Rezolvarea problemelor chimice pe legea Faraday în cursul liceului. Electroliza Fierul se obține prin electroliza unei soluții a sărurilor sale.

Opțiunea 1

1. Scrieţi ecuaţiile reacţiei: a) obţinerea zincului din oxid de zinc prin reducere cu cărbune; b) obţinerea de cobalt din oxid de cobalt (II) prin reducere cu hidrogen; c) obţinerea de titan din clorură de titan (IV) magneziu prin mijloace termice. Dezasamblați reacția ca reacție redox: desemnați stările de oxidare ale atomilor și aranjați coeficienții, determinându-i prin metoda echilibrului electronic.

2. Realizați diagrame și ecuații ale reacțiilor care au loc în timpul electrolizei: a) topitură de clorură de potasiu; b) soluţie de bromură de zinc; c) soluție de sulfat de fier (II).

3. Care este esența coroziunii metalelor? Ce tipuri de coroziune cunoașteți?
Coroziunea este distrugerea spontană a metalelor și aliajelor ca urmare a interacțiunii chimice, electrochimice sau fizico-chimice cu mediul.

4. Pe capacul din oțel se pune un nit de cupru. Ce se va prăbuși mai întâi - capacul sau nitul? De ce?
Un capac din oțel, deoarece include fier, iar fierul este un metal mai reactiv decât cuprul și se va coroda mai repede. De asemenea, fierul și cuprul formează o pereche galvanică, unde fierul este anodul și este distrus mai repede, în cupru - catodul, rămâne intact.

Opțiunea 2

1. Scrieţi ecuaţiile reacţiei: a) obţinerea fierului din oxidul de fier (III) prin metoda aluminotermă; b) obţinerea cuprului din oxid de cupru (II) prin reducere cu cărbune; c) obţinerea wolframului din oxidul său superior prin reducere cu hidrogen. Dezasamblați reacția ca reacție redox: desemnați stările de oxidare ale atomilor și aranjați coeficienții, determinându-i prin metoda echilibrului electronic.

2. Realizați diagrame și ecuații ale reacțiilor care au loc în timpul electrolizei: a) o soluție de bromură de cupru (II); b) soluție de iodură de sodiu; c) o soluție de azotat de plumb (II).

3. Ce factori conduc la creșterea coroziunii metalelor?

4. De ce este distrus rapid un rezervor de fier din cositor (cosiat) la locul deteriorării stratului protector?
De asemenea, fierul și staniul formează o celulă galvanică, unde fierul este anodul și este distrus mai repede, în timp ce staniul, catodul, rămâne intact.

Opțiunea 3

1. Scrieţi ecuaţiile reacţiei: a) obţinerea cuprului din oxid de cupru (II) prin reducere cu hidrogen; b) obţinerea fierului din oxidul de fier (III) prin reducerea cu monoxid de carbon (II); c) obţinerea de vanadiu din oxidul de vanadiu (V) prin metoda termică cu calciu. Dezasamblați reacția ca reacție redox: desemnați stările de oxidare ale atomilor și aranjați coeficienții, determinându-i prin metoda echilibrului electronic.

2. Realizați diagrame și ecuații ale reacțiilor care au loc în timpul electrolizei: a) topitură de clorură de calciu; b) soluţie de bromură de potasiu; c) soluţie de sulfat de zinc.

3. Ce factori contribuie la încetinirea coroziunii metalelor?
- Neutralizarea sau deoxigenarea mediilor corozive, precum si utilizarea diferitelor tipuri de inhibitori de coroziune;
- Îndepărtarea impurităților dintr-un metal sau aliaj care accelerează procesul de coroziune (eliminarea fierului din aliajele de magneziu sau aluminiu, a sulfului din aliajele de fier).
- Eliminarea contactelor metalice nefavorabile sau izolarea acestora, eliminarea fisurilor și golurilor din structură, eliminarea zonelor de stagnare a umidității.

4. Ce metale, la contactul reciproc în prezenţa unui electrolit, sunt distruse mai repede: a) cuprul şi zincul; b) aluminiu și fier? De ce?
Metalul mai activ dintr-o pereche dată se va descompune mai repede
a) zincul este un metal mai activ decât cuprul;
b) aluminiul este un metal mai activ decât fierul.

