Какие природные и химические материалы служат сырьем для производства цемента стекла керамики
Обновлено: 16.05.2024
Урок химии 9 класс Силикатная промышленность
Керамические материалы можно назвать старожилами среди веществ, изготавливаемых людьми для своих нужд. Тем не менее им и в будущем отводится роль, так как по своим основным свойствам (твердость, химическая стойкость, высокая износоустойчивость, термостойкость) они отвечают самым высоким требованиям. Сырьем для керамики является глина. В ее состав входит каолин (Al2O3· 2SiO2 ·2H2O), в виде механической примеси – песок (SiO2) и известняк(CaCO3).
Изготовление различных керамических изделий основано на свойстве глины при смешивании с небольшим количеством воды образовывать пластическую массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраняется после высыхании и закрепляется посредством обжига при высокой температуре.
Керамические изделия делятся на грубые (строительные материалы – кирпич, облицовочные плиты, черепица; канализационные и дренажные трубы) и тонкие (предметы быта – фарфор и фаянс).
Самый обыкновенный кирпич – продукт обжига глины, его можно считать самым долговечным строительным материалом: кирпич способен пережить гранит, известняк и даже железо.
Различают красный глиняный кирпич (красная окраска обусловлена наличием в глине оксида Fe2O3) , силикатный кирпич (светло-серого цвета). Сырьем для него служат известь и кварцевый песок. Этот кирпич обладает меньшей морозостойкостью, не выдерживает длительного воздействия высоких температур. Используется в качестве стенового материала для возведения надземных частей зданий. Для обычной дровяной печи, где температура чаще всего не превышает 800 градусов, можно использовать и простой красный кирпич, а вот при угольном отоплении уже стоит потратиться на огнеупорный. Тогда вам не придется ежегодно проводить ремонт печи. Помимо огнеупорных свойств, этот кирпич обладает способностью отлично накапливать и отдавать тепло.
К ценным керамическим материалам относят фарфор и фаянс. Из фарфора и фаянса создают красивые и яркие сервизы, чашки, тарелки, статуэтки, вазы, игрушки, изоляторы на ЛЭП. Крупный центр художественной керамики – село Гжель под Москвой. Гжельский фарфор визитная карточка и гордость нашей страны. На каждом изделии этой фабрике стоит зеленое клеймо в виде двуглавого орла с надписью «Гжель». Яркая, красочная «дымковская игрушка» - это декоративная глиняная скульптура высотой до 25 см , популярна не только в России, но и за рубежом. Дымковская игрушка стала одним из символов Кировской области, подчеркивающим самобытность Вятского края, его древнюю историю.
Фарфоровые изделия – это изделия, получаемые спеканием высокосортной белой глины (каолина) с добавлением кварца, полевого шпата и других примесей.
В России состав фарфора был разработан Д.И. Виноградовым и налажено его производство на императорском заводе под Петербургом, который носит название «им. М.В. Ломоносова». Одна из главных профессий в производстве фарфора – точильщик фарфора. Ему предшествует работа другого мастера – скульптора по фарфору, в старину его называли лепщиком. Художники делают роспись по фарфору. Здесь имеет значение каждый завиток. Крытельщицы покрывают готовую продукцию краской, которая становится фоном для рисунка. Граверы, вооруженные лупами, вырезают рисунки. Форматор находит способы изготовления изделий без брака.
Фаянс отличается от фарфора тем, что не просвечивает даже в тонких слоях. К нему относятся: облицовочные плитки, архитектурные детали, посуда, умывальники. Для изготовления фаянса применяются те же материалы, что и для производства фарфора. Меняется лишь соотношение компонентов и различия в режиме обжига.
Одно из старейших предприятий фарфорово-фаянсовой промышленности, основанное в 1809 году Ф.-Х. Бриннером в селе Кузнецово Тверской губернии (ныне — г. Конаково Тверской области) - Конаковский фаянсовый завод. Закрыт в 2014 году, но на базе его художественной лаборатории работает компания «Конаковский Фаянс».
Но конечно будущее за биокерамикой! (медицинской керамикой)
Одним из уникальных свойств современных материалов технической керамики является их полная биологическая совместимость с телом человека. Физический контакт с медицинской керамикой не вызывает никакой реакции или аллергии организма человека.
На сегодняшний день по всему миру ежеминутно имплантируются эндопротезы тазобедренного сустава с компонентами из биокерамических материалов.
