Номер 1, страница 208 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Подумайте, ответьте, выполните.... Параграф 45. Производство стали. Глава VIII. Химия и жизнь - номер 1, страница 208.

Условие.

1. В чём заключается сущность процесса переработки чугуна в сталь?

Решение.

Решение 2.

Сущность процесса переработки чугуна в сталь заключается в уменьшении содержания углерода и других примесей (кремния, марганца, фосфора, серы) до заданных пределов. Чугун — это сплав железа с высоким содержанием углерода (обычно от 2,14% до 4,5%), который делает его твёрдым, но хрупким. Сталь же содержит значительно меньше углерода (менее 2,14%), что придаёт ей пластичность, прочность и другие ценные механические свойства.

Процесс переработки основан на окислении избыточных примесей, содержащихся в жидком чугуне, кислородом. В качестве окислителя может выступать кислород воздуха, технически чистый кислород или кислород, входящий в состав оксидов железа (например, железной руды).

Процесс протекает при высоких температурах в специальных агрегатах (конвертерах, мартеновских или электродуговых печах) и включает следующие основные химические реакции:

1. Окисление углерода. Это основная реакция, определяющая превращение чугуна в сталь. Углерод окисляется до оксида углерода(II) и оксида углерода(IV), которые являются газами и удаляются из расплава:
$2C + O_2 \rightarrow 2CO$
$C + O_2 \rightarrow CO_2$

2. Окисление других примесей. Одновременно с углеродом окисляются кремний, марганец и фосфор:
Кремний: $Si + O_2 \rightarrow SiO_2$
Марганец: $2Mn + O_2 \rightarrow 2MnO$
Фосфор: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

3. Формирование шлака. Образовавшиеся твёрдые и жидкие оксиды ($SiO_2$, $MnO$, $P_2O_5$ и др.) необходимо удалить из металла. Для этого в расплав вводят специальные добавки — флюсы (например, известь $CaO$). Флюсы вступают в реакцию с оксидами примесей, образуя легкоплавкую смесь — шлак. Шлак не растворяется в жидком металле и, имея меньшую плотность, всплывает на его поверхность, откуда его легко удалить.
Например, кислый оксид кремния $SiO_2$ реагирует с основным оксидом кальция $CaO$:
$CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$ (силикат кальция)

Таким образом, весь процесс сводится к окислительной плавке, в результате которой из чугуна удаляются избыточные примеси, а химический состав металла приводится в соответствие с требованиями для получения стали нужной марки.

Ответ: Сущность процесса переработки чугуна в сталь заключается в окислении и удалении избыточного количества углерода и других вредных примесей (кремния, марганца, фосфора, серы) из расплавленного чугуна. Это достигается путем продувки расплава кислородом или добавления окислителей, в результате чего примеси превращаются в газообразные оксиды или переходят в шлак, который затем отделяется от жидкой стали.