Opțiunea 4

1. Scrieţi ecuaţiile reacţiei: a) obţinerea molibdenului din oxidul său superior prin reducere cu hidrogen; b) obţinerea cromului din oxidul de crom (III) prin metoda aluminotermă; c) obţinerea de nichel din oxidul de nichel (II) prin reducere cu cărbune. Dezasamblați reacția ca reacție redox: desemnați stările de oxidare ale atomilor și aranjați coeficienții, determinându-i prin metoda echilibrului electronic.

2. Realizați diagrame și ecuații ale reacțiilor care au loc în timpul electrolizei: a) o soluție de clorură de cupru (II); b) soluție de iodură de sodiu; c) soluție de azotat de nichel (II).

3. Enumeraţi modalităţi de combatere a coroziunii metalelor.

4. De ce zincul este distrus pe un rezervor galvanizat la locul unei zgârieturi, iar fierul nu ruginește?
Zincul este un metal mai activ decât fierul. De asemenea, fierul și zincul formează o celulă galvanică, unde zincul este anodul și este distrus mai repede, în timp ce fierul, catodul, rămâne intact.

Electroliza sărurilor topite

Dacă memoria ne servește bine, atunci ultima prelegere s-a încheiat cu o discuție despre un astfel de fenomen precum electroliza soluțiilor de sare. Electroliza este descompunerea unei substanțe sub acțiunea curent electric. În mod natural, electroliții sunt supuși în primul rând electrolizei, adică. Substanțe care conduc electricitatea în soluție sau topire.

Electroliza soluțiilor are două limitări:

În primul rând, îi sunt supuse doar substanțe solubile, săruri insolubile „strănut că încercăm să le descompunem prin acțiunea unui curent electric”;

În al doilea rând, există o componentă suplimentară în sistem - un solvent (în cazul nostru, apă), care, după cum vă amintiți, nu este întotdeauna inert. De exemplu, în timpul electrolizei unei soluții apoase de clorură de sodiu, nu cationul de sodiu este redus la catod, ci apa.

Astfel, există unele săruri încăpățânate care nu doresc absolut să sufere electroliză solutii apoase. Din păcate, va trebui să ne descurcăm cu ele destul de dur: să le încălzim, să le topim și să le supunem unui curent la o temperatură ridicată.

Electroliza topiturii este simplă, regula generala: cationul metalic este redus la catod, iar anionul reziduului acid este redus la anod. În acest caz, în cazul sărurilor fără oxigen, se formează o substanță simplă - halogeni, sulf, seleniu etc., iar în cazul sărurilor care conțin oxigen se eliberează oxigen și oxidul corespunzător al elementului care s-a format. se obtine sarea.

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

Nota 1: Vă rugăm să rețineți că nu toate substanțele pot fi topite. Uneori, atunci când o substanță este încălzită înainte de topire, aceasta se descompune (sau se evaporă), astfel încât devine imposibil să se obțină o topitură.

Observația 2. Să ne oprim asupra unui alt punct „subtil”: în general, pentru a efectua electroliza, substanței trebuie să fie furnizat un curent electric, adică. trebuie să coborâți electrozii în soluție sau în topitură. Prin urmare, adăugăm o componentă străină sistemului. Exemplele discutate mai sus trebuie atribuite cazului în care materialul electrodului este inert. Un exemplu de astfel de electrozi sunt carbonul sau grafitul, adică constând într-o modificare alotropică a carbonului – grafit. În sensul strict al cuvântului, grafitul nu este absolut inert: dacă oxigenul este eliberat pe anodul de grafit, atunci are loc oxidarea (și chiar arderea) electrodului odată cu formarea. dioxid de carbon.

Există exemple de anozi solubili, de exemplu, un anod de cupru - în acest caz, în timpul electrolizei, anodul se va oxida și se va dizolva - de exemplu, a se vedea celula galvanică Daniel-Jacobi din ultima prelegere cu anod de zinc solubil.

Exemplul 1 . Electroliza topiturii de oxid de aluminiu . Datorită faptului că oxidul de aluminiu este un compus foarte refractar, electroliza topiturii de alumină se realizează în criolit - hexafluoroaluminat de sodiu Na 3 AlF 6 . Astfel, este posibil să se reducă temperatura necesară pentru electroliză.