Керамический материал занимает особое место в стоматологии, так как именно применение керамического материала — фарфора для восстановления зубов, дает наилучший эстетический результат. Его цвет, светопроницаемость и естественность невозможно сравнить ни с каким другим материалом.
Проверьте 2
Какие природные и химические материалы служат сырьём для производства цемента, стекла, керамики?
Сырьё для производства цемента: известняк (CaCO3), глина (SiO2, Al2O3 и незначительное кол-во Fe2O3), гипс (CaSO4∙2H2O).
Сырьё для производства стекла: сода (Na2CO3), известняк (CaCO3), песок (SiO2).
Сырьё для производства керамики: глина (SiO2, Al2O3 и незначительное кол-во Fe2O3).
Какие природные и химические материалы служат сырьем для производства цемента стекла керамики
FOR-DLE.ru - Всё для твоего DLE ;)
Привет, я Стас ! Я занимаюсь так называемой "вёрсткой" шаблонов под DataLife Engine.
На своем сайте я выкладываю уникальные, адаптивные, и качественные шаблоны. Все шаблоны проверяются на всех самых популярных браузерх.
Раньше я занимался простой вёрсткой одностраничных, новостных и т.п. шаблонов на HTML, Bootstrap. Однажды увидев сайты на DLE решил склеить пару шаблонов и выложить их в интернет. В итоге эта парочка шаблонов набрала неплохую популярность и хорошие отзывы, и я решил создать отдельный проект.
Кроме шаблонов я так же буду выкладывать полезную информацию для DataLife Engin и "статейки" для веб мастеров. Так же данный проект будет очень полезен для новичков и для тех, кто хочет правильно содержать свой сайт на DataLife Engine. Надеюсь моя работа вам понравится и вы поддержите этот проект. Как легко и удобно следить за обновлениями на сайте?
Достаточно просто зарегистрироваться на сайте, и уведомления о каждой новой публикации будут приходить на вашу электронную почту!
Упражнение 2. Какие природные и химические материалы служат сырьём для производства цемента, стекла, керамики?
Цемент получают спеканием известняка (основная составляющая — это карбонат кальция) и глины (в состав входят оксид алюминия Аl2O3, оксид кремния SiO2 и незначительное количество оксида железа (ІІІ) Fe2O3), получают, так называемый клинкер, к которому добавляют гипс (CaSО4•2Н2О).
Сырьём для производства стекла служат сода (карбонат натрия Na2CО3 ), известняк (основной компонент — карбонат кальция СаСO3) и песок (его основа — оксид кремния SiO2) . Если оксид кальция в стекле заменить оксидом свинца (IV) РbO2, получится хрусталь.
Керамикой называют изделия из обожжённой глины (в состав входят оксид алюминия Аl2O3, оксид кремния SiO2 и незначительное количество оксида железа (ІІІ) Fe2O3) .
ПРИМЕНИТЕ СВОИ ЗНАНИЯ
Упражнение 1. При прокаливании строительное связующее вещество гипс, имеющее формулу CaSO4•2Н2O, превращается в алебастр состава CaSO4•0,5Н2О. При добавлении воды алебастр быстро твердеет, вновь превращаясь в гипс. Какая масса воды потребуется для превращения в гипс 14,5 кг алебастра?
Дано: m( CaSO4•0,5Н2О)=14,5 кг
Найти: m(Н2О)—?
Решение
1-й способ
1. Количество вещества алебастра массой 14,5 кг рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M ― молярная масса .
Mr(CaSO4•0,5Н2О)=Mr(CaSO4)+0,5 • Mr(H2O)=136+0,5 • 18=145, поэтому M( CaSO4•0,5Н2О )=145 кг/кмоль
ʋ( CaSO4•0,5Н2О )=m(CaSO4•0,5Н2О)/M(CaSO4•0,5Н2О)=14,5 кг : 145 кг/кмоль=0,1 кмоль
2. Составим химическое уравнение:
CaSO4•0,5Н2О + 1,5 Н2О = CaSO4•2Н2О
По уравнению реакции количество вещества воды в 1,5 раза больше, чем количество вещества алебастра, поэтому:
ʋ( Н2О )=1,5•ʋ( CaSO4•0,5Н2О )=1,5•0,1 кмоль=0,15 кмоль
3. Массу воды количеством вещества 0,15 кмоль вычисляем по формуле: m=ʋ•M.
