2. Диссоциация карбонатов и оксидов

Диссоциация – это в принципе «разделение». Разделение какого-либо молекулярного комплекса на несколько молекулярных элементов. Электролитическая диссоциация – это распад электролита на ионы. В равновесном процесс можно выразить константу диссоциации. Она равна произведению концентраций получившихся веществ (в степенях – стехиометр. Коэф.), разделённых на концентрацию молекулярного комплекса.

Диссоциация карбонатов является эндотермическим процессом. В этих процессах всегда образуется углекислый газ:

СаСОз = СаО+С02; MgC03 = MgO + C02; МпСОз = МпО + С02 и пр.

Химическая прочность карбоната характеризуется его упругостью диссоциации (равновесным давлением CO2) при данной температуре.

Диссоциация оксидов – это разложение оксида под влиянием температуры с образованием кислорода, металла, или другого, более простого оксида.

2HgO = 2Hg + O2

2BaO2 = 2BaO + O2

В результате может произойти три случая: твёрдый продукт растворится в реагенте; выделится газообразный продукт; продукт будет существовать в реагенте в твёрдом виде.

3. Восстановление оксида железа газообразным восстановителем

Третья моя задача зиждется на этом: реакция 1/4Fe3O4 + CO = 3/4Fe + CO2 Это восстановительный процесс, также экзотермический.

Ладно. Оксидов железа три: Fe2O3, Fe3O4 и FeO, расположены по убыванию концентрации кислорода.

Восстановление железа из его оксидов протекает ступенчато по следующей схеме: Fe2O3 > Fe3O4 > FeO > Fe

Происходит восстановление при температуре выше 600 градусов Ц. Восстанавливается с помощью оксида углерода, десу. Соответствующие реакции:

Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + СО2 + Q

Fe2O3 + mCO = 3FeO + (m – 1)CO + СО2 – Q

FeO + nCO = Fe + (n – 1)CO + СО2 + Q.

Также, реакцию 1/4Fe3O4 + CO = 3/4Fe + CO2 лучше записывать как 1/4(FeOxFe2O3) + CO = 3/4Fe + CO2

4. Окисление железа

Как пример можно привести эту реакцию:

4FeCl2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)Cl2

Растворы солей железа(II) и его твердые соли постепенно окисляются даже просто при хранении на воздухе:

4FeS + 6H2O + O2 = 4FeO(OH) + 4H2S

При нагревании сульфаты, нитраты, карбонаты и оксалаты железа разлагаются. При этом железо(II) обычно окисляется до железа(III), например:

2FeSO4 = Fe2O3 + SO3 + SO2

Под действием сильных окислителей при нагревании железо может образовывать соединения в степени окисления (+VI) – ферраты:

Fe + 2KNO3 = K2FeO4 + 2NO

5. Взаимодействие металлов со шлаком

Взаимодействие между металлами и шлаками.

Металлургические шлаки — продукты плавки металлов.

• Ввод шлакообразующих оксидов.

• Окисление примесей металла.

• Растворение футировки печи.

(это вроде как в результате чего они появляются)

Функции шлака:

• Защитная (защищает металл от газовой фазы)

• Рафинирующая (удаляет примеси)

• Энергосберегающая (высокая теплоёмкость)

• Теплопроводность (легко подводить тепло к металлу)

• Электропроводность (для плавки в электропечах).

Шлак — многокомпонентный оксидный сплав.

Существует 3 группы шлаков:

• Основные (CaO, MgO, FeO, MnO...)

• Кислотные (SiO2, B2O3, TiO2, P2O5...)

• Амфотерные (Al2O3, Fe2O3, Cr2O3...)

Классификация шлаков по переделам:

• Доменные шлаки (CaO, SiO2, Al2O3)

• Сталеплавильные шлаки (используются в мартеновских печах, электропечах)

• Шлаки внепечной обработки (для удаления серы)

• Электрошлаковый переплав.

Основной характеристикой всех шлаков является показатель основности:

R= сумма процентов основных оксидов / сумма процентов кислотных оксидов.

R>1 — основный. R<1 — кислотный. R = 1 — нейтральный.

Показатель основности не учитывает строение шлаков.

Шлак — ионный проводник.

Металл — электронный проводник.

Взаимодействие металла со шлаком имеет электрохимическую природу.

[Mn] - 2e = (Mn²⁺) — анодный;

[S] + 2e = (S^2-) — катодный.

V_s = V_Mn

φ_Fe^равн — φ_Mn^равн = φ_S^равн =... — условие успокоения.

Формула в рамочке:

φ_i⁰ = φ_i^равн + RT/ZF * ln(aox/aRed):

а – активность Ox — окисленная форма, Red — восстановленная.

Чем дальше система от равновесия, тем скорость процесса выше.

φ - φ_равн = η

V(скорость) = f(η)