Cometariu. Atunci când 2 solide sunt amestecate, se observă adesea o scădere (scădere) a punctului de topire, adică. un amestec de două solide se topește mai jos decât oricare dintre cele două solide singure.

Al2 O3 (topire) 2Al3+ + 3O2- - unul dintre puținele exemple în care un anion oxid există de fapt

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

Catod (-): Al3+ + 3e -  Al0 . Anod (+): 2 O2- – 4e -  O2 0 .

Ecuația generală de electroliză: 2Al2 O3 (topire) 4 Al0 + 3 O2 0 .

Exemplul 2 . Electroliza topiturii de sulfat de fier (III).

Fe2 (SO4 )3 (topire) 2Fe3+ + 3SO4 2- Catod (-): Fe3+ + 3e -  Fe0 .

Anod (+): 2 SO4 2- – 4e -  2 SO3 + O2 0 .

Ecuația generală de electroliză: Fe2 (SO4 )3 (topitură) Fe0 + 2 SO3 + O2 0 .

Exemplul 3 . Electroliza topiturii clorurii de cupru (II).

CuCl2 (topire) Cu2+ + 2 Cl- Catod (-): Cu2+ + 2e -  Cu0 . Anod (+): 2 Cl- – 2e -  Cl2 0 .

Ecuația generală de electroliză: CuCl2 (topire) Cu0 + Cl2 0 .

Calcule pentru ecuația de reacție

Electroliza este un proces chimic și poate fi exprimat prin ecuații reacții chimice. Prin urmare, nu fi surprins dacă dai peste sarcini care implică calcule.

Sarcina . În timpul electrolizei unei soluții de clorură de cupru (II), a fost eliberat un gaz de 11,2 litri pe unul dintre electrozi (care?). Ce produs și în ce cantitate (în grame) a fost eliberat pe celălalt electrod?

Soluţie. Să scriem ecuația pentru electroliza unei soluții de clorură de cupru (II). CuCl2  Cu2+ + 2Cl-

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

CuCl2  Cu + Cl2

Astfel, gazul eliberat la anod este clorul. Calculăm cantitatea sa ca raport dintre volum și volumul molar, obținem ½ mol. Conform ecuației electrolizei cuprului, aceeași cantitate s-a format pe catod, adică. ½ mol. Masa molară a cuprului este de 63,55 g/mol, adică masa cuprului este de aproximativ 31,8 g.

Coroziunea metalelor

Distruge totul în jur: flori, animale, o casă înaltă, mestecă fier, devorează oțel și șterge pietrele în pulbere. Puterea orașelor, puterea regilor Puterea Lui este mai slabă

J.R.R. Tolkien. Hobbitul, sau acolo și înapoi

Metalele au duritate și rezistență ridicate. Cu toate acestea, au și un inamic teribil. Numele lui este coroziune. Coroziunea este procesul de distrugere a metalelor sub influența factorilor de mediu. În funcție de natură, se disting coroziunea chimică și electrochimică.

Coroziunea chimică- distrugerea metalului sub acţiune substanțe chimice, care nu este însoțită de apariția unui curent electric. Un exemplu de astfel de coroziune este dizolvarea metalului prin acțiunea acizilor. Cea mai bună ilustrare este filmul SF Alien al lui Steven Spielberg, în care astronauții întâlnesc o formă de viață extraterestră al cărei țesut lichid este un acid puternic care poate distruge pielea unei nave interplanetare.

Coroziunea electrochimică- aceasta este distrugerea metalului, în care apare un curent electric în sistem.

Să ne oprim asupra ei mai detaliat. De exemplu, să luăm o bucată de fier pe care a căzut o picătură de apă. După cum știți, oxigenul se dizolvă în apă într-o cantitate mică. Sistemul rezultat simulează o celulă galvanică clasică în care electrozii (catodul și anodul) sunt fabricați din

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

fier și conectat printr-un conductor metalic de fier, cu un electrod coborât într-o soluție (o picătură de apă).

Unul dintre electrozi este fier Fe2+ + 2e - \u003d Fe0, potențialul electrodului standard al electrodului de fier este E0 Fe 2+ / Fe 0 \u003d - 0,44 V.

