Номер 1223, страница 189 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1223. Какие компоненты используются для получения цемента? Какие соединения являются основными его компонентами?

Какие компоненты используются для получения цемента?

Для производства цемента, в частности наиболее распространенного его вида — портландцемента, используют природное сырье. Сырьевую смесь, состоящую из точно дозированных компонентов, измельчают и обжигают во вращающихся печах при температуре около $1450^\circ C$ до спекания. В результате получается промежуточный продукт — цементный клинкер. Основными сырьевыми компонентами являются:

• Карбонатные породы: в основном это известняк ($CaCO_3$), а также мел, мергель. Они служат главным источником оксида кальция ($CaO$).
• Глинистые породы: глины, глинистые сланцы, суглинки. Они вводят в сырьевую смесь оксид кремния ($SiO_2$), оксид алюминия ($Al_2O_3$) и оксид железа ($Fe_2O_3$).
• Корректирующие добавки: используются для достижения требуемого химического состава смеси, если в основных породах не хватает какого-либо оксида. Примерами могут служить кварцевый песок (для повышения содержания $SiO_2$) или пиритные огарки (источник $Fe_2O_3$).
• Гипс ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$): добавляется в небольшом количестве (3–5%) к клинкеру при его измельчении. Гипс необходим для регулирования скорости схватывания цемента, замедляя ее до приемлемых для строительства значений.

Ответ: Для получения цемента используются карбонатные породы (известняк), глинистые породы (глина), а также корректирующие добавки и гипс.

Какие соединения являются основными его компонентами?

Основу цемента составляют так называемые клинкерные минералы — сложные химические соединения, которые образуются в процессе обжига сырьевой смеси. Эти соединения и определяют свойства цемента. К основным компонентам (минералам) цементного клинкера относятся:

• Алит, или трехкальциевый силикат. Его формула $3CaO \cdot SiO_2$ (условное обозначение в химии цемента — $C_3S$). Это главный минерал, составляющий 50–70% массы клинкера, который обеспечивает быстрый набор прочности цементного камня.
• Белит, или двухкальциевый силикат. Его формула $2CaO \cdot SiO_2$ (обозначается как $C_2S$). Содержание в клинкере — 15–30%. Он гидратирует медленно, обеспечивая нарастание прочности в более поздние сроки (через месяцы и годы).
• Трехкальциевый алюминат. Его формула $3CaO \cdot Al_2O_3$ (обозначается как $C_3A$). Содержание — 5–10%. Очень быстро реагирует с водой, обеспечивая начальное схватывание цемента.
• Четырехкальциевый алюмоферрит. Его формула $4CaO \cdot Al_2O_3 \cdot Fe_2O_3$ (обозначается как $C_4AF$). Содержание — 5–15%. Это соединение мало влияет на прочность, но придает цементу характерный серый цвет.

Ответ: Основными соединениями в составе цемента являются трехкальциевый силикат ($3CaO \cdot SiO_2$), двухкальциевый силикат ($2CaO \cdot SiO_2$), трехкальциевый алюминат ($3CaO \cdot Al_2O_3$) и четырехкальциевый алюмоферрит ($4CaO \cdot Al_2O_3 \cdot Fe_2O_3$).