Решебник по химии 9 класс Габриелян | Страница 132

Силикатная промышленность охватывает производство строительных и отделочных материалов, в основе которых лежат соединения кремния, прежде всего оксид кремния (SiO₂). Основные виды продукции этой отрасли — это цемент, стекло, керамика, фарфор и фаянс. К ним также относятся строительные материалы, такие как кирпич, плитка, бетоны и разнообразные стеклянные изделия — от оконных стёкол до витражей и оптического волокна.

Для производства цемента основным сырьём является известняк (CaCO₃) и глина, содержащая оксиды алюминия (Al₂O₃), кремния (SiO₂) и железа (Fe₂O₃). При обжиге известняка происходит реакция разложения:

(CaCO₃ → CaO + CO₂↑)

Полученный клинкер (смесь оксидов кальция, алюминия, кремния и железа) измельчается и превращается в порошок цемента.

Для производства стекла используют песок (SiO₂), карбонат натрия (Na₂CO₃) и карбонат кальция (CaCO₃). При нагревании эти вещества взаимодействуют с образованием силикатов и стекломассы:

(Na₂CO₃ + SiO₂ → Na₂SiO₃ + CO₂↑)

(CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂↑)

Для производства керамики используют глину (особенно каолин — белую глину), которая при высокой температуре спекается и превращается в прочное керамическое изделие. Иногда в глину добавляют специальные добавки — полевой шпат, кварц, тальк и др., которые улучшают пластичность и прочность.

Фарфор и фаянс — оба являются керамическими материалами, изготавливаемыми из глины с добавками. Однако между ними есть важные различия.

Фарфор изготавливают из белой глины (каолина) с добавлением кварца и полевого шпата. Он обжигается при высокой температуре, становится прочным, звонким, слегка прозрачным, часто покрывается глазурью и может пропускать свет. Предметы из тонкого фарфора эстетичны, изящны, используются в сервизах, декоративных изделиях, а также в лабораторной посуде.

Фаянс также производят из глины, но технология проще: обжиг — при более низкой температуре, структура пористая, непрозрачная. Фаянс применяют для изготовления плитки, сантехники, повседневной посуды и архитектурных деталей.

Фарфор более ценен, так как обладает лучшими эстетическими, механическими и термостойкими свойствами. Он красивее, прочнее и долговечнее, чем фаянс.

Химическое превращение: (CaSO₄·0,5H₂O + 1,5H₂O → CaSO₄·2H₂O)

Из уравнения видно, что на 1 моль CaSO₄·0,5H₂O требуется 1,5 моль H₂O.

Найдём молярную массу CaSO₄·0,5H₂O:

Ca (40) + S (32) + 4O (64) + 0,5×(18) = 136 + 9 = 145 г/моль

Масса алебастра: 14,5 г → это 14,5 / 145 = 0,1 моль

На 0,1 моль вещества потребуется 0,1 × 1,5 = 0,15 моль воды

Молярная масса воды — 18 г/моль →

0,15 × 18 = 2,7 г воды

Ответ: для превращения 14,5 г алебастра в гипс потребуется 2,7 г воды.

Молярные массы:

Na₂CO₃ = 106 г/моль

CaCO₃ = 100 г/моль

SiO₂ = 60 г/моль

Na₂O·CaO·6SiO₂ = 2×23 + 16 + 40 + 16 + 6×60 = ~540 г/моль

Масса стекла: 10 т = 10 000 кг = 10⁷ г

Это 10⁷ / 540 ≈ 18518,5 моль стекла

Из уравнения видно, что на 1 моль стекла нужно:

1 моль Na₂CO₃ → 18518,5 моль

1 моль CaCO₃ → 18518,5 моль

6 моль SiO₂ → 18518,5 × 6 = 111111 моль

Массы компонентов:

Na₂CO₃: 18518,5 × 106 ≈ 1962971 г ≈ 1963 кг

CaCO₃: 18518,5 × 100 = 1851850 г ≈ 1852 кг

SiO₂: 111111 × 60 = 6666660 г ≈ 6667 кг

Ответ: необходимо взять примерно:

— 1963 кг Na₂CO₃

— 1852 кг CaCO₃

— 6667 кг SiO₂

Объём углекислого газа:

По уравнению 1 моль стекла → 2 моль CO₂

18518,5 × 2 = 37037 моль CO₂

Объём: 37037 × 22,4 ≈ 829628,8 л ≈ 829,6 м³ CO₂

а) (CaCO₃ + SiO₂ → CaSiO₃ + CO₂↑) — при нагревании карбонат кальция взаимодействует с диоксидом кремния, образуя силикат кальция и углекислый газ.

б) (CaO + SiO₂ → CaSiO₃) — оксид кальция реагирует с диоксидом кремния с образованием силиката кальция.

в) (Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃↓ + H₂O) — гидроксид кальция взаимодействует с углекислым газом, образуется осадок карбоната кальция и вода.

г) (Ca(OH)₂ + H₂SO₄ → CaSO₄↓ + 2H₂O) — реакция нейтрализации: щёлочь и кислота реагируют с образованием соли (сульфата кальция) и воды.