M(H2O)=18 г/моль
m(H2O)=ʋ(H2O)•M(H2O)=0,15 кмоль • 18 кг/кмоль=2,7 кг
2-й способ
1. Составим химическое уравнение:
14,5 кг х кг
CaSO4•0,5Н2О + 1,5 Н2О = CaSO4•2Н2О
145 кг 27 кг
Над формулами соединений CaSO4•0,5Н2О и Н2О записываем приведенную в условии задачи массу (14,5 кг) и неизвестную массу воды (х кг), а под формулами соединений ― массу соответствующего количества вещества согласно коэффициентам в химическом уравнении.
M(CaSO4•0,5Н2О)=145 кг/кмоль, м асса 1 кмоль=145 кг
M(Н2О)=18 кг/кмоль, м асса 1 кмоль=18 кг, а масса 1,5 кмоль=27 кг
2. Массу воды рассчитываем с помощью пропорции:
14,5 кг / 145 кг = х кг / 27 кг, отсюда
х= m(Н2О) =14,5 к г • 27 кг : 145 кг=2,7 кг
Ответ: 2,7 кг воды
Упражнение 2. Найдите массу каждого из компонентов шихты (смеси), необходимых для получения 10 т оконного стекла согласно уравнению реакции: Na2CO3 + СаСO3 + 6SiO2 = Na2O•CaO•6SiO2 + 2CO2↑. Какой объём углекислого газа (н.у.) образуется при этом?
Дано: m( Na2O•CaO•6SiO2)=10 т=10000 кг
Найти: m( Na2CO3 )—?, m(С a2CO3 )—?, m( SiO2 )—?, V(СО2) —?
Решение
1. Количество вещества шихты массой 10000 кг рассчитываем по формуле: ʋ=m/M, где M ― молярная масса .
M( Na2O•CaO•6SiO2 )=478 кг/кмоль
ʋ (Na2O•CaO•6SiO2)=m( Na2O•CaO•6SiO2 )/ M( Na2O•CaO•6SiO2 )=10000 кг : 478 кг/кмоль=20,9 кмоль
2. Составим химическое уравнение:
Na2CO3 + СаСO3 + 6SiO2 = Na2O•CaO•6SiO2 + 2CO2↑
По уравнению реакции количество вещества Na2CO3, CaCO3 и шихты одинаковое, поэтому :
ʋ( Na2CO3 )=ʋ( CaСO3 )= ʋ( Na2O•CaO•6SiO2 )=20,9 кмоль
По уравнению реакции количество вещества SiO2 в 6 раз больше, а количество вещества СO2 в 2 раза больше, чем количества вещества шихты, поэтому :
ʋ( SiO2 )=6 • ʋ( Na2O•CaO•6SiO2 )=6 • 20,9 кмоль =125 ,4 кмоль
ʋ(С O2 )=2 • ʋ( Na2O•CaO•6SiO2 )=2 • 20,9 кмоль =41 ,8 кмоль
3. Массу заданного количества вещества вычисляем по формуле: m=ʋ•M.
M(Na2CO3)=106 кг/кмоль, M(СаC O2 )=100 кг/кмоль, M( SiO2 )=60 кг/кмоль
m( Na2CO3 )=ʋ( Na2CO3) •M( Na2CO3 )=20,9 кмоль • 106 кг/кмоль=2215,4 кг
m(С a2CO3 )=ʋ(С a2CO3) •M(С a2CO3 )=20,9 кмоль • 100 кг/кмоль=2090 кг
m( SiO2 )=ʋ( SiO2 )•M( SiO2 )=125,4 кмоль • 60 кг/кмоль=7524 кг
4. Объём заданного количества вещества вычисляем по формуле: V=ʋ•VM, где VM ― молярная масса.
V(СО2)=ʋ(CO2)•VM=41,8 кмоль • 22,4 м 3 /кмоль=936,32 м 3
Ответ: 2215,4 кг Na2CO3, 2090 кг СаСО3, 7524 кг SiO2, 936,32 м 3 СО2
Используйте дополнительную информацию и выразите мнение
Упражнение 1. Прочтите стихотворение.
Покушав как-то травку,
Зашёл слон по делам
В фарфоровую лавку
И. повернулся там!
Мораль сей басни впереди,
Она острей булавки.
Коль ты есть слон, то не ходи
В фарфоровые лавки!
