Химия и опазване на околната среда · 11 клас · урок 6 от 10

Металургия

Металургията е отрасълът, който получава метали от руди. Металите в рудите обикновено са под формата на оксиди, сулфиди или карбонати и трябва да се редуцират. Желязото се получава в доменна пещ, където въглеродният оксид редуцира железните оксиди до чугун, а чугунът се преработва в стомана чрез намаляване на съдържанието на въглерод. Активните метали като алуминия се получават чрез електролиза на стопилки.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Пирометалургия: редукция при висока температура (C, CO, H2, Al).
  • В доменната пещ: Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.
  • Чугунът съдържа над 2% въглерод, а стоманата под 2%.
  • Алуминият се получава чрез електролиза на Al2O3, разтворен в стопен криолит.

Пример

В конвертор през стопения чугун се продухва кислород, въглеродът изгаря до CO и CO2 и се получава стомана.

Проверете се: 15 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. Как се нарича получаването на метали от руди?
    • Електролиза
    • Флотация
    • Металургия
    • Корозия

    Отговор: Металургия

    Металургията обхваща процесите за добив на метали от руди и за получаване на сплави.

  2. Кой газ е основният редуктор на железните оксиди в доменната пещ?
    • CO2
    • CO
    • O2
    • N2

    Отговор: Въглероден оксид CO

    Коксът изгаря до CO, който редуцира оксидите, напр. Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2.

  3. В каква пещ се получава чугунът?
    • Стъкларска пещ
    • Доменна пещ
    • Варова пещ
    • Тунелна пещ

    Отговор: Доменна пещ

    В доменната пещ железните руди се редуцират с кокс и CO.

  4. Как чугунът се превръща в стомана?
    • Чрез добавяне на още въглерод
    • Чрез разтваряне в киселина
    • Чрез охлаждане с вода
    • Чрез намаляване на съдържанието на въглерод

    Отговор: Чрез намаляване на съдържанието на въглерод

    Излишният въглерод и примесите се окисляват с кислород и се отстраняват.

  5. Как се получава алуминият в промишлеността?
    • Чрез редукция с CO в доменна пещ
    • Чрез електролиза на Al2O3, разтворен в стопен криолит
    • Чрез изпичане на варовик
    • Чрез разтваряне на боксит във вода

    Отговор: Чрез електролиза на Al2O3, разтворен в стопен криолит

    Алуминият е много активен метал и не може да се редуцира с въглерод; получава се с електролиза на стопилка.

  6. Какво е руда?
    • Природна суровина, от която изгодно се добива метал
    • Чист метал
    • Сплав на два метала
    • Отпадък от доменната пещ

    Отговор: Суровина за добив на метал

    Рудите са минерални суровини, от които е икономически изгодно да се получава метал.

  7. Под каква форма са металите в рудите най-често?
    • Като чисти метали
    • Като оксиди, сулфиди и карбонати
    • Като сплави
    • Като хидриди

    Отговор: Оксиди, сулфиди, карбонати

    Повечето метали са в рудите в съединения, главно оксиди, сулфиди и карбонати.

  8. Колко въглерод съдържа чугунът?
    • Под 0,1%
    • Точно 50%
    • Над 2%
    • Изобщо няма

    Отговор: Над 2%

    Чугунът е сплав на желязото с над 2% въглерод, затова е твърд, но крехък.

  9. Какво е хематитът?
    • Fe2O3
    • Fe3O4
    • FeS2
    • FeCO3

    Отговор: Fe2O3

    Хематитът (червена желязна руда) е Fe2O3; Fe3O4 е магнетит, а FeS2 е пирит.

  10. Каква е ролята на варовика (флюса) в доменната пещ?
    • Той е редуктор
    • Той е гориво
    • Свързва примесите в шлака
    • Той е катализатор

    Отговор: Свързва примесите в шлака

    Варовикът се разлага до CaO, който свързва SiO2 и другите примеси в лесно топима шлака.

  11. Как се нарича получаването на метали чрез редукция на оксидите им с алуминий?
    • Хидрометалургия
    • Алуминотермия
    • Електролиза
    • Флотация

    Отговор: Алуминотермия

    При алуминотермията активният алуминий редуцира оксиди като Cr2O3 и Fe2O3.

  12. Какво се прави със сулфидните руди преди редукцията на метала?
    • Разтварят се във вода
    • Охлаждат се
    • Отделят се с магнит
    • Изпичат се до оксид

    Отговор: Изпичат се до оксид

    Сулфидите се изпичат на въздух, например 2ZnS + 3O2 → 2ZnO + 2SO2, а оксидът се редуцира.

  13. Колко литра CO (н.у.) са нужни за пълна редукция на 16 g Fe2O3? (Fe2O3 = 160)
    • 2,24 L
    • 3,36 L
    • 6,72 L
    • 22,4 L

    Отговор: 6,72 L

    Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2; 0,1 mol Fe2O3 изисква 0,3 mol CO, V = 0,3 · 22,4 = 6,72 L.

  14. Кое уравнение описва алуминотермичното получаване на хром?
    • Cr2O3 + 3C → 2Cr + 3CO
    • Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3
    • 2Cr + 3O2 → 2CrO3
    • CrCl3 + Al → Cr + AlCl3 + Cl2

    Отговор: Cr2O3 + 2Al → 2Cr + Al2O3

    Алуминият редуцира хромовия оксид и сам се окислява до Al2O3, като се отделя много топлина.

  15. Руда съдържа 80% Fe2O3. Колко тона желязо най-много могат да се получат от 100 t руда? (Fe = 56, O = 16)
    • 70 t
    • 56 t
    • 80 t
    • 40 t

    Отговор: 56 t

    m(Fe2O3) = 80 t; w(Fe) = 112 : 160 = 70%; m(Fe) = 80 · 0,7 = 56 t.