Фарфор — это удивительный керамический материал, сочетающий в себе красоту, прочность и утончённость. Его изобретение стало настоящим открытием в мировой культуре. В Европе секрет производства фарфора долгое время оставался загадкой. Он был известен лишь в Китае, где фарфоровые изделия уже с древности считались символом утончённости, власти и богатства. В Россию китайский фарфор попадал как привозной товар, чаще всего — как предмет роскоши, доступный только дворянству и царской семье. Однако в XVIII веке началась история отечественного фарфора, ставшая важной частью российской промышленности и культуры.

Первая попытка создать русский фарфор связана с именем великого учёного Михаила Васильевича Ломоносова, но наиболее значимых результатов достиг другой русский исследователь — Дмитрий Иванович Виноградов. Именно он считается основателем русской фарфоровой промышленности. Обладая глубокими знаниями в области химии, минералогии и металлургии, он смог подобрать нужное сочетание сырья: каолина (белой глины), кварца и полевого шпата. После долгих опытов, проб и ошибок Виноградов создал первую в России фарфоровую массу, ничем не уступающую по качеству знаменитому китайскому и саксонскому фарфору.

В 1744 году в окрестностях Санкт-Петербурга, по указу императрицы Елизаветы Петровны, был основан Императорский фарфоровый завод — первое промышленное предприятие по производству фарфора в России. Дмитрий Иванович Виноградов стал его первым руководителем и главным технологом. Уже в 1747 году на заводе появились первые изделия: чайные сервизы, декоративные вазы и статуэтки, которые отличались высоким качеством, белизной и тонкостью. Фарфор, изготовленный в России, стал настоящей гордостью императорского двора.

Со временем продукция Императорского фарфорового завода получила широкое распространение и за пределами России. Изделия украшались вручную: на них наносили сложные росписи, позолоту, гербы, пейзажи, мифологические сюжеты. Каждое изделие превращалось в произведение искусства. В XIX веке русские фарфоровые изделия высоко ценились на международных выставках и занимали призовые места.

Позднее, уже во времена Александра I и Николая I, фарфоровое производство стало не только декоративным, но и практическим. Заводы начали выпускать не только роскошные сервизы для знати, но и более простую утварь для широкого круга потребителей. Возникали новые фарфоровые и фаянсовые фабрики в Гжели, Дмитрове, Ярославле, Дулёво, Конаково, Вербилках и других городах. Каждое предприятие имело свои особенности и традиции художественного оформления.

После революции 1917 года фарфоровая промышленность претерпела изменения: заводы были национализированы, а фарфор стал использоваться в качестве агитационного и идеологического материала. В 1920–1930-е годы получили развитие так называемые агитационные сервизы с советскими лозунгами, красными звёздами, изображениями рабочих и крестьян. Однако и в советскую эпоху сохранялось высокое качество изделий, продолжались традиции ручной росписи и художественного оформления.

Сегодня фарфоровая промышленность России — это как преемник традиций императорского фарфора, так и современная отрасль, ориентированная на массовое производство. Императорский фарфоровый завод в Санкт-Петербурге по-прежнему существует и выпускает продукцию премиум-класса. Современные предприятия также работают в Дулёво, Гжели, Вербилках и других местах. Они создают как повседневную посуду, так и изящные художественные изделия, известные далеко за пределами России.

Таким образом, история фарфоровой промышленности в России — это путь от тайны и эксперимента к массовому производству и художественному совершенству. Фарфор остаётся не только практичным материалом, но и культурным символом, хранящим в себе традиции, эстетику и труд мастеров, которые передают своё искусство из поколения в поколение.

Цементное производство действительно является одной из самых ресурсоёмких и экологически небезопасных отраслей. При обжиге известняка на цементных заводах в атмосферу выбрасываются значительные объёмы углекислого газа (CO₂), а также мелкодисперсная пыль, оксиды азота, диоксид серы и другие вредные вещества. Особенно опасны старые заводы, построенные в прошлом веке, так как на них часто отсутствуют современные системы очистки и улавливания выбросов. Поэтому тревога экологов вполне обоснованна.

С другой стороны, цемент — это ключевой материал в строительстве. Без него невозможно возведение зданий, дорог, мостов и других инфраструктурных объектов. Закрытие всех устаревших цементных заводов может привести к нехватке цемента, росту цен и замедлению развития строительной отрасли. Это особенно важно в условиях, когда ведётся масштабное строительство жилья и инфраструктуры.

На мой взгляд, необходимо искать компромиссное решение. Вместо немедленного закрытия таких предприятий стоит требовать их модернизации: установки современных фильтров и систем очистки, перехода на более экологичные технологии производства, внедрения улавливания и переработки CO₂. Государство должно поддерживать такие обновления финансово, а также ужесточать экологические нормы.

Таким образом, я считаю, что требования к снижению выбросов с цементных заводов оправданы, но резкое закрытие предприятий недопустимо. Только через постепенное внедрение современных технологий и переход к экологичному производству можно достичь баланса между развитием промышленности и охраной природы.