BÀI 30. SILIC. CÔNG NGHIỆP SILICAT
I. LÝ THUYẾT TRỌNG TÂM
A. SILIC (Si)
1. Trạng thái thiên nhiên
Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trong thiên nhiên, chỉ sau oxi, chiếm ¼ khối lượng vỏ Trái Đất. Trong tự nhiên silic không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Các hợp chất tồn tại nhiều là cát trắng, đất sét (cao lanh).
2. Tính chất
Silic là chất rắn, màu xám, khó nóng chảy, dẫn điện kém. Tinh thể silic tinh khiết là chất bán dẫn.
Silic là phi kim hoạt dộng hóa học yếu hơn cacbon, clo.
Si + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)SiO2
Silic được dùng làm vật liệu bán dẫn trong kĩ thuật điện tử và được dùng để chế tạo pin mặt trời.
B. SILIC ĐIOXIT (SiO2)
SiO2 là oxit axit. Ở nhiệt độ cao, tác dụng với kiềm và oxit bazơ tạo thành muối silicat.
Thí dụ: SiO2 + 2NaOH \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) H2O + Na2SiO3 (natri silicat)
SiO2 + CaO \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CaSiO3 (canxi silicat)
Silic đioxit không phản ứng với nước.
C. SƠ LƯỢC VỀ CÔNG NGHIỆP SILICAT
1. Sản xuất đồ gốm, sứ
a) Nguyên liệu chính: Đất sét, thạch anh, fenpat
b) Các công đoạn chính:
- Nhào đất sét, thạch anh, fenpat với nước tạo thành khối dẻo tạo hình và sấy khô thành các đồ vật.
- Nung các đồ vật trong lò ở nhiệt độ cao.
2. Sản xuất xi măng
a) Nguyên liệu chính: Đất sét, đá vôi, cát, …
b) Các công đoạn chính
- Nghiền nhỏ hỗn hợp đá vôi và đất sét rồi trộn với cát và nước ở dạng bùn
- Nung hỗn hợp trên lò quay (lò đứng) ở 1400-1500oC được clanhke rắn.
- Nghiền clanhke nguội với phụ gia được xi măng.
3. Sản xuất thủy tinh
a) Nguyên liệu: Cát thạch anh, sôđa, đá vôi
b) Các công đoạn chính
Trộn nguyên liệu với nhau theo tỉ lệ thích hợp; Nung hỗn hợp trong lò được thủy tinh nhão; Làm nguội từ từ được thủy tinh dẻo; Ép, thổi thủy tinh dẻo thành các đồ vật.
CaCO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CaO + CO2
SiO2 + CaO \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\)CaSiO3
SiO2 + Na2CO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Na2SiO3 + CO2
II. PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP
Bài tập thuộc phần kiến thức silic, công nghiệp silicat chủ yếu là các bài tập lý thuyết. Do vậy học sinh cần ghi nhớ tính chất của silic, silic ddioxxit. Đồng thời biết nguyên liệu, công đoạn sản xuất đồ gốm, xi măng, thủy tinh để có khả năng vận dụng vào quá trình làm bài tập.
III. GIẢI BÀI TẬP SÁCH GIÁO KHOA
Bài 1 (trang 95 SGK Hoá học 9):
Hãy nêu đặc điểm của nguyên tố silic về trạng thái tự nhiên, tính chất và ứng dụng.
Hướng dẫn giải:
1. Trạng thái tự nhiên:
– Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trong thiên nhiên, chỉ sau oxi. Silic chiếm ¼ khối lượng vỏ Trái Đất.
– Trong tự nhiên, silic không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ tồn tại ở dạng hợp chất. Các hợp chất tồn tại nhiều là thạch anh, cát trắng, đất sét (cao lanh).
2. Tính chất:
Silic là chất rắn, màu xám, khó nóng chảy, dẫn điện kém. Tinh thể silic tinh khiết là chất bán dẫn.
Silic là phi kim hoạt dộng hóa học yếu hơn cacbon, clo.
Si + O2 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) SiO2
3. Ứng dụng:
Silic được dùng làm vật liệu bán dẫn trong kĩ thuật điện tử và được dùng để chế tạo pin mặt trời.
Bài 2 (trang 95 SGK Hoá học 9):
Hãy mô tả sơ lược các công đoạn chính để sản xuất đồ gốm.
Hướng dẫn giải:
Các công đoạn chính:
- Nhào đất sét, thạch anh, fenpat với nước tạo thành khối dẻo tạo hình và sấy khô thành các đồ vật.
- Nung các đồ vật trong lò ở nhiệt độ cao.
Bài 3 (trang 95 SGK Hoá học 9):
Thành phần chính của xi măng là gì? Cho biết nguyên liệu chính và mô tả sơ lược các công đoạn sản xuất xi măng.
Hướng dẫn giải:
a) Thành phần của xi măng là canxi silicat và canxi aluminat.
b) Nguyên liệu chính: Đất sét, đá vôi, cát, …
b) Các công đoạn chính
- Nghiền nhỏ hỗn hợp đá vôi và đất sét rồi trộn với cát và nước ở dạng bùn
- Nung hỗn hợp trên lò quay (lò đứng) ở 1400-1500oC được clanhke rắn.
- Nghiền clanhke nguội với phụ gia được xi măng.
Bài 4 (trang 95 SGK Hoá học 9):
Sản xuất thủy tinh như thế nào? Viết các phương trình phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình nấu thủy tinh.
Hướng dẫn giải:
Sản xuất thủy tinh:
a) Nguyên liệu: Cát thạch anh, sôđa, đá vôi
b) Các công đoạn chính
Trộn nguyên liệu với nhau theo tỉ lệ thích hợp; Nung hỗn hợp trong lò ở khảng 900oC được thủy tinh nhão; Làm nguội từ từ được thủy tinh dẻo; Ép, thổi thủy tinh dẻo thành các đồ vật.
CaCO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CaO + CO2
SiO2 + CaO \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) CaSiO3
SiO2 + Na2CO3 \(\xrightarrow{{{t}^{o}}}\) Na2SiO3 + CO2
Trên đây là gợi ý bài giải silic công nghiệp silicat mà ICAN soạn thảo. Cảm ơn bạn đã theo dõi và chia sẻ nhé. Chúc các bạn học vui vẻ.