Celălalt electrod este un electrod de fier, pe care are loc reacția de reducere a oxigenului:

O2 + 2 H2 O + 4e - = 4 OH- , E0 O2 /2OH - = + 0,401 V sau O2 + 4 H+ + 4e - = 2 H2 O, E0 O2 / H2O = + 1,229 V

După cum putem vedea, potențialul celui de-al doilea electrod depinde puternic de pH-ul soluției, dar chiar și într-un mediu neutru este destul de suficient să

a oxida fierul, adică conditiile predominante sunt destul de suficiente pentru functionarea celulei galvanice.

Ecuația procesului:

2 Fe0 + O2 + 2 H2 O = 2 Fe(OH)2 sau 2 Fe0 + O2 + 4 H+ = 2 Fe3+ + 2 H2 O.

Astfel, la un moment dat al piesei noastre de metal, fierul este dizolvat (anodul solubil), iar pe suprafața catodului se formează hidroxid de fier (II). Acesta din urmă, la rândul său, reacționează cu aerul umed, ceea ce duce la apariția unui înveliș maro, maro sau portocaliu, cunoscut la noi drept rugină.

4 Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3

Observație . În general, rugina este un amestec de oxizi și hidroxizi de fier în diferite stări de oxidare,

predominant Fe3O4 (FeO Fe2O3), Fe2O3, Fe(OH)3.

Deci, apa și oxigenul au oferit posibilitatea existenței vieții pe planeta Pământ, dar aceleași substanțe sunt dușmani teribili ai fierului și ai altor metale. În plus, procesele de coroziune sunt foarte sensibile la temperatură. mediu inconjurator: în Oceanul Arctic, zeci de ani mai târziu, se găsesc corpuri de nave navale,

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

scufundat în secolele XVI-XX, în timp ce sub soarele fierbinte din pădurile tropicale din Amazon, durata de viață a vehiculelor este redusă la câteva luni.

Deci, coroziunea este un proces foarte neplăcut și ne poate complica foarte mult și ne poate ruina viața. Când ceva ne amenință, ne apărăm.

Cel mai simplu mod de a proteja este vopsirea, astfel încât stratul de vopsea să protejeze metalul de umiditate. Există destul de multe exemple de astfel de acoperiri: vopsele în ulei, lacuri, plumb roșu, email. Cu toate acestea, o astfel de colorare nu este întotdeauna posibilă.

protectie catodica. Și ce se întâmplă dacă aplicăm un strat dintr-un metal mai puțin activ, cum ar fi staniul, pe suprafața fierului? Acest proces se numește cositorire. În acest caz, fierul sensibil la oxigenul atmosferic va fi ascuns sub un strat de staniu destul de inert. Din păcate, această protecție este eficientă doar atâta timp cât stratul protector este intact. Dacă a fost posibil să-l deterioreze (chimic sau mecanic), atunci oxigenul și umiditatea au acces la fier, iar staniul de la un aliat se dovedește a fi un dăunător - apare o pereche galvanică fier-staniu, adică. Un nou electrod de staniu apare în sistem, care accelerează coroziunea fierului:

Un exemplu de protecție catodică este conservele de carne sau de legume. Rețineți: protecția împotriva coroziunii este eficientă atâta timp cât stratul protector este intact. De aceea, vânzarea conservelor de conserve deformate (motolite, concave, umflate etc.) este interzisă - nu există nicio garanție că stratul protector este intact, astfel încât conservele pot fi periculoase pentru sănătate.

Pe de altă parte, dacă, din cauza unor circumstanțe de forță majoră, nu poți lua cu tine conservele de la picnic, acestea ar trebui să fie arse la foc pentru a rupe stratul protector. ars

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

conservele se vor prăbuși mai repede, deoarece nu sunt protejate de umiditate și aer.

Protecția anodului, dimpotrivă, implică contactul fierului cu un metal mai activ. Un exemplu de protecție a anodului este mândria industriei auto autohtone - mașina IZH: „Caroseria este galvanizată!”. Fierul galvanizat este un aliaj în care a fost adăugat zinc. În contact cu oxigenul și apa, impactul principal este preluat de metalul mai activ - zincul, în timp ce fierul rămâne inert. În consecință, coroziunea va începe numai când rezervele de protecție sunt epuizate. Fierul galvanizat este folosit pentru a face găleți, caroserii auto, acoperișuri.

