Параграф 66 Вопрос 1 ГДЗ Габриелян Остроумов 9 класс (Углубленный) (Химия)
Рассмотрим вариант решения задания из учебника
Габриелян, Остроумов, Сладков 9 класс, Просвещение:
1 Опишите процесс производства чугуна в доменных печах. Какие химические реакции протекают в данном металлургическом процессе?
Выплавка чугуна производится в доменных печах. Это сооружение высотой до 30 м и внутренним диаметром около 12 м, выложенное из огнеупорного кирпича.
Для запуска печи в нижней ее части происходит горение метана. Разогретый кокс начинает взаимодействовать с кислородом воздуха, подаваемым в горн:
C + O₂ = CO₂
Углекислый газ, образующийся в результате горения кокса, восстанавливается на раскаленном угле до оксида углерода (II):
CO₂ + C = 2CO
Оксид углерода (II) восстанавливает железо из руды:
3Fe₂O₃ + CO = 2Fe₃O₄ + CO₂
Fe₃O₄ + CO = 3FeO + CO₂
FeO + CO = Fe + CO₂
Углекислый газ вновь реагирует с коксом, образуя новую порцию восстановителя.
Пустая порода руды представляет собой в основном тугоплавкий оксид кремния (IV). Его отделяют от расплавленного чугуна с помощью вспомогательного неорганического вещества – флюса. В производстве чугуна в качестве флюса применяют карбонат кальция. Получающийся при разложении карбоната оксид кальция связывает оксид кремния, образуя шлак, который плавает на поверхности расплавленного металла:
CaCO₃ = CaO + CO₂
SiO₂ + CaO = CaSiO₃
При восстановлении руды железо вначале находится в твердом состоянии. Постепенно оно опускается в более горячую часть печи – распар, плавится и растворяет в себе углерод. Частично происходит образование соединения железа с углеродом – цементита:
3Fe + C = Fe₃C
3Fe + 2CO = Fe₃C + CO₂
Расплавленный чугун стекает в нижнюю часть горна, а шлаки собираются на поверхности, предохраняя металл от окисления. По мере накопления чугун и шлаки выводят через специальные отверстия.
В результате доменного процесса образуется расплав железа, содержащий до 4% углерода. В качестве посторонних примесей присутствуют сера, фосфор, кремний и их соединения. Это и есть чугун.
