Секрет изготовления этого материала открыли китайские мастера в VI— VII вв. Он стал альтернативой камню, дереву, глине и отличался невероятной красотой и практичностью. Люди говорили, что изделия из этого материала белы, как снег, тонки, как бумага, и прочны, как металл. Секрет изготовления этого материала китайские мастера свято хранили почти тысячу лет. Того, кто дерзнул бы выдать этот секрет, ждала неминуемая смерть. О каком материале идёт речь? Какие изделия из него есть у вас дома?
Речь идет о фарфоре. Этот материал был открыт китайскими мастерами в VI—VII веках и оставался секретом на протяжении многих столетий. Фарфор отличается белизной, тонкостью и прочностью, что сделало его востребованным во всем мире. В доме у многих есть фарфоровая посуда, вазы, статуэтки и декоративные изделия.
1. Назовите основные виды продукции силикатной промышленности.
Основные виды продукции силикатной промышленности включают стекло, цемент, керамику, а также фарфор и фаянс. Стекло используется для изготовления окон, бутылок, художественных изделий и оптики. Цемент применяется в строительстве, его разновидности включают портландцемент, белый и цветной цемент. Керамические изделия включают кирпич, черепицу, плитку, санфаянс и посуду. Фарфор и фаянс используются для производства посуды, изразцов и декоративных изделий.
2. Какие природные и химические материалы служат сырьём для производства це-мента, стекла, керамики?
Сырьем для производства цемента служат известняк, глина, песок и гипс. Для стекла используются кварцевый песок, сода, известняк и полевой шпат. Керамика создается на основе глины, каолина, кварцевого песка и шамота.
3. В чём сходство и различия фарфора и фаянса? Какой из материалов более ценен?
Фарфор и фаянс имеют общие черты, так как оба относятся к керамике и используются для изготовления посуды и декоративных изделий. Однако фарфор тоньше, светится на свет, прочнее и почти не впитывает воду. Фаянс более пористый, тяжелее, менее прочен и впитывает воду. Фарфор считается более ценным материалом благодаря своей прочности, эстетическим качествам и долговечности.
4. При прокаливании строительное связующее гипс, имеющее формулу CaSO4*2H2O, превращается в алебастр состава CaSO4*0,5H2O. При добавлении воды алебастр быстро твердеет, вновь превращаясь в гипс. Какая масса воды потребуется для превращения в гипс 14,5 кг алебастра?
Молекулярная масса гипса (CaSO4 * 2H2O):
CaSO4: 40 (Ca) + 32 (S) + 4 * 16 (O) = 136 г/моль 2H2O: 2 * (2 * 1 (H) + 16 (O)) = 36 г/моль Общая молекулярная масса гипса: 136 + 36 = 172 г/моль Молекулярная масса алебастра (CaSO4 * 0,5H2O):
CaSO4: 136 г/моль (как и для гипса) 0,5H2O: 0,5 * (2 * 1 (H) + 16 (O)) = 9 г/моль Общая молекулярная масса алебастра: 136 + 9 = 145 г/моль Теперь найдём, сколько воды в молях содержится в 1 моль гипса и в 1 моль алебастра:
В 1 моль гипса содержится 2 моль воды (H2O). В 1 моль алебастра содержится 0,5 моль воды. Количество воды, которое нужно добавить: Масса алебастра = 14,5 кг = 14500 г. Количество молей алебастра: 14500 г / 145 г/моль = 100 моль. Для превращения алебастра в гипс нужно добавить 1,5 моль воды на каждый моль алебастра: 100 моль * 1,5 моль = 150 моль воды. Молекулярная масса воды (H2O) = 18 г/моль. Масса воды, которую нужно добавить: 150 моль * 18 г/моль = 2700 г = 2,7 кг. Ответ: Для превращения 14,5 кг алебастра в гипс потребуется 2,7 кг воды.
5. Найдите массу каждого из компонентов шихты (смеси), необходимых для получения 10 т оконного стекла согласно уравнению реакции
Na2CO3+CaCO3+6SiO2 = Na2O*CaO*6SiO2+2CO2↑
Какой объём углекислого газа (н. у.) образуется при этом?
Дано:
Масса конечного продукта: 10 т = 10000 кг (оконное стекло). Уравнение реакции: Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 = Na2O * CaO * 6SiO2 + 2CO2↑. Необходимо найти:
Массу каждого компонента шихты (Na2CO3, CaCO3, SiO2). Объём углекислого газа, который образуется при реакции. 1. Составление молекулярных масс: Na2CO3: 223 (Na) + 12 (C) + 316 (O) = 106 г/моль. CaCO3: 40 (Ca) + 12 (C) + 3*16 (O) = 100 г/моль. SiO2: 28 (Si) + 2*16 (O) = 60 г/моль. Na2O * CaO * 6SiO2 (окнообразное стекло): Na2O = 2*23 + 16 = 62 г/моль. CaO = 40 + 16 = 56 г/моль. 6*SiO2 = 6 * 60 = 360 г/моль. Общая масса = 62 + 56 + 360 = 478 г/моль. 2. Расчет количества вещества (молей) для 10 т стекла: Масса стекла = 10000 кг = 10 000 000 г. Молекулярная масса стекла = 478 г/моль. Количество вещества стекла (Na2O * CaO * 6SiO2) = 10 000 000 г / 478 г/моль ≈ 20981 моль. 3. Пропорции по уравнению реакции: По уравнению реакции, на 1 моль Na2O * CaO * 6SiO2 нужно:
1 моль Na2CO3, 1 моль CaCO3, 6 моль SiO2, 2 моль CO2. 4. Массы компонентов шихты: Для 20981 моль стекла: Na2CO3: 20981 моль * 106 г/моль = 222,4 кг, CaCO3: 20981 моль * 100 г/моль = 2098,1 кг, SiO2: 20981 моль * 60 г/моль * 6 = 7555,3 кг. 5. Объём углекислого газа: Для 20981 моль стекла выделяется 2 моль CO2. Молекулярная масса CO2 = 44 г/моль. Масса CO2 = 2 * 20981 моль * 44 г/моль = 184,9 кг. Объём CO2 при н. у. (22,4 л/моль) = 20981 моль * 2 * 22,4 л = 938,7 м³. Ответ: Масса компонентов шихты для 10 т стекла: Na2CO3: 222,4 кг, CaCO3: 2098,1 кг, SiO2: 7555,3 кг. Объём углекислого газа, который образуется: 938,7 м³.
6. Запишите уравнения реакций по следующим схемам:
а) CaCO3 + SiO2 t ⟶
б) CaO + SiO2 t ⟶
в) CaO + H2O ⟶
г) Ca(OH)2 + CO2 ⟶
а) CaCO3 + SiO2 → t ⟶ Это термическая реакция, при которой происходит образование силикатов кальция. Уравнение реакции: CaCO3 + SiO2 → CaSiO3 + CO2↑.
б) CaO + SiO2 → t ⟶ При нагревании оксид кальция (CaO) реагирует с кремнеземом (SiO2) с образованием силикатов кальция. Уравнение реакции: CaO + SiO2 → CaSiO3.
в) CaO + H2O → При взаимодействии оксида кальция с водой образуется гидроксид кальция. Уравнение реакции: CaO + H2O → Ca(OH)2.
г) Ca(OH)2 + CO2 → При взаимодействии гидроксида кальция с углекислым газом образуется карбонат кальция. Уравнение реакции: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O.
7. Подготовьте сообщение об истории фарфоровой промышленности в России.
Фарфоровая промышленность в России берет свое начало в XVIII веке. Первая фарфоровая мануфактура была основана в 1744 году в Санкт-Петербурге, когда был создан Императорский фарфоровый завод. Идея создания фарфорового производства в России пришла от Екатерины II, которая стремилась сделать страну более независимой в производстве высококачественного фарфора. На этом заводе был изготовлен первый российский фарфор, который по качеству и красоте не уступал изделиям из Европы.
В конце XVIII — начале XIX века фарфоровые мануфактуры стали развиваться в других регионах страны. Одним из самых известных заводов этого периода стал завод в Гжели, который прославился своими уникальными изделиями в народном стиле. В 1800-х годах фарфор стал доступным не только для царских семей и высшего общества, но и для состоятельных слоев населения.
В советский период фарфоровая промышленность России достигла нового уровня развития. Особое внимание уделялось производству как декоративных, так и утилитарных фарфоровых изделий. В это время активно развивалась гжельская и дулевская роспись, а также производство фарфоровых статуэток и посуды.
Сегодня российская фарфоровая промышленность продолжает развиваться, сочетая традиции и современные технологии, и остается важной частью культурного и промышленного наследия страны.
8. Выбросы цементного производства, особенно заводов, построенных в прошлом веке, наносят вред окружающей среде. Представители экологических организаций, общественные и политические деятели требуют закрытия таких предприятий. Вы-разите своё мнение относительно этих требований.
Цементное производство, особенно на старых заводах, действительно наносит серьезный вред окружающей среде. Главные экологические проблемы связаны с выбросами углекислого газа, пыли и других вредных веществ, а также с разрушением природных ландшафтов в процессе добычи известняка для производства цемента. В связи с этим запросы экологических организаций и общественных деятелей о закрытии таких предприятий вполне оправданы с точки зрения охраны экологии и здоровья людей.
Однако закрытие заводов без учета альтернативных решений может иметь серьезные социально-экономические последствия, такие как потеря рабочих мест и ухудшение экономики в регионах, зависимых от таких предприятий. Поэтому важно не только закрывать старые предприятия, но и искать способы их модернизации. Современные технологии позволяют существенно снизить выбросы и повысить эффективность производства. Например, внедрение более экологичных технологий, использование альтернативных материалов и улучшение системы очистки выбросов могут помочь уменьшить негативное влияние цементной промышленности на природу.
Вместо закрытия предприятий, разумным решением было бы стимулировать переход к экологически чистым технологиям и постепенное сокращение выбросов с целью достижения устойчивого развития отрасли.