În acest loc, dacă nu aveți întrebări, ne luăm la revedere cursului de chimie generală și deschidem un nou capitol al științei chimice și curs şcolar chimie numit Chimie anorganică.

Chimie anorganică. Metalele.

Știu Chimie anorganică Misiunea noastră este să cunoaștem proprietăți chimice elemente şi compuşii acestora şi metode de preparare a acestora.

Deoarece cel mai Tabelul periodic este alcătuit din metale, vom începe cu ele.

1. Poziția în tabelul periodic . După cum știți, metalele includ elemente ale subgrupurilor principale de sub diagonala borastatului, precum și elemente ale subgrupurilor secundare.(elementele d), lantanide și actinide(elemente f). O caracteristică destul de tipică a metalelor este prezența unui număr mic de electroni pe energia externă

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

nivel. Prin urmare, metalele vor tinde să doneze acești electroni

V reacții chimice, adică prin definiţie a fi agenţi reducători.

2. Proprietățile fizice ale metalelor Esti si tu mai mult sau mai putin cunoscut.

Metalele, cu câteva excepții, sunt solide destul de puternice. culoarea gri, uneori cu strălucire. Punctele de topire variază într-un interval foarte larg de la -39o C (mercur) la > +3000o C (wolfram), printre metale se numără moi (litiu, sodiu, aur), care pot fi tăiate cu foarfeca sau cuțitul, și foarte tare (niobiu, tantal, wolfram). Proprietăți generale metalele se datorează structurii lor, care se bazează pe o rețea cristalină metalică, care este formată din straturi de atomi și cationi de metale, între care se află electroni relativ liberi (gazul de electroni). Datorită acestei structuri, metalele au o conductivitate termică și electrică ridicată. Pentru multe metale, maleabilitatea este caracteristică - capacitatea de a dobândi o anumită formă în timpul deformărilor mecanice fără distrugere.

3. Metode de obținere a metalelor.

3.1. Cea mai comună și relativ simplă modalitate de a obține metale pure este electroliza soluțiilor apoase ale sărurilor acestora. Această metodă nu este potrivită pentru obținere metale activeşi se limitează la obţinerea de metale cu activitate medie şi metale cu activitate scăzută.

Vezi prelegerea 16 pentru exemple.

3.2. Electroliza sărurilor și oxizilor topiți. Această metodă este destul de universală, dar necesită un consum semnificativ de energie și combustibil, prin urmare, este aplicabilă pentru obținerea doar a unor metale specifice, de exemplu, aluminiu prin electroliza topiturii de alumină în criolit. Dimpotrivă, nu are sens să se obțină metale slab active în acest fel, deoarece acestea pot fi obținute destul de ușor prin metoda 3.1. electroliza soluțiilor apoase de săruri.

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

Exemple: vezi mai sus, prelegerea 17.

3.3. Datorită aranjamentului diferit al metalelor din seria electrochimică a tensiunilor metalice, metalele mai puțin active pot fi izolate din soluțiile sărate prin acțiunea metalelor mai active.

ÎN ca metale mai active, se folosesc metale cu activitate medie (zinc, fier), dar nu cele mai active (sodiu, potasiu), deoarece acestea din urmă sunt prea active și reacţionează în principal cu apa, nu cu o sare metalică.

Cuprul destul de pur se obține prin acțiunea prafului de zinc asupra unei soluții de sulfat de cupru - în acest caz, se formează un precipitat spongios fin dispersat de cupru metalic roșu, care este purificat din zincul nereacționat prin tratare cu acid clorhidric diluat.

CuSO4 + Zn = ZnSO4 + Cu . (Cu, Zn) + 2 HCl = ZnCl2 + H2 + Cu

3.4. Foarte tipică este reducerea metalelor din oxizii lor. Cea mai cunoscută reacție este aluminotermia, când un oxid de metal este tratat cu aluminiu la temperatură ridicată. De exemplu, un amestec de aluminiu și oxid de fier (III) se numește termită. Aprinderea acestui amestec începe o reacție, care apoi se desfășoară independent și este însoțită de eliberarea unei cantități mari de căldură, care a găsit aplicație în explozivi și afaceri militare, de exemplu, pentru arderea prin armură.