Что означает выражение «слон в посудной лавке», которое положено в основу этой мини-басни? В фразеологизме речь идёт о большом и неповоротливом человеке, оказавшемся в тесноте, среди ломких, хрупких вещей.
Кто автор этого стихотворения? Агнивцев Н.Я. (1888–1932)
Помогите пожалуйста очень нужно
1.назовите основные виды продукции силикатной промышленности.
2.какие природные и химические материалы служат сырьём для производства цемента, стекла, керамики?
Ответить Комментировать viktor 75 1 год назад1. стекло, цемент, кирпич, фарфор, керамика, фаянс
2. Сырьё для производства цемента: известняк (CaCO3), глина (SiO2, Al2O3 и незначительное кол-во Fe2O3), гипс (CaSO4∙2H2O). Сырьё для производства стекла: сода (Na2CO3), известняк (CaCO3), песок (SiO2). Сырьё для производства керамики: глина (SiO2, Al2O3 и незначительное кол-во Fe2O3).
Силикатная промышленность
Силикатная промышленность — это производство керамики, стекла, цемента из природных соединений кремния.
Керамика. Кирпич, кафель, глиняная, фаянсовая посуда, осколки древнегреческой амфоры — все это керамика (от греческого «керамон» — глина). Сырьем для производства керамических изделий являются глина и минеральные добавки. Глина состоит из мельчайших кристаллов минерала каолинита Аl2О3 • 2SiO2 • 2НО2. Процесс изготовления керамики сводится к следующему: подготовка сырья, формовка, сушка, обжиг. При подготовке сырья глину смешивают с водой. При этом образуется тестообразная масса, способная сохранять приданную ей форму. После сушки и обжига изделие приобретает камневидное состояние. Керамическое производство развивается в трех направлениях: строительная керамика, керамика для быта, техническая керамика (рис. 56).
Стекло. Состав обычного оконного стекла выражается формулой Na2O • CaO • 6SiO2. Стекло получают в специальных печах спеканием соды, известняка и белого песка. Схематично химизм процесса можно показать таким образом:
Стекло открыто очень давно. Еще в IV тысячелетии до н. э. в некоторых странах Востока умели выплавлять стекло. Это твердый аморфный хрупкий прозрачный материал. Переход из жидкого состояния в твердое происходит постепенно, это дает возможность прокатывать стеклянную массу в листы, выдувать из нее различные изделия, получать нити, листовое стекло (рис. 57).
Стекла могут быть различными по составу. Если заменить соду на поташ К2СО3, получают специальное тугоплавкое стекло, которое идет на изготовление химической посуды. Если же заменить известняк на оксид свинца (II) РbО, а соду на поташ, то получится хрусталь — стекло с высоким коэффициентом преломления. Добавляя в стеклообразную массу различные оксиды, можно придавать стеклу различную окраску: оксид кобальта (II) СоО — синюю, оксид хрома (III) Сr2O3 — ярко-зеленую, оксид марганца (IV) МnO2 — красновато-лиловую и т. д.
Лабораторный опыт. Ознакомление с видами стекла (работа с коллекцией «Стекло и изделия из стекла»).
Цемент. Сырьем для производства цемента являются глина и известняк. При их спекании происходит разложение известняка и образование силикатов и алюминатов кальция. Полученную массу (клинкер) перемалывают в зеленовато-серый порошок — портландцемент. При смешивании цемента с водой образуется тестообразная масса, которая со временем затвердевает. Происходит «схватывание» цемента.
Цемент — важный строительный материал, из него готовят бетон, железобетон. Бетон — смесь щебня или гравия, песка с цементом. Если в бетон ввести каркас из металлических стержней (стальная арматура), то получится железобетон. Бетон и железобетон в больших количествах идут на строительство гидроэлектростанций, плотин, сооружений, дорог, зданий.
Силикатная промышленность: производство керамики, стекла, фарфора и фаянса, а также строительных материалов: цемента и
Сырьём для керамического производства служат различного рода глины. Глины характеризуются рядом свойств, которые учитываются при их промышленном использовании: пластичностью, воздушной и огневой усадкой, пористостью, огнеупорностью, спеканием, гидроскопичностью и набуханием, адсорбционными свойствами, связующей способностью, вспучиванием, зыбкостью и гидрофильностью. С учетом свойств и состава глин, обусловливающих их использование, можно выделить следующие группы: 1) каолины, 2) огнеупорные и тугоплавкие глины, 3) высокосорбирующие глины (отбеливающие) , 4) легкоплавкие глины. Каолин также идет на изготовление фарфоровых изделий.
