Bài 4. Công nghiệp silicate - Chuyên đề Hóa học 12 Chân trời sáng tạo

MĐ

Công nghiệp silicate là ngành công nghiệp sản xuất đồ gốm, xi măng, thuỷ tinh từ nguồn nguyên liệu có trong tự nhiên, cơ bản là cát thạch anh (silicon dioxide), đất sét và các phụ gia khác.

Những sản phẩm công nghiệp silicate được sản xuất như thế nào? Chúng có những ứng dụng nào trong đời sống hằng ngày?

Phương pháp giải:

Nêu phương pháp sản xuất và ứng dụng của các sản phẩm công nghiệp silicate.

Lời giải chi tiết:

1) Thủy tinh

- Thuỷ tinh được sản xuất theo quy trình sau đây:

+ Chuẩn bị và gia công nguyên liệu: Cát trắng mịn, soda, thuỷ tinh tái chế và các hoá chất phụ gia được trộn đều, rồi đưa vào lò đốt.

+ Nấu thuỷ tinh: Nhiệt độ để nung chảy thuỷ tinh và hoá chất phụ gia khoảng 1 400 oC – 1 500 oC. Lò được giữ ở nhiệt độ trên đến khi không còn khí thoát ra.

+ Tạo phôi: Thuỷ tinh nóng chảy được đưa vào khuôn phôi để tạo phôi.

+ Thành hình: Phôi được đưa vào khuôn để tạo hình. Đối với sản xuất thuỷ tinh truyền thống người thợ thổi thuỷ tinh làm nguội thuỷ tinh dẻo bằng nước và xoay ống liên tục để thuỷ tinh tròn đều, tạo hình cho thuỷ tinh.

+ Giảm nhiệt: Sản phẩm thuỷ tinh được đưa vào lò ủ để giảm nhiệt dần và sau đó được kiểm tra chất lượng. Giảm nhiệt độ từ từ sẽ tạo độ bền cho thuỷ tinh.

- Ứng dụng: Bóng đèn, dụng cụ trong phòng thí nghiệm, điện trở cho mạch điện tử, làm kính chắn, kính bảo vệ, kính cường lực …

2) Gốm

- Phương pháp sản xuất gốm:

- Ứng dụng: làm ngói để lợp mái nhà; gạch dùng để xây tường; sứ được sử dụng làm chày cối trong phòng thí nghiệm, lõi cách điện, ấm tách pha trà, bát đĩa…

3) Xi măng

- Quy trình sản xuất xi măng được chia thành các giai đoạn sau:

+ Giai đoạn 1: Khai thác và gia công nguyên liệu

Nguyên liệu đất sét, đá vôi và cát sau khi khai thác, được gia công để có kích thước phù hợp trước khi được vận chuyển tới nhà máy. Ngoài ra, có nhiều nguyên liệu thô khác như đá phiến, bauxite, vảy thép cán, …

+ Giai đoạn 2: Nghiền phối liệu

Nguyên liệu với thành phần xác định được trộn lẫn và nghiền.

+ Giai đoạn 3: Nung hỗn hợp trong lò quay

Nguyên liệu được đưa vào lò quay. Lò quay phải đảm bảo được quy trình khép kín và nhiệt độ tốt nhất để có thể sấy xi măng đạt chuẩn.

Nung hỗn hợp, nhiệt độ trong lò có thể lên tới 1400 oC – 1600 oC. Sản phẩm thu được ở lò quay là những hạt màu xám gọi là clinker.

+ Giai đoạn 4: Làm mát và nghiền sản phẩm

Clinker, thạch cao và phụ gia được nghiền mịn bằng máy nghiền. Sản phẩm đầu ra là bột xi măng có độ mịn cần thiết.

Giai đoạn 5: Đóng bao và vận chuyển đến các nhà phân phối, các công trình xây dựng.

- Ứng dụng của xi măng: nguyên vật liệu được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng.

TL

Nêu một số vật dụng bằng thuỷ tinh được sử dụng trong gia đình em.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

Một số vật dụng bằng thuỷ tinh được sử dụng trong gia đình em: chén, lọ hoa thuỷ tinh, bóng đèn, cửa kính, cốc thuỷ tinh, bình thủy tinh,…

TL1

Từ tính chất của thuỷ tinh, hãy nêu cách bảo quản các đồ dùng bằng thuỷ tinh.

