Сырьем для производства чугуна служат железная руда и кокс, то есть чистый углерод, полученный при коксовании каменного угля – его разложении без доступа воздуха. В качестве железной руды обычно используют железняки – магнитный Fe3O4, красный Fe2O3, бурый Fe2O3×xH2O.
Выплавку чугуна производят в домнах – больших печах, высотой до 80 м, выложенных изнутри огнеупорным кирпичом, а сверху покрытых стальным кожухом. Сверху в доменную печь непрерывно загружают руду и кокс, а снизу подают горячий воздух, обогащенный кислородом. В основе получения железа из руды лежат реакции восстановления оксидов углем и угарным газом СО – продуктом его неполного окисления:
Fe2O3+3C=2Fe+3CO
Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2
В верхней части печи температура достигает 2000°C. В расплавленном железе, образовавшемся при восстановлении руды, растворяется углерод, частично взаимодействуя с ним с образованием карбида – цементита Fe3C. Так образуется чугун.
Для передела его в сталь излишний углерод необходимо выжечь – окислить кислородом. Это осуществляют в сталеплавильном цехе. Однако при пропускании кислорода через расплавленный чугун часть железа также окисляется кислородом до оксида:
2Fe+O2=2FeO
Для обратного восстановления оксида железа(II) до металла в расплав вводят раскислители, как правило, это марганец, барий, кальций, лантан. Они и восстанавливают окислившееся железо:
Mn+FeO=MnO+Fe
а затем отделяются от расплава, всплывая на его поверхность в виде легкоплавких шлаков.
Объяснение:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3
n(Fe) = m(Fe)/M(Fe) = 134,4/56 = 2,4 моль
n(Cl2) = m(Cl2)/M(Cl2) = 85,12/71 = 1,2 моль
По уравнению железо и жло вступают в реакцию в соотношении 2:3. На деле имеем 2,4:1,2 = 2:1. Хлор в недостатке, он прореагирует полностью, по нему и считаем. n(FeCl3) = (n(Cl2)/3)*2 = (1,2/3)*2 = 0,8 моль
m(FeCl3) = n(FeCl3)*M(FeCl3) = 0,8*162,5 = 130 г.
После реакции останется 2,4 - (1,2/3)*2 = 2,4 - 0,8 = 1,6 моль Fe.