Номер 3, страница 343 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 72. Производство чугуна. Глава 7. Химическая технология - номер 3, страница 343.

Условие.

3. Какими способами можно отличить чугунный слиток от слитка из чистого железа?

Решение.

Решение 2.

Чугунный слиток можно отличить от слитка из чистого железа несколькими способами, основанными на их различных физических и механических свойствах. Эти различия обусловлены, в первую очередь, химическим составом: чугун – это сплав железа с углеродом (содержание углерода обычно составляет от 2,14% до 4,5%), в то время как чистое железо содержит минимальное количество примесей.

1. По внешнему виду и цвету излома
Если сделать на слитках надпил и разломить их, то можно увидеть существенную разницу. Излом чугуна будет иметь зернистую структуру и тёмно-серый, матовый цвет из-за присутствия углерода в виде графита или цементита. Излом чистого железа будет более светлым, серебристо-белым, с вязкой, волокнистой структурой, характерной для пластичных металлов.
Ответ: У чугуна излом тёмно-серый и зернистый, у чистого железа — светлый, серебристый и волокнистый.

2. По твёрдости и хрупкости
Чугун — очень твёрдый, но в то же время хрупкий материал. При сильном ударе молотком чугунный слиток, скорее всего, расколется на части. Чистое железо, напротив, является мягким и пластичным (ковким) металлом. При ударе молотком на слитке из чистого железа останется вмятина, он деформируется, но не расколется. Также можно попробовать обработать поверхность напильником: чугун будет поддаваться обработке с трудом, в то время как чистое железо будет пилиться значительно легче.
Ответ: Чугун твёрдый и хрупкий (раскалывается от удара), а чистое железо мягкое и пластичное (деформируется).

3. По звуку при ударе
Если подвесить слитки и ударить по ним металлическим предметом, они будут издавать разный звук. Слиток из чистого железа (или низкоуглеродистой стали) издаст высокий, звонкий и продолжительный звук. Чугун, из-за наличия в его структуре включений графита, которые эффективно поглощают колебания, издаст короткий, глухой и низкий звук.
Ответ: Чугун издает глухой, короткий звук, а чистое железо — звонкий и продолжительный.

4. По характеру стружки при механической обработке
При обработке режущим инструментом (например, сверлом или резцом на станке) материалы ведут себя по-разному. Из-за своей хрупкости чугун даёт мелкую, сыпучую, сегментную стружку (ее называют стружкой надлома) серого цвета. Чистое железо, как вязкий и пластичный материал, будет давать длинную, витую, сплошную стружку (так называемую сливную стружку).
Ответ: При обработке чугун дает мелкую, крошащуюся стружку, а чистое железо — длинную и витую.

5. По плотности (физический эксперимент)
Этот способ требует проведения измерений. Плотность чистого железа составляет $ \rho_{\text{Fe}} \approx 7874 \text{ кг/м}^3 $. Плотность чугуна заметно ниже из-за присутствия более лёгких элементов, в основном углерода и кремния, и составляет в среднем $ \rho_{\text{чугуна}} \approx 7000-7300 \text{ кг/м}^3 $. Чтобы определить плотность, нужно измерить массу слитка ($ m $) на весах и его объём ($ V $), например, методом вытеснения воды из мерного цилиндра. Плотность вычисляется по формуле $ \rho = \frac{m}{V} $. При одинаковых размерах слиток из чугуна будет легче.
Ответ: Плотность чугуна ($ \approx 7000-7300 \text{ кг/м}^3 $) меньше плотности чистого железа ($ \approx 7874 \text{ кг/м}^3 $).

6. По температуре плавления (лабораторный способ)
Этот способ является наиболее точным, но требует специального оборудования для высокотемпературного нагрева. Чистое железо имеет чётко определённую температуру плавления — $ 1538^\circ\text{C} $. Чугун, как сплав, плавится не при одной температуре, а в определённом интервале, который к тому же значительно ниже. Температура начала плавления чугуна — около $ 1150-1300^\circ\text{C} $.
Ответ: Температура плавления чугуна ($ \approx 1150-1300^\circ\text{C} $) значительно ниже, чем у чистого железа ($ 1538^\circ\text{C} $).