Номер 3, страница 75, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

3. Почему не получают чистое железо? Что человек стал использовать раньше: чистое железо или чугун и сталь?

Почему не получают чистое железо?

Чистое железо в промышленных масштабах не получают по нескольким основным причинам. Во-первых, это экономически нецелесообразно. Процесс получения химически чистого железа (с содержанием примесей менее 0,01%) очень сложен и дорог. Он требует многоступенчатой очистки, например, с помощью электролиза или зонной плавки, что делает его стоимость неоправданно высокой для массового применения. Во-вторых, чистое железо имеет неудовлетворительные механические свойства. Это довольно мягкий, пластичный и ковкий металл, который не обладает достаточной твёрдостью, прочностью и износостойкостью, необходимыми для большинства конструкционных материалов. Кроме того, оно очень подвержено коррозии (ржавлению). В-третьих, сплавы железа обладают превосходством в свойствах. Добавляя в железо другие элементы, в первую очередь углерод, получают чугун (содержание углерода более 2,14%) и сталь (содержание углерода до 2,14%), которые намного прочнее, твёрже и дешевле в производстве. Легирование стали другими металлами (хромом, никелем, молибденом и др.) позволяет создавать материалы с самыми разнообразными полезными характеристиками: от нержавеющих до жаропрочных.

Таким образом, для подавляющего большинства практических задач используются не чистое железо, а его сплавы, которые обладают лучшими эксплуатационными характеристиками и более экономичны в производстве.

Ответ: Чистое железо не получают в больших количествах, так как это экономически невыгодно, а его механические свойства (мягкость, низкая прочность, подверженность коррозии) уступают свойствам его сплавов — чугуна и стали, которые используются повсеместно.

Что человек стал использовать раньше: чистое железо или чугун и сталь?

Исторически человек начал использовать железо, которое по своему составу было ближе к чистому железу, чем к чугуну или стали.

Первое железо, которое научились получать люди в начале железного века, производилось в сыродутных горнах. В этих печах температура была недостаточно высока, чтобы расплавить железо. В результате получалась губчатая масса из восстановленного железа с примесями шлака — так называемая крица.

Эту крицу затем многократно проковывали в горячем состоянии, чтобы удалить шлак и уплотнить металл. Полученный материал известен как сварочное или кричное железо. Оно содержало очень мало углерода (обычно менее 0,08%) и по свойствам было похоже на современное технически чистое железо, хотя и содержало шлаковые включения. Именно из этого железа делали первые орудия труда и оружие.

Чугун — сплав железа с высоким содержанием углерода — научились получать значительно позже, с изобретением доменных печей, способных развивать температуру, достаточную для плавления железа. Сталь (с промежуточным содержанием углерода) также стали целенаправленно производить позже, либо науглероживая кричное железо, либо удаляя излишки углерода из чугуна.

Ответ: Человек стал использовать раньше кричное (сварочное) железо, которое по своему химическому составу (низкое содержание углерода) значительно ближе к чистому железу, чем к чугуну и стали.