Номер 5, страница 83, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

5. Почему шлак скапливается сверху над чугуном?

Почему шлак скапливается сверху над чугуном?

Решение:

Шлак скапливается на поверхности расплавленного чугуна из-за фундаментального физического принципа: разницы в плотностях. В процессе доменной плавки образуются два основных жидких продукта, которые практически не смешиваются друг с другом:

1. Чугун – это основной целевой продукт, сплав железа с высоким содержанием углерода. В жидком состоянии он очень плотный. Его плотность составляет $ \rho_{чугуна} \approx 7000 - 7200 \text{ кг/м}^3 $.

2. Шлак – это побочный продукт, состоящий из расплавленных оксидов пустой породы (содержащейся в железной руде), флюсов (например, известняка) и золы кокса. Плотность жидкого шлака значительно ниже, чем у чугуна: $ \rho_{шлака} \approx 2500 - 3000 \text{ кг/м}^3 $.

Поскольку эти две жидкости находятся в одном объеме (в нижней части печи), но не смешиваются, жидкость с меньшей плотностью (шлак) всплывает и располагается слоем над жидкостью с большей плотностью (чугуном). Это явление аналогично тому, как масло плавает на воде. Математически это условие выглядит так: $$ \rho_{шлака} < \rho_{чугуна} $$ Такое разделение очень важно для технологии. Слой шлака защищает расплавленный чугун от контакта с газами и окисления, а также помогает удалять из металла вредные примеси (например, серу), которые переходят в шлак.

Ответ: Шлак скапливается сверху над чугуном, потому что его плотность в расплавленном состоянии значительно меньше плотности расплавленного чугуна.