Phương pháp giải:

Đồ vật làm bằng thuỷ tinh thường trong suốt và cho ánh sáng truyền qua dễ dàng, không gỉ, tương đối cứng nhưng giòn và dễ vỡ.

Thuỷ tinh không cháy, không hút ẩm, không bị ăn mòn với nhiều loại acid, trừ hydrofluoric acid (HF).

Thuỷ tinh có tính cách điện, không có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Khi được bổ sung các hợp chất sẽ làm thay đổi nhiệt độ nóng chảy của thuỷ tinh.

Thuỷ tinh thông thường bị ăn mòn trong dung dịch kiềm.

Lời giải chi tiết:

Thủy tinh giòn, dễ vỡ, cần bảo quản thủy tinh như sau:

- Không để các vật nặng đè lên đồ vật bằng thủy tinh.

- Để vật dụng làm bằng thuỷ tinh ở những vị trí chắc chắn, bằng phẳng.

- Đối với những đồ thuỷ tinh ít khi sử dụng, bọc chúng lại bằng giấy báo, sử dụng hộp bằng giấy hoặc mút xốp để cất giữ.

TL2

Giải thích vì sao NaOH rắn được bảo quản trong lọ nhựa mà không bảo quản trong lọ thuỷ tinh.

Phương pháp giải:

Thuỷ tinh thông thường bị ăn mòn trong dung dịch kiềm.

Lời giải chi tiết:

NaOH không phản ứng với nhựa nên NaOH rắn được bảo quản trong lọ nhựa.

Thành phần chính của thủy tinh là SiO2, SiO2 là một oxide acid, phản ứng được với NaOH. Do đó không bảo quản NaOH bằng lọ thủy tinh.

LT

Dựa vào các tính chất nào của thuỷ tinh để tạo ra những vật dụng có hình dạng khác nhau?

Phương pháp giải:

Thuỷ tinh có tính cách điện, không có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Khi được bổ sung các hợp chất sẽ làm thay đổi nhiệt độ nóng chảy của thuỷ tinh.

Lời giải chi tiết:

Thủy tinh không có nhiệt độ nóng chảy nhất định, do đó khi được đun nóng thuỷ tinh mềm dần rồi mới nóng chảy. Khi giảm dần nhiệt độ, thuỷ tinh lỏng chuyển sang dạng mềm trước khi hoá rắn. Nhờ đặc điểm này nên từ thuỷ tinh người ta có thể tạo ra các đồ dùng và dụng cụ có hình dạng rất khác nhau bằng cách thổi, uốn, ép hoặc cán.

VD

Tìm hiểu các cơ sở sản xuất thuỷ tinh hiện đại ở Việt Nam và các mặt hàng được sản xuất ở các cơ sở sản xuất thuỷ tinh đó.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông qua Internet.

Lời giải chi tiết:

Các cơ sở sản xuất thuỷ tinh hiện đại ở Việt Nam:

- Công ty TNHH thuỷ tinh Vina: các sản phẩm như chai, lọ, bình thuỷ tinh,… Ngoài ra, Vina còn có dịch vụ là mờ thuỷ tinh với công nghệ hiện đại, tiên tiến, tạo ra những sản phẩm có độ đồng đều cao, sáng bóng, mịn và đẹp.

- Công ty Phước Lợi: sản xuất các chai thuỷ tinh vuông, tròn, chai mỹ phẩm, thuỷ tinh gia dụng,…

- Công ty Trường Vinh: sản xuất ly thuỷ tinh, chai lọ thuỷ tinh, hũ thuỷ tinh dược phẩm, thuỷ tinh trang trí, chén, chụp đèn thuỷ tinh,…

- Công ty ly thuỷ tinh Hải Âu: công ty có nhiều kinh nghiệm trong sản xuất các mặt hàng chai, ly thuỷ tinh dân dụng.

