Номер 6, страница 125, часть 2 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

6. Какова роль флюсов в доменном производстве? Напишите уравнение взаимо-действия оксида кальция с:

а) сернистым газом;

б) оксидом фосфора (V).

Решение

В доменном производстве, целью которого является получение чугуна из железной руды, флюсы играют ключевую роль в удалении примесей. Железная руда, помимо оксидов железа, содержит пустую породу – это в основном тугоплавкие соединения, такие как оксид кремния(IV) ($SiO_2$), оксид алюминия ($Al_2O_3$), а также соединения фосфора и серы.

Флюсы – это вещества, которые добавляют в шихту (смесь руды и кокса) для образования легкоплавкого шлака с пустой породой. Самым распространенным флюсом является известняк, состоящий преимущественно из карбоната кальция ($CaCO_3$). При высоких температурах доменной печи (около 1000o C) известняк разлагается:

$CaCO_3 \xrightarrow{t} Cao + CO_2$

Образовавшийся оксид кальция ($CaO$) – это основный оксид. Он вступает в химическую реакцию с кислотными и амфотерными оксидами пустой породы, образуя соли, которые составляют основу шлака. Например:

$Cao + SiO_2 \xrightarrow{t} CaSiO_3$ (силикат кальция)

Полученный шлак имеет более низкую температуру плавления, чем компоненты пустой породы, и меньшую плотность по сравнению с расплавленным чугуном. Благодаря этому шлак всплывает на поверхность жидкого металла. Это позволяет, во-первых, легко отделить его от чугуна, тем самым очищая металл от примесей, и, во-вторых, шлак образует защитный слой, предохраняющий чугун от окисления кислородом воздуха, вдуваемого в печь.

Ответ: Роль флюсов в доменном производстве заключается в химическом связывании тугоплавких примесей железной руды (пустой породы) и переводе их в легкоплавкий шлак. Шлак легко отделяется от расплавленного чугуна, что обеспечивает его очистку и защиту от окисления.

а)

Решение

Взаимодействие оксида кальция ($CaO$) с сернистым газом (оксидом серы(IV), $SO_2$) является реакцией между основным оксидом и кислотным оксидом. В результате такой реакции соединения образуется соль соответствующей кислоты (сернистой кислоты $H_2SO_3$) – сульфит кальция ($CaSO_3$). Эта реакция используется, например, для очистки промышленных выбросов от сернистого газа.

Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$Cao + SO_2 \rightarrow CaSO_3$

Ответ: $Cao + SO_2 \rightarrow CaSO_3$

б)

Решение

Взаимодействие оксида кальция ($CaO$) с оксидом фосфора(V) ($P_2O_5$) – это также реакция между основным оксидом и кислотным оксидом. Оксид фосфора(V) является ангидридом фосфорной кислоты ($H_3PO_4$). При их взаимодействии образуется соль – фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$). Эта реакция протекает в доменной печи, где оксид кальция из флюса связывает фосфорные примеси, переводя их в шлак.

Для составления уравнения реакции необходимо сбалансировать количество атомов каждого элемента в левой и правой частях. На один моль $P_2O_5$ (содержащий 2 атома фосфора) требуется 3 моля $CaO$ (3 атома кальция), чтобы образовать один моль $Ca_3(PO_4)_2$.

Уравнение реакции:

$3Cao + P_2O_5 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2$

Ответ: $3Cao + P_2O_5 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2$