Диоксид кремния - основа для получения кремния, производства обыкновенного и кварцевого стекла, а также необходимый компонент керамики и абразивных материалов.
Сырьем в цементном производстве служит смесь глины с известняком. Применяют и природный мергель (глинистый известняк) , если он по составу удовлетворяет требованиям цементного производства. Основной химический процесс при производстве цемента - спекание при 1200 - 1300 оС смеси глины с известняком, приводящий к образованию силикатов и алюминатов кальция.
Сырьем в стекольном производстве служат кремнезем SiO2 и силикаты щелочных и щелочноземельных металлов. Состав стекла в общем виде может быть представлен формулой: xЭ2О. уЭО. zSiO2, где Э2О – окисел щелочного металла (Na2O, K2O, Li2O и др.) ; ЭО - окисел щелочноземельного металла (СаО, MgO, BaO) и SiO2 – кислотный окисел (кремневый ангидрид) . Окислы щелочной группы понижают вязкость и температуру плавления стекла, а также его твердость. Окислы щелочноземельной группы повышают химическую стойкость стекла, а окислы кислотной группы (SiO2, а иногда Al2O3, B2O3, P2O5 и др. ) сообщают высокую термическую, химическую и механическую стойкость.
Производство стекла состоит из следующих процессов: подготовка сырьевых компонентов, получения шихты, варки стекла, охлаждения стекломассы, формования изделий, их отжига и обработки (термической, химической, механической) .
Процесс стекловарения условно разделяют на несколько стадий: силикатоообразование, стекловарение, осветление, гомогенизацию и охлаждения («студку») .
Нетрудно понять, что в будущем применение силикатов станет еще большим. Металлов в земной коре не так уж много. Углерод, который служит основой органических полимеров и пластмасс, составляет всего лишь 0,1% земной коры по массе. Производство древесины ограничено скоростью прироста леса. А использование силикатов практически не ограничено ничем. По силикатному сырью, можно сказать, мы ходим. Правда имеется существенный недостаток у силикатных изделий. Они обладают большой хрупкостью, но этот недостаток в принципе преодолим. Ведь изобрели же японцы небьющийся фарфор. А на сковородках из мелкокристаллического стекла – ситалла еще двадцать лет назад жарили картошку. Прочность таких сковородок близка к чугунным, и бьются они значительно меньше, чем обычное стекло.
Впрочем, о силикатах можно говорить бесконечно. Сведений о них так много, что химия силикатов давно выделилась в большую самостоятельную отрасль химического знания.
Приветик. Помогите объяснить Вопрос 8 § 30-33 Химия 9 класс Рудзитис, Фельдман
а) Цемент.
Производство цемента можно представить в виде
трех основных стадий:
1. Добыча и обработка сырья (известняка, гли-
ны, гипсового камня). Добытый известняк дробят,
сушат, измельчают и перемешивают в нужной про-
порции с глиной. Таким образом получают шлам
(мокрый, сухой или комбинированный метод)
2. Обжиг сырьевого состава и получение клинке-
ра — следующий шаг в производстве цемента. Шлам
поступает в специальную печь, где происходит его
обжиг при температуре около 1450°С. При этой
температуре шлам спекается (почти как зерна ке-
рамзита), превращаясь в так называемый клинкер.
При этом между глиной и известняком происхо-
дят химические реакции. Простейшими из них
являются обезвоживание каолинита, разложение
известняка и образование силикатов и алюминатов кальция:
Затем клинкер измельчают в специальных жер-
новах до порошкообразного состояния.
3. Смешивание компонентов и получение порт-
ландцемента. В измельченный клинкер добавляют
примерно 5% гипса. В зависимости от марки и вида
цемента, вводятся минеральные добавки.
б) Бетон и железобетон.
Готовая бетонная смесь — состав из четырех
основных компонентов, замешиваемых в опреде-
ленной пропорции: цемент, щебень, песок, вода.
Цемент и вода — главные компоненты бетона. Они
связывают все компоненты в единую монолитную
структуру. Если в бетон закладывают каркас из
железных стержней, то получается железобетон —
прочный строительный материал.
в) Стекло.