- Công ty TNHH SX TM – DV Minh Hưng: công ty có nhiều sản phẩm phong phú bao gồm thuỷ tinh kĩ thuật, ly thuỷ tinh, quà tặng, logo, trang trí nội thất, dụng cụ thuỷ tinh …

CH tr 24

Gồm có nhiều ưu điểm được ứng dụng nhiều trong đời sống. Để sử dụng hiệu quả và an toàn, hãy tìm hiểu đặc tính của gốm và cách bảo quản đồ gốm trong gia đình em.

Phương pháp giải:

Vật liệu gốm có độ cứng và độ chịu nén cao, bề mặt có tính trượt, chịu mài mòn, độ bền nhiệt cao, không bị ăn mòn và chịu được hoá chất, đa số có tính cách điện. Tuy nhiên, vật liệu gốm không biến dạng nhưng dễ vỡ khi bị va chạm mạnh.

Gốm gồm 3 loại: gạch ngói, sành và sứ.

+ Gạch, ngói có màu đỏ. Gạch xốp và thấm nước. Ngói ít xốp và không thấm nước. Gạch chịu lửa chịu được nhiệt độ cao.

+ Sành là vật liệu cứng thường có màu xám hoặc nâu, bền với hoá chất. Mặt ngoài của sành có lớp men muối.

+ Sứ là vật liệu cứng, xốp, có màu trắng.

Lời giải chi tiết:

- Đặc tính của gốm: độ cứng và độ chịu nén cao, bề mặt có tính trượt, chịu mài mòn, độ bền nhiệt cao, không bị ăn mòn và chịu được hoá chất, đa số có tính cách điện, không biến dạng nhưng dễ vỡ khi bị va chạm mạnh.

- Cách bảo quản gốm trong gia đình em: thường xuyên vệ sinh, lau chùi nhẹ nhàng; không dùng hoá chất tẩy rửa mạnh và không dùng miếng giẻ kim loại để vệ sinh các đồ dùng,...

CH tr 25

Vì sao phải bảo quản xi măng ở nơi khô ráo?

Phương pháp giải:

Xi măng không tan, khi trộn với nước trở nên dẻo, rất mau khô. Sau một thời gian, xi măng đông kết thành tảng, cứng như đá.

Lời giải chi tiết:

Các oxide trong xi măng phản ứng nhanh với nước, làm cho xi măng dẻo, khi khô xi măng đông kết thành tảng, cứng như đá. Do đó phải bảo quản xi măng ở nơi khô ráo.

TL

Tại sao sau khi "đổ bê tông" khoảng 24 giờ, người ta thường phun nước lên bề mặt bê tông?

Phương pháp giải:

Xi măng Portland là vật liệu ở dạng bột mịn, màu lục xám được tạo nên chủ yếu bởi các oxide như: CaO, Fe2O3, Al2O3, SiO2. Khi trộn xi măng cùng nước, cát, đá, sỏi sau một thời gian chúng tạo thành một thể cứng, có độ bền và khả năng chịu lực tốt.

Lời giải chi tiết:

Sau khi “đổ bê tông” khoảng 24 giờ, người ta thường phun nước lên bề mặt bê tông để đảm bảo đủ nước cho quá trình đông cứng của bê tông, hạn chế nứt “chân chim” và đảm bảo chất lượng lâu dài của bê tông…

VD

Kể tên các nhà máy xi măng mà em biết. Nêu những ảnh hưởng của quá trình sản xuất xi măng đến môi trường.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu thông tin trên Internet để trả lời câu hỏi.

Lời giải chi tiết:

- Một số nhà máy sản xuất xi măng mà em biết:

+ Công ty cổ phần Xi măng Vicem Bút Sơn;

+ Công ty cổ phần xi măng Hoàng Long;

+ Công ty cổ phần xi măng Hoàng Thạch.

- Những ảnh hưởng của quá trình sản xuất xi măng đến môi trường:

+ Bụi phát sinh từ quá trình nung, nghiền clinker gây ô nhiễm môi trường.

+ Quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá thạch để nung hỗn hợp nguyên liệu phát sinh lượng lớn CO2 là một trong những nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính …

+ Quá trình khai thác nguyên liệu (đá vôi, đất sét …) làm ảnh hưởng đến chất lượng nước, không khí và hệ sinh thái khu vực …

BT1

Tính chất nào dưới đây không phải là tính chất của thuỷ tinh thông thường?

