Номер 5, страница 204 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Тестовые задания. Параграф 44. Химико-технологические принципы промышленного получения металлов. Производство чугуна. Глава VIII. Химия и жизнь - номер 5, страница 204.

Условие.

5. В состав шихты для загрузки доменной печи входят

1) руда, флюсы, кокс

2) уголь, известняк, железный лом

3) флюсы, уголь, железо

4) кокс, оксид кремния(IV), железо

Решение.

Решение 2.

Решение

Шихта для доменной печи — это смесь исходных материалов, загружаемых в печь для выплавки чугуна. Для правильного ответа необходимо понимать роль каждого компонента в доменном процессе.

• Железная руда — основной источник железа. Как правило, это оксиды железа, например, гематит ($Fe_2O_3$) или магнетит ($Fe_3O_4$). Цель процесса — восстановить железо из этих оксидов.
• Кокс — продукт специальной термической переработки каменного угля без доступа воздуха. В доменной печи кокс выполняет три ключевые функции:
  1. Является топливом. При его сгорании в потоке горячего воздуха выделяется большое количество тепла, необходимое для нагрева шихты до температур плавления и протекания химических реакций.
  2. Является восстановителем. Углерод кокса и, что более важно, образующийся при его неполном сгорании оксид углерода(II) ($CO$) восстанавливают железо из оксидов: $Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$.
  3. Служит каркасом или разрыхлителем. Куски кокса создают в столбе шихты пустоты, обеспечивая его газопроницаемость и позволяя горячим восстановительным газам проходить снизу вверх через весь слой материалов.
• Флюсы — это добавки, которые вводят в шихту для образования легкоплавкого шлака. Шлак связывает пустую породу руды (примеси, в основном $SiO_2$, $Al_2O_3$) и золу кокса. Наиболее распространенным флюсом является известняк ($CaCO_3$). При высокой температуре он разлагается на оксид кальция ($CaO$) и углекислый газ. Оксид кальция, являясь основным оксидом, реагирует с кислотным оксидом кремния ($SiO_2$) с образованием силиката кальция: $CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3$. Полученный шлак не смешивается с жидким чугуном и, имея меньшую плотность, скапливается над ним, что позволяет легко их разделить.

Проанализируем предложенные варианты ответа на основе этой информации:

1) руда, флюсы, кокс
Этот вариант полностью соответствует классическому составу шихты для доменной печи. Он включает источник железа (руда), топливо и восстановитель (кокс), а также компонент для шлакообразования (флюсы).

2) уголь, известняк, железный лом
Этот вариант неверен. В доменной печи используют кокс, а не необработанный каменный уголь, так как уголь содержит летучие вещества и имеет меньшую механическую прочность. Железный лом является сырьем для сталеплавильных процессов (например, в кислородном конвертере или электродуговой печи), а не для доменного.

3) флюсы, уголь, железо
Этот вариант неверен. Как и в предыдущем пункте, используется кокс, а не уголь. Железо (в виде чугуна) является конечным продуктом доменной плавки, а не исходным компонентом шихты.

4) кокс, оксид кремния(IV), железо
Этот вариант неверен. Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) — это основная составляющая пустой породы, то есть вредная примесь, которую необходимо удалить из процесса с помощью флюсов, а не компонент, который целенаправленно загружают в печь. Железо, опять же, является продуктом плавки.

Таким образом, правильный состав шихты для загрузки доменной печи указан в первом варианте.

Ответ: 1