Сырьем для производства стекла служат чистый
кварцевый песок, сода и известняк. Эти вещества
тщательно перемешивают и подвергают сильному
нагреванию.
Образовавшиеся силикаты сплавляют с песком.
Для получения цветных стекол к сырью добавляют
оксид соответствующего металла.
Какие природные и химические материалы служат сырьем для производства цемента стекла керамики
Часть II. НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Раздел 11. ПОДГРУППА КАРБОНА
§ 11.9. Производство стекла и цемента
Из искусственных силикатов больше значение имеют стекло, цемент и керамика .
Стекло. Состав обычного оконного стекла приближенно выражается формулой Na 2 O СаО ∙ 6 SiO 2 .
Стекло добывают сплавлянням в специальных печах смеси соды Nа2СО3, известняка СаСО3 и белого песка SiO 2 . Химизм процесса можно представить так: при сплава образуются силикаты натрия и кальция:
Эти силикаты и кремнезем (его берут в избытке) сплавляют в массу, которая постепенно охлаждается:
Часто в производстве стекла соду заменяют сульфатом натрия и углем. В этом случае силикат натрия образуется по уравнению реакции:
Для изготовления специального стекла меняют состав исходной смеси. Заменяя соду Nа2СО3 поташом К2СО3, получают тугоплавкое стекло (для химического посуды). Заменяя мел СаСО3 оксидом свинца(II) Г b О, а соду - поташом, добывают хрустальное стекло. Оно имеет большую променезалом - лювальну способность и применяется для изготовления художественной посуды.
Добавки оксидов металлов в исходной смеси придают стеклу различной окраски: оксид хрома(III) С r 2 О3 - зеленого, оксид кобальта(II) СоО - синего, оксид марганца(И V ) М n О2 - красновато-лилового и т. д. Стекло при повышении температуры постепенно размягчается и переходит в жидкое состояние. Обратный процесс также осуществляется постепенно - стеклянная масса загустевает по мере остывания. На этом свойстве стекла основывается формирование с него различных изделий. С помощью машин из стеклянной массы извлекают листовое стекло (рис. 11.4).
Из стекла изготавливают волокна и ткани для технических нужд. Освоен выпуск склокристалічних материалов - ситаллов, которые по сравнению со стеклом имеют большую прочность. Из них изготавливают электрические изоляторы, посуду и др. Цемент. Обычный силикатный цемент, или портландцемент,- зеленовато-серый порошок, который при смешивании с водой затвердевает на воздухе (или в воде), превращаясь в каменеподібну массу. Конечно его добывают прокаливанием (1 400-1 600°С) до спекания сырьевой смеси, состоит из известняка и глины.
Прокаливание осуществляется в специальных цилиндрических вращающихся печах. Испеченная зернистая масса, образуется, называется клинкером. Это - полуфабрикат. Клинкер с соответствующими добавками размалывают до тонкого порошка в шаровых мельницах и получают окончательный продукт.
В природе встречаются породы, которые содержат известняк и глину в соотношениях, необходимых для добывания портландцементу. их называют мергелями. Значительные залежи мергеля в районе Новороссийска; на их основе работают крупные цементные заводы.
Смесь сырья готовят и искусственным способом. Регулируя состав смеси, получают различные виды цемента - швидкотвердіючі, морозостойкие, коррозионностойкие и др.
Из смеси цемента, воды и наполнителей (песок, гравий, щебень, шлак) после их затвердевания получают искусственный камень - бетон. Смесь этих материалов до затвердевания называется бетонной смесью. При затвердевании цементное тесто связывает зерна заполнителей. Твердение происходит даже в воде. Бетон со стальной арматурой (внутренним каркасом) называется железобетоном. Бетон и залізобетони в значительных количествах идут на сооружение гидроэлектростанций, дорог, несущих конструкций зданий.
Разработаны и изготавливаются также бетоны, в которых в качестве вяжущего используются органические полимеры или полимеры вместе с цементом. Это так называемые пластобетони, имеющие особые свойства.
Рис. 11.4. Машина для вытягивания листового стекла:
1 - расплавленное стекло; 2 - лодочка; 3 - вальцы; 4 - стеклянная лента
Производство стекла, цемента и керамики относится к силикатной промышленности, которая перерабатывает природные соединения кремния.
