới nóng chảy.

C. Thủy tinh có nhiều màu sắc khác nhau.

D. Thủy tinh giòn, dễ vỡ.

Hiển thị đáp án  

Đáp án: B

Giải thích: Thủy tinh không có nhiệt độ nóng chảy xác định. Khi đun nóng, thủy tinh mềm ra rồi mới nóng chảy, vì vậy mới tạo ra được các đồ vật có hình dạng khác nhau.

Câu 10:

A. Đất sét nung nhỏ lửa, nghiền nhỏ

B. Đá vôi nghiền

C. Đá vôi nung kĩ, nghiền nhỏ

D. Đất sét nung ở nhiệt độ cao, nghiền nhỏ

Hiển thị đáp án  

Đáp án: D

Giải thích: Bột samot thực ra là đất sét nung ở nhiệt độ cao, nghiền nhỏ.