A. Trong suốt, không cháy.                                            B. Không gỉ, không bị acid ăn mòn.

C. Dễ vỡ, không gỉ.                                                       D. Dẫn điện, hút ẩm.

Phương pháp giải:

Đồ vật làm bằng thuỷ tinh thường trong suốt và cho ánh sáng truyền qua dễ dàng, không gỉ, tương đối cứng nhưng giòn và dễ vỡ.

Thuỷ tinh không cháy, không hút ẩm, không bị ăn mòn với nhiều loại acid, trừ hydrofluoric acid (HF).

Thuỷ tinh có tính cách điện, không có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Khi được bổ sung các hợp chất sẽ làm thay đổi nhiệt độ nóng chảy của thuỷ tinh.

Thuỷ tinh thông thường bị ăn mòn trong dung dịch kiềm.

Lời giải chi tiết:

Thủy tinh cách điện và không hút ẩm.

→ Chọn D.

BT2

Ngành sản xuất nào sau đây không thuộc về công nghiệp silicate?

A. Sản xuất xi măng.                B. Sản xuất đồ gốm.

C. Sản xuất thuỷ tinh.               D. Sản xuất thuỷ tinh hữu cơ.

Phương pháp giải:

Công nghiệp silicate gồm sản xuất thủy tinh, xi măng, gốm.

Lời giải chi tiết:

Sản xuất thuỷ tinh hữu cơ không thuộc về công nghiệp silicate.

→ Chọn D

BT3

Nêu cách bảo quản đồ thuỷ tinh, đồ gốm trong gia đình em.

Phương pháp giải:

Liên hệ thực tế và dựa vào tính chất của đồ thủy tinh, đồ gốm.

Lời giải chi tiết:

- Cách bảo quản đồ thủy tinh trong gia đình em:

+ Không để các vật nặng đè lên đồ vật bằng thủy tinh.

+ Để vật dụng làm bằng thuỷ tinh ở những vị trí chắc chắn, bằng phẳng.

+ Đối với những đồ thuỷ tinh ít khi sử dụng, bọc chúng lại bằng giấy báo, sử dụng hộp bằng giấy hoặc mút xốp để cất giữ.

- Cách bảo quản gốm trong gia đình em: thường xuyên vệ sinh, lau chùi nhẹ nhàng; không dùng hoá chất tẩy rửa mạnh và không dùng miếng giẻ kim loại để vệ sinh các đồ dùng,...

BT4

Dưa chua, giấm ăn, ... không nên đựng trong đó dùng bằng kim loại mà nên đựng trong đó dùng bằng thuỷ tinh, sành, sứ. Giải thích.

Phương pháp giải:

- Đặc điểm của đồ vật làm bằng thủy tinh: 

+ Đồ vật làm bằng thuỷ tinh thường trong suốt và cho ánh sáng truyền qua dễ dàng, không gỉ, tương đối cứng nhưng giòn và dễ vỡ.

+ Thuỷ tinh không cháy, không hút ẩm, không bị ăn mòn với nhiều loại acid, trừ hydrofluoric acid (HF).

+ Thuỷ tinh có tính cách điện, không có nhiệt độ nóng chảy nhất định. Khi được bổ sung các hợp chất sẽ làm thay đổi nhiệt độ nóng chảy của thuỷ tinh.

+ Thuỷ tinh thông thường bị ăn mòn trong dung dịch kiềm.

- Vật liệu gốm có độ cứng và độ chịu nén cao, bề mặt có tính trượt, chịu mài mòn, độ bền nhiệt cao, không bị ăn mòn và chịu được hoá chất, đa số có tính cách điện. Tuy nhiên, vật liệu gốm không biến dạng nhưng dễ vỡ khi bị va chạm mạnh.

Lời giải chi tiết:

Dưa chua, giấm ăn … có chứa acid, do đó có thể tác dụng với vật đựng bằng kim loại làm cho thực phẩm bị nhiễm ion kim loại, gây hại cho người sử dụng.Các đồ dùng bằng thuỷ tinh, sành, sứ bền với nhiều loại acid, do đó dưa chua, giấm ăn nên nên đựng trong đồ dùng bằng các vật liệu này.