1 Керамикой называют материалы и различные изделия, которые изготавливают из природных глин путем формования, сушки и выжигание. Это кирпич, облицовочные плитки, черепица, трубы, глиняная посуда, фарфоровые и фаянсовые изделия.
Конспект урока по химии на тему "Строительные материалы: стекло, цемент, бетон"
Цель урока: создать условия для осмысления блока новой учебной информации о важнейших строительных материалах, которые производит силикатная промышленность, рассмотреть химизм производства керамики, стекла, цемента, а также технологию и продукцию.
Создать условия для систематизации и углубления представлений у обучающихся о значении кремния и его соединений в жизни человека.
Способствовать развитию умений работать с различными источниками информации: текстом учебника, схемой, картинками, компьютером.
Способствовать развитию умений выдвигать гипотезы, отвечая на проблемные вопросы, работая в паре совместно приходить к общему решению.
Создать условия для развития наблюдательности, способности анализировать,
Способствовать развитию интереса к изучению химии.
Оборудование и материалы: Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева, учебник, карточки, компьютер, мультимедийная презентация, видеофрагменты.
Базовые термины и понятия: силикаты, алюмосиликаты, силикатная промышленность, керамика, стекло, цемент, бетон, фарфор, фаянс.
Тип урока: комбинированный
Форма урока: урок-лекция с применением ИКТ
Методы обучения: пояснительно-иллюстративные, наглядные, репродуктивные, частично поисковые, интерактивные.
Межпредметные связи: география, литература, художественная культура
Посеянное на поле научном взойдёт на пользу народа.
Д. И.Менделеев.
I . Организационный этап
Приветствие, создание рабочей обстановки в классе.
II . Мотивация учебной деятельности
На экране демонстрируются фотографии различных строительных материалов (разновидности стекла, бетон, цемент, изделия из керамики, исходные компоненты для изготовления строительных материалов, различные изделия с использованием строительных материалов). Вопросы учащимся:
Что объединяет эти фотографии?
Каким образом они касаются темы нашего урока?
Учащиеся высказывают свои предположения, после чего записывают тему урока в тетради.
III . Актуализация опорных знаний
Для установления уровня знаний по данной теме проводится групповая "мозговая атака", с использованием стратегии технологии развития и критического мышления "Ассоциативный куст".
Учащимся предлагается вспомнить все, что они знают о строительных материалах и их производстве. Они формулируют вопросы, на которые хотели бы получить ответы на уроке. Совместно составляется цель урока.
Цель нашего урока – ознакомиться с силикатной промышленностью и основными видами строительных материалов; узнать виды сырья, используемые в силикатной промышленности; рассмотреть свойства, способы получения, основные области применения стекла, цемента и керамики.
IV . Изучение нового материала
1. Понятие о силикатной промышленности
Силикатная промышленность – это производство различных строительных материалов, стекла и керамики из различных природных силикатов.
2. Основные виды силикатной промышленности
В зависимости от химического состава, условий получения, свойств и применения силикатные изделия делятся на три группы: керамические, стеклянные и вяжущие.
3 . Производство стекла
Просмотр видеофрагмента
Стеклянные тела – это твердые тела; переохлажденная жидкость с большой вязкостью.
Важные свойства стекла:
1) не имеют определенной температуры плавления – при нагревании размягчаются, переходят в подвижную жидкость;
2) высокая прозрачность;
3) значительная механическая прочность;
4) стойкость к химическим реагентам;
5) низкая теплопроводность;
Сырье для производства стеклянных изделий – различные природные минералы, обязательно содержащие SiO 2 . Основное сырье : песок SiO 2 , известняк CaCO 3 , магнезит MgCO 3 , доломит MgCO 3 · CaCO 3 сода Na 2 CO 3 , сульфат натрия Na 2 SO 4 , поташ K 2 CO 3 , свинцовый глет PbO , борная кислота Н 3 ВО 3 , бура Na 2 B 4 O 7 ·10 H 2 O и др. Вспомогательное сырье: глушители ( SnO 2 , Ca 3 ( PO 4 ) 2 , тальк – для придания матовости), осветлители и др.
Стадии производства:
Подготовка сырья – промывают, сушат, (речной песок – кварц предварительно промывают для удаления глины и оксидов железа)
Составление шихты - дробят, размалывают, перемешивают
Варка стекла – процесс расплавления шихты до образования однородной массы. Происходят сложные химические процессы. При 250ºС начинается реакция
Образующиеся двойные соли взаимодействуют с кварцевым песком:
В составе стекла они находятся в виде силикатов.
