Индивидуальный рабочий лист
Предмет: Химия
Тема: Производство чугуна и стали
Класс: 11 класс
ФИО ученика: _______________________________________
Дата: _________________________
Инструкция для ученика
Дорогой ученик! Этот рабочий лист поможет тебе разобраться в процессах производства чугуна и стали. Внимательно прочитай задания. Выполняй их последовательно. Для ответов используй отведённое место, будь то письменный ответ, заполнение таблицы или схема. Не торопись, думай. Удачи в изучении важнейших металлургических процессов!
1 Теоретический фундамент
Ответь на следующие вопросы, раскрывая суть химических процессов.
- Каково основное сырьё для доменного процесса (производства чугуна)? Перечислите основные компоненты шихты и укажите роль каждого.
- Опишите химическую суть основных процессов, происходящих в доменной печи (подготовительная зона, зона восстановления, шлакообразование). Напишите ключевые уравнения реакций.
- Чем отличается состав и свойства чугуна от стали? Почему чугун более хрупкий?
- Каковы основные способы передела чугуна в сталь (кислородно-конвертерный, мартеновский, электроплавильный)? В чём главный химический смысл этого передела?
2 Практическая задача: Расчёт и анализ
Для выплавки чугуна в доменную печь загрузили руду, содержащую 80% магнитного железняка (Fe3O4), и кокс, содержащий 90% углерода. В ходе процесса углерод кокса окисляется до CO, который затем восстанавливает оксид.
Упрощённо процесс можно представить реакцией: Fe3O4 + 4CO → 3Fe + 4CO2
Рассчитай:
а) Массу чистого железа, которую теоретически можно получить из 1 тонны (1000 кг) такой руды.
(Молярные массы: Fe3O4 = 232 г/моль, Fe = 56 г/моль).
б) Какой минимальный массой кокса (в кг) необходимо обеспечить процесс для получения этого количества железа, если учесть, что весь углерод кокса идёт на образование CO по реакции C + O2 → CO2, а затем CO2 + C → 2CO? Считай для упрощения, что весь углерод в конечном итоге превращается в CO, участвующий в восстановлении.
3 Творческое задание: Сравнение и применение
Заполни сравнительную таблицу, а затем выполни практико-ориентированное задание.
| Характеристика | Чугун | Сталь |
|---|---|---|
| Содержание углерода, % | ||
| Основные свойства (3-4 ключевых слова: пластичность, прочность, хрупкость, твердость, жидкотекучесть и т.д.) | ||
| Примеры изделий или областей применения (не менее 3-х для каждого) |
Задание: Представь, что ты инженер на заводе. Тебе нужно выбрать материал для изготовления: 1) несущей балки моста; 2) декоративной решётки с тонким узором; 3) корпуса тяжёлого станка. Объясни свой выбор для каждого случая, опираясь на свойства чугуна и стали.