Номер 1317, страница 203 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1317. Приведите уравнения химических реакций, которые протекают при одностадийном прямом способе получения стали из магнетита.

Одностадийный прямой способ получения стали из магнетита ($Fe_3O_4$) представляет собой металлургический процесс, в ходе которого железо восстанавливается из оксидной руды и происходит удаление примесей (пустой породы) с образованием шлака. Этот метод является альтернативой классическому двухстадийному доменно-конвертерному производству.

Процесс можно разделить на две основные составляющие: восстановление железа и образование шлака.

1. Восстановление железа.

Главная химическая задача — восстановление железа из смешанного оксида $Fe_3O_4$ (магнетита) до металлического состояния. В качестве восстановителей могут использоваться различные вещества.

а) Восстановление углеродом (коксом):

$Fe_3O_4 + 4C \xrightarrow{t} 3Fe + 4CO \uparrow$

б) Восстановление оксидом углерода(II) (угарным газом):

$Fe_3O_4 + 4CO \xrightarrow{t} 3Fe + 4CO_2$

в) Восстановление водородом (экологически чистый метод):

$Fe_3O_4 + 4H_2 \xrightarrow{t} 3Fe + 4H_2O$

2. Образование шлака.

Железная руда содержит примеси, в основном диоксид кремния ($SiO_2$), который имеет кислотные свойства. Для его удаления в печь добавляют флюс — вещество с основными свойствами, чаще всего известняк ($CaCO_3$).

а) При высокой температуре известняк разлагается:

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow$

б) Образовавшийся основной оксид кальция ($CaO$) реагирует с кислотным оксидом кремния ($SiO_2$), образуя легкоплавкий силикат кальция — основной компонент шлака. Шлак имеет меньшую плотность, чем расплавленное железо, и всплывает на поверхность, откуда его легко удалить.

$CaO + SiO_2 \xrightarrow{t} CaSiO_3$

Ответ:

Уравнения химических реакций, протекающих при одностадийном прямом получении стали из магнетита:

• Реакции восстановления железа (в зависимости от восстановителя):

  $Fe_3O_4 + 4C \xrightarrow{t} 3Fe + 4CO \uparrow$

  $Fe_3O_4 + 4CO \xrightarrow{t} 3Fe + 4CO_2$

  $Fe_3O_4 + 4H_2 \xrightarrow{t} 3Fe + 4H_2O$

• Реакции образования шлака:

  $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2 \uparrow$

  $CaO + SiO_2 \xrightarrow{t} CaSiO_3$