При температуре 750-900ºС разлагаются не вступившие в реакцию MgCO 3 и CaCO 3 , сода взаимодействует с песком, а избыток SiO 2 растворяется в расплаве силикатов. При дальнейшем нагревании (1200-1500ºС) начинается процесс гомогенизации (выравнивание состава) за счет диффузии и удаление пузырьков газа (процесс осветления). Затем стекломасса идет на изготовление различных изделий.
Формование изделия - применяют вытягивание (листовое оконное стекло, стеклянные палочки и трубочки), прокат (листовое стекло, зеркальное стекло), выдувание (химическая и тарная посуда, колбы для электроламп), прессование (банки, стаканы, изоляторы, пуговицы), отливку (архитектурные, художественные изделия, линзы очков, микроскопов, телескопов)
(просмотр видеофрагмента)
Отжиг – снимают остаточные напряжения, которое возникает при охлаждении наружных слоев. Они сжимаются, а внутренние препятствуют этому и могут вызвать разрушение стекла.
Обработка – механическая, термическая и химическая.
Виды стекла: оконное ( Na 2 O · CaO ·6 SiO 2 ), химическое (тугоплавкое К 2 O · CaO ·6 SiO 2 ), хрусталь ( K 2 O · PbO ·6 SiO 2 ). кварцевое стекло ( SiO 2 ), пеностекло (добавляют газообразователи – кокс, сажа, известняк), ситаллы – стеклокристаллические материалы (высокая механическая прочность), стекловолокно, стеклопластики (стеклянное волокно + синтетические смолы).
Цветное стекло: зеленое стекло Cr 2 O 3 , сине-зеленое-стекло CuO , синее стекло CoO , красно-лиловое стекло MnO 2 .
4. Производство керамики
Просмотр видеофрагмента
Основным сырьем для производства керамики (от греч. «керамон» - глина) является глина. Изготовление этих изделий основано на свойстве глины при смешивании ее с небольшим количеством воды образовывать пластичную массу. Этой массе можно придать любую форму, которая сохраняется после высыхания и закрепляется посредством обжига при высокой температуре.
Образующая спекшаяся масса называется черепок. В зависимости от степени спекания могут образоваться изделия со спекшимся черепком и с пористым черепком.
К изделиям с пористым черепком относится строительный кирпич, фаянс, кафель, черепица, гончарные изделия.
К изделиям со спекшимся черепком относятся фарфор, тротуарные и облицовочные плиты.
5. Производство строительных вяжущих материалов (цемента)
Строительные вяжущие материалы – это такие вещества, которые в тонкоизмельченном состоянии при смешивании с водой образуют пластичную массу и со временем затвердевают и приобретают камневидное состояние. Сюда относятся вяжущие материалы на основе гипса, цемент.
Известно несколько видов цемента: быстротвердеющий, расширяющийся, морозостойкий (добавляют хлорид кальция), жаропрочный, портландцемент.
Основное сырье: известняк и глина, содержащие оксид кремния ( IV ), маргелистые породы, а также различные добавки – шлак, бокситы и др.
Эти вещества размалывают и тщательно перемешивают, смесь обжигают в наклонных цилиндрических печах (длина – более 200 м, в поперечнике – 5 м).
Процесс затвердевания цементного теста объясняется тем, что входящие в состав алюминаты и силикаты реагируют с водой с образованием каменистой массы.
Бетон – смесь щебня и песка с цементом. Шлакобетон – смесь шлака с цементом. Железобетон – бетон и стальная арматура (заводские корпуса, плотины). Пластобетоны – цемент и органические полимеры. Шифер – цемент с асбестом.
V. Закрепление знаний
Самостоятельная индивидуальная работа с электронными тестами
Мультимедийный кроссворд по теме "Кремний и его соединения" (взаимопроверка)
VI. Подведение итогов уроков. Рефлексия
Выводы (формулируются вместе с учениками):
Силикатная промышленность – это производство различных строительных материалов, стекла и керамики из различных природных силикатов. Основным сырьем для производства являются соединения, содержащие SiO 2: песок, глина (силикаты и алюмосиликаты).
Силикатные изделия применяют в строительстве, декоративном искусстве, из них изготавливают предметы быта, огнеупоры и др.
Читайте также: