Номер 4, страница 198 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

4. Какие вещества служат сырьем для получения стекла? Попробуйте объяснить, почему процесс получения стекла называют «варкой».

Какие вещества служат сырьем для получения стекла?

Основным сырьем для производства самого распространенного, силикатного (оконного, тарного) стекла служат три главных компонента:

• Кварцевый песок (оксид кремния(IV), $SiO_2$) — это основной стеклообразующий компонент, составляющий большую часть массы стекла.
• Кальцинированная сода (карбонат натрия, $Na_2CO_3$) — используется в качестве флюса (плавня) для снижения температуры плавления кварцевого песка.
• Известняк (карбонат кальция, $CaCO_3$) или доломит ($CaCO_3 \cdot MgCO_3$) — применяется как стабилизатор, который придает стеклу химическую стойкость, прочность и блеск.

Смесь этих исходных материалов в определенной пропорции называют шихтой. В зависимости от требуемых свойств конечного продукта в шихту также могут добавлять другие оксиды: оксид свинца(II) $PbO$ (для хрусталя), оксид бора $B_2O_3$ (для термостойкого боросиликатного стекла), оксиды различных металлов для окрашивания стекла (например, оксид кобальта для синего цвета, оксиды железа для зеленых и коричневых оттенков).

Упрощенное уравнение химической реакции получения силикатного стекла выглядит так:

$Na_2CO_3 + CaCO_3 + 6SiO_2 \xrightarrow{t^\circ} Na_2O \cdot CaO \cdot 6SiO_2 + 2CO_2 \uparrow$

Ответ: Основным сырьем для получения стекла являются кварцевый песок ($SiO_2$), сода ($Na_2CO_3$) и известняк ($CaCO_3$).

Попробуйте объяснить, почему процесс получения стекла называют «варкой».

Процесс получения стекла называют «варкой» по нескольким причинам, связанным с аналогией с приготовлением пищи:

1. Высокая температура. Производство стекла происходит в специальных печах при очень высоких температурах (около $1500–1600$ °C), при которых исходная смесь компонентов (шихта) плавится, превращаясь в вязкую жидкую массу — стекломассу. Это напоминает процесс варки пищи, которая также готовится при нагревании.
2. Процесс плавления и смешивания. Как и при варке супа или варенья, где различные ингредиенты смешиваются и под действием температуры превращаются в однородный продукт, в стекловаренной печи компоненты шихты плавятся и вступают в химические реакции, образуя гомогенный расплав.
3. Выделение газов. В ходе химических реакций, в частности при разложении соды ($Na_2CO_3$) и известняка ($CaCO_3$), выделяется большое количество углекислого газа ($CO_2$). Пузырьки газа, проходя через вязкую стекломассу, создают эффект, похожий на кипение жидкости. Этот процесс «кипения» способствует перемешиванию расплава и удалению из него газовых включений.

Таким образом, из-за использования высоких температур, плавления и смешивания компонентов, а также визуального сходства с кипением, технологический процесс производства стекла исторически получил название «варка».

Ответ: Процесс получения стекла называют «варкой», потому что он происходит при высоких температурах в печах, где исходные твердые компоненты плавятся, образуя жидкий расплав (стекломассу), который из-за выделения газов выглядит кипящим, что очень напоминает процесс приготовления пищи (варки).