Silic. Công nghiệp silicat

 SILIC. CÔNG NGHIỆP SILICAT

I.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 thiên nhiên, Silic không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ ở tồn tại ở dạng hợp chất.

-Các hợp chất của Silic tồn tại nhiều là cát trắng, đất sét (cao lanh).

2.  Tính chất

a)Tính chất vật lí

- Silic là chất rắn, màu xám

- Khó nóng chảy

- Có vẻ sáng của kim loại

- Dẫn điện kém.

-Tinh thể silic là chất bán dẫn =>dùng làm chất bán dẫn trong kỹ thuật điện tử, chế tạo pin mặt trời.

b)Tính chất hóa học

-Silic là phi kim hoạt động hóa học yếu hơn cacbon, clo.

-Tính chất hóa học đặc trưng củá Si là tính khử: Tác dụng với oxi ở nhiệt độ cao.

Si + O₂ —> SiO₂

II.Silic đioxit (SiO₂)

-  SiO₂ là chất rắn, không tan trong nước.

a)Tác dụng với kiềm (ở nhiệt độ cao)

SiO₂ + 2NaOH  Na₂SiO₃ + H2O

b)Tác dụng với oxit bazơ

SiO₂ + CaO  CaSiO₃

*Chú ý: SiO₂ không tác dụng với nước

III.Sơ lược 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 tạo thành khối dẻo tạo hình và sấy khô

- Nung các đồ vật trong lò ở nhiệt độ cao

c)Cơ sở sản xuất

- Bát Tràng – Hà Nội, Minh long, Phủ Lãng…

2.Sản xuất xi măng

a)Nguyên liệu chính

- Đất sét, đá vôi

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 1400-1500⁰C được clanhke rắn

- Nghiền clanhke nguội với phụ gia được xi măng

c)Cơ sở sản xuất

-Hà Tiên, Hải Phòng, Bỉm Sơn…

3)Sản xuất thủy tinh

a)Nguyên liệu

-Cát thạch anh, sôđa, đá vôi

b)Các công đoạn

- 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

c)Cơ sở sản xuất

- Rạng Đông, Công ty Điện Quang…

IV. Bài tập củng cố và lời giải

Bài 1:

Nghiền thủy tinh thông thường thành bột rồi cho vào nước. Nhúng giáy quỳ tím vào nước thì thấy giấy quỳ sẽ chuyển sang màu xanh. Giải thích và viết phương trình hóa học?

Giải:

Trong thủy tinh có muối Na₂SiO₃. Muối này thủy phân cho môi trường kiềm nên làm quỳ tím hóa xanh

Na₂SiO₃ → 2Na⁺ + SiO₃^2-

SiO₃^2- + 2H₂O ⇌ H₂SiO₃ + 2OH-

Bài 2:

Một loại thủy tinh có thành phần là Na₂SiO₃, CaSiO₃ và SiO₂. Viết phương trình hóa học để giải thích việc dùng axit flohđric để khắc chữ lên thủy tinh đó.

Giải: Thành phần của thủy tinh có thể viết như sau: Na₂O.CaO.2SiO₂

Khi dùng HF tác dụng lên thủy tinh thì có phản ứng sau:

SiO₂  +   4HF   →   SiF₄↑    +    2H₂O

Bài 3:

Một loại thủy tinh thường chứa 13% Natri oxit, 11,7% canxi oxit và 75,3 silic ddioxxit về khối lượng. Thành phần của thủy tinh này biểu diễn dưới dạng hợp chất của các oxit nào?

Giải: Đặt công thức thủy tinh: xNa₂O.yCaO.zSiO₂

Ta có tỉ lệ:

X : y : z =  :  :  = 0,209 : 0,208 : 1,255 = 1 : 1 : 6

=>Công thức thủy tinh: Na₂O.CaO.6SiO₂

Bài 4:

Tính khối lượng Na₂CO₃ cần dùng để sản xuất được 120kg thủy tinh với hiệu suất 90%?

Giải:

m_{thủy tinh lí thuyết} =  =  kg

6SiO₂ + CaCO₃ + Na₂CO₃  Na₂O.CaO.6SiO₂ + 2CO₂

                             106g           →      478g

                             m_Na2CO3               kg

=> m_Na2CO3 = 29,56kg