☰ Содержание · Химия

Сталь. Практическая работа 3

Уроки 39–40 · 2 урока · И.Р. Аскаров, К. Гопиров, Н.Х. Тухтабоев. Химия, 9 класс, переработанное 4-е издание. НМИУ «O‘zbekiston», Ташкент, 2019
39

Производство стали

Учебник: с. 168–176
ЦельЗнать химизм получения стали из чугуна, виды стали и их применение; решать задачи на нахождение формулы по кристаллогидрату или оксиду.
Новые слова
сталь · po‘latлегированная сталь · legirlangan po‘latконвертер · konverterзакалка · toblash
Объяснение

Сталь — сплав железа, содержащий до 2,14 % углерода (на практике обычно менее 1,5 %); получение её из чугуна означает удаление большей части углерода и вредных примесей (S, P, Si, Mn). В расплавленный чугун вдувают кислород: сначала окисляется часть железа: 2Fe + O₂ → 2FeO, затем FeO окисляет примеси: FeO + C → Fe + CO↑, 2FeO + Si → 2Fe + SiO₂, FeO + Mn → Fe + MnO, 5FeO + 2P → 5Fe + P₂O₅. Оксиды переходят в шлак; сера связывается реакцией FeS + CaO → CaS + FeO, фосфор — реакцией 3CaO + P₂O₅ → Ca₃(PO₄)₂. Сегодня сталь выплавляют главным образом в кислородных конвертерах и электродуговых печах; они почти полностью вытеснили мартеновские печи, которые когда-то были широко распространены. По составу сталь бывает углеродистой и легированной; легирующие добавки — Cr, Ni, Mo, V, W, Ti. По назначению различают конструкционную сталь (детали машин, мосты, здания), инструментальную сталь (режущие инструменты) и стали специального назначения (нержавеющие, жаропрочные); нагревание и охлаждение (закалка) изменяют твёрдость стали. В химических задачах мы часто находим формулу: по массе воды, потерянной при нагревании кристаллогидрата, находим n, а по растворению оксида металла в кислоте находим атомную массу металла.

Примеры
FeSO₄·nH₂O: при нагревании 27,8 г кристаллогидрата потеряно 12,6 г воды. FeSO₄ = 15,2 г = 0,1 моль, вода = 12,6/18 = 0,7 моль, n = 7: FeSO₄·7H₂O.
Оксид двухвалентного металла MeO: на растворение 112 г MeO ушло 146 г HCl (4 моль). MeO + 2HCl → MeCl₂ + H₂O: 2 моль MeO, M = 112/2 = 56, A = 56 − 16 = 40: кальций.
Работа в классе

Составьте таблицу: для чугуна и стали укажите содержание углерода, свойства, применение и способ получения. Разделите стальные предметы (инструмент, мост, нож, медицинский инструмент) на группы: конструкционные, инструментальные, нержавеющие. Закалку стали проводит только инструктор в подходящих условиях; не нагревайте и не сжигайте ничего в качестве опыта дома.

Упражнения
1
Что удаляется при получении стали из чугуна и почему?
2
Сколько граммов FeO нужно для окисления 36 г углерода по реакции FeO + C → Fe + CO? (M(FeO) = 72, A(C) = 12)
3
2000 кг чугуна содержат 4 % C. Сколько килограммов углерода удаляется, если содержание углерода снизить до 1 % (считать массу неизменной)?
4
Что такое легированная сталь и какой металл добавляют для получения нержавеющей стали?