SGK Hóa Học 9 - Bài 30: Silic. Công nghiệp silicat
Bfyo Silic. Công nghiệp silicat Silic và hợp chất .của silic có tính chất và ứng dụng gì ? Kí hiệu hoá học : Si. Nguyên tủ khối: 28. - SILIC Trạng thái thiên nhiên Silic là nguyên tố phổ biến thứ hai trong thiên nhiên, chỉ sau oxi. Silic chiếm 1/4 khối lượng vỏ Trái Đất. Trong thiên nhiên, silic không tồn tại ở dạng đơn chất mà chỉ ở dạng hợp chất. Các hợp chất của silic tồn tại nhiều là cát trắng, đất sét (cao lanh). Tính chất Silic là chất rắn, màu xám, khó nóng chảy, có vẻ sáng của kim loại, dẫn điện kém. Tinh thể silic tinh khiết là chất bán dẫn. Silic là phi kim hoạt động hoá học yếu hơn cacbon, clo. Ớ nhiệt độ cao, silic phản ứng với oxi tạo thành silic đioxit : Si (r) + O2 (k) —SiO2 (r) Silic được dùng làm vật liệu bán dẫn trong kĩ thuật điện tử và được dùng để chế tạo pin mặt trời ... - SILIC ĐIOXIT (SiO2) Silic đioxit là oxit axit, tác dụng với kiềm và oxit bazơ tạo thành muối silicat ở nhiệt độ cao : SiO2 (r) + 2NaOH (r) —Ạ Na2SiO3 (r) + H2O (h) . Natri silicat SĨO2 (r) + CaO (r) —CaSĨO3 (r) Canxi silicat Silic đioxit không phản ứng với nước. - Sơ LƯỢC VỂ CÕNG NGHIỆP SILICAT Công nghiệp silicat gồm sản xuất đồ gốm, thuỳ tinh, xi măng từ những hợp chất thiên nhiên của silic và các hoá chất khác. Sởn xuất đồ gốm Đồ gốm gồm : gạch ngói, gạch chịu lửa và sành, sứ. a) Nguyên liệu chính : Đất sét, thạch anh, fenpat(í ’. Fenpat là khoáng vật, thành phẩn gồm các oxit của sìlic, nhôm, kali, natri, canxi... Sũ Gốm Ngói Hình 3.19. Một số đồ gốm Các công đoạn chính : Nhào đất sét, thạch anh và fenpat với nước để tạo thành khối dẻo rồi tạo hình, sấy khò thành các đồ vật. Nung các đồ vật trong lò ở nhiệt độ cao thích hợp. Cơ sở sản xuất: Nước ta có nhiều cơ sở sản xuất gốm, sứ như Bát Tràng (Hà Nội), công ti sứ ở Hải Dương, Đồng Nai, Sông Bé ... Sởn xuất xi măng Xi măng là nguyên liệu kết dính trong xây dựng. Thành phần chính của xi măng là canxi silicat và canxi aluminat. Nguyên liệu chính : Đất sét, đá vôi, cát ... Các công đoạn chính : • Nghiền nhỏ hỗn hợp đá vôi và đất sét rồi trộn với cát và nước thành dạng bùn. Nung hỗn hợp trên trong lò quay (hình 3.20) hoặc lò đứng ở nhiệt độ khoảng 1400-1500 °C thu được clanhke rắn. Nghiền clanhke nguội và phụ gia thành bột mịn, đó là xi măng. Cơ sở sân xuất xi măng ở nước ta : Nước ta có các nhà máy sản xuất xi mãng ở Hải Dương, Thanh Hoá, Hải Phòng, Hà Nam, Nghệ Án, Hà Tiên ... Sởn xuất thuỷ tinh Thành phần chírih của thuỷ tinh thường gồm hỗn hợp của natri silicat (NaọSiO3) và canxi silicat (CaSiO3). Nguyên liệu chính : Cát thạch anh (cát trắng), đá vôi và sôđa (Naọco3). Các công đoạn chính : Trộn hỗn hợp cát, đá vôi, sôđa theo một tỉ lệ thích hợp. Nung hỗn hợp trong lò nung ở khoảng 900 °C thành thuỷ tinh ở dạng nhão. Làm nguội từ từ được thuỷ tinh dẻo, ép thổi thuỷ tinh dẻo thành các đồ vật. Các phương trình hoá học : CaCO3(r) - t° ——> CaO(r) + co2(k) CaO(r) + SiO2(r) - t° ——> CaSiO3(r) Na2CO3(r) + SiO2(r) - t° ——> Na2SiO3(r) + co2(k) Các cơ sở sản xuất chính : Nước ta có các nhặ máy sản xuất thuỷ tinh ở Hải Phòng, Hà Nội, Bắc Ninh, Đà Nẵng, Thành phố Hồ Chí Minh ... Hình 3.21. Một số dụng cụ thí nghiệm làm bàng thuỷ tinh Silic là nguyên tô' có nhiều trong vỏ Trái Đất. Silic là phi kim hoạt động hoá học yếu. Các hợp chất của silic như SiO2 (cát trắng), muối silicat ...là nhũng nguyên liệu để sản xuất dồ gốm, thuỷ tinh, xi măng... Em có biết ? Tinh thể của linh kiện điện tử Sz'/zc là một chất hán dần. Ớ nhiệt độ thường, độ dần diện của sỊlic tinh thể kém tlìiiỷ ngân 1000 lần nhưng khi nhiệt độ tăng, độ dẫn điện tăng lên theo nhiệt độ. Linh kiên điện tử dược chếtạo-hởi tinh thểsilic cực kì tinh khiết. Đè thu dược tinh thểsilic tinh khiết cần nung silic tới nhiệt độ nóng chảy 1410 °C. Silic lỏng được làm lạnh chậm, khi đó, những tinh thể silic dược tách ra từ silic lỏng. Những tinh thể si lie đầu tiên xuất hiện rất tinh khiết và được lọc ra đê làm linh kiện điện tử. Kĩ thuật này được gọi là sự kết tinh hoá. Chất nào dùng để khắc chữ và hình trên vật liệu thuỷ tinh ? Axit flohidric (HF) hoà tan dễ dàng siỉỉc đioxit theo phán ứng sau : 4HF (dd). + SiO2 (r) —> SiF4 (k) + 2H2O (I) Nhờ tính chất này nên HF dược dùng để khắc chữ hoặc các hoạ tiệt trên thúỷ tinh. Do dó. chúng ta cộ thể trang trí trẽn tlĩiiỷ tinh như ỷ múốn. BÀI TẬP Hãy nêu một số đặc điểm của nguyên tố silic về trạng thái thiên nhiên, tính chất và ứng dụng. Hãy mô tả sơ lược các công đoạn chính để sản xuất đồ gốm. 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. Sản xuất thuỷ tinh như thế nào ? Viết các phương trình hoá học của phản ứng xảy ra trong quá trình nấu thuỷ tinh.