Fe2 O3 + 2 Al = Al2 O3 + 2 Fe (necesită încălzire puternică)

3.5. Topirea fierului este un proces industrial important. Pentru a face acest lucru, minereul de fier, care în general constă în principal din oxid de fier (III), este expus la cărbune (carbon) la o temperatură ridicată.

Curs 17. Electroliza topiturii. Metode de obținere a metalelor. Coroziunea chimică și electrochimică

Fe2 O3 + 3 C = 2 Fe + 3 CO (temperatură ridicată) CuO + C = Cu + CO (temperatura ridicată)

După cum arată desenele, această metodă (bucăți de minereu, de exemplu, CuO sau CuS, au fost aruncate în foc, iar apoi lingouri de metal au fost colectate după răcire) a fost descoperită de perși încă din mileniul III î.Hr., care o foloseau. a topi cupru. Pentru a stăpâni topirea fierului, a fost nevoie de încă o mie de ani, deoarece topirea fierului a necesitat echipamente mai avansate: au fost inventate burdufurile pentru a forța aerul (oxigenul) în zona de reacție și a menține o temperatură mai ridicată necesară reducerii fierului. În prezent, fonta este topită în furnalele uriașe.

Monoxidul de carbon (II) este, de asemenea, un agent reducător, cu toate acestea, se acceptă că carbonul este principalul agent reducător, este mai mult decât Fe2 O3 + CO = Fe + CO2 (temperatura înaltă)

CuO + CO = Cu + CO2 (temperatură înaltă)

Această metodă este nepotrivită pentru izolarea metalelor active de oxizi, deoarece acestea din urmă sunt capabile să reacționeze cu carbonul pentru a forma carburi:

2 Al2 O3 + 9 C = 6 CO + = 6 CO + Al4 C3 - carbură de aluminiu CaO + 3 C = CO + = CO + CaC2 - carbură de calciu

MgO + C = CO + = CO + MgC2 + Mg4 C3 - carburi de magneziu

3.6. Este posibilă restaurarea metalelor din oxizi prin încălzire într-un curent de hidrogen, totuși, această metodă este de utilizare limitată, deoarece este necesar hidrogen gazos (în contact cu

oxigenul formeaza un amestec exploziv - pericol de explozie!), incalzire, metoda este potrivita pentru unele metale cu activitate medie si metale cu activitate redusa.

Producerea fierului (a se citi fier și oțel) prin electroliză, mai degrabă decât prin topire convențională, ar putea împiedica eliberarea în atmosferă a unui miliard de tone de dioxid de carbon în fiecare an. Așa spune Donald Sadoway de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), care a dezvoltat și testat o modalitate „verde” de a produce fier prin electroliza oxizilor săi.

Dacă procesul, demonstrat într-un cadru de laborator, ar putea fi extins, ar putea elimina nevoia de topire convențională, care eliberează aproape o tonă de dioxid de carbon în atmosferă pentru fiecare tonă de oțel produsă.

În tehnologia convențională, minereul de fier este combinat cu cocs. Cocsul reacționează cu fierul, producând CO2 și monoxid de carbon și lăsând un aliaj fier-carbon, fonta, care poate fi apoi topit în oțel.

În metoda Sadoway, minereul de fier este amestecat cu un solvent - dioxid de siliciu și var nestins - la o temperatură de 1600 de grade Celsius - și prin acest amestec este trecut un curent electric.

Ionii de oxigen încărcați negativ migrează către anodul încărcat pozitiv, de unde oxigenul scapă. Ionii de fier încărcați pozitiv migrează către catodul încărcat negativ, unde sunt reduși la fier, care se adună la baza celulei și este pompat afară.

Un proces similar este utilizat în producția de aluminiu (și necesită o cantitate decentă de electricitate), al cărui oxid este atât de stabil încât nu poate fi de fapt redus cu carbon într-un furnal, în care, de exemplu, se produce fontă. . Și este clar că industria siderurgică nu a avut niciodată niciun motiv să treacă la electroliza minereului de fier, deoarece este ușor redus de carbon.

Dar dacă guvernele tari diferiteîncepe să impună taxe mari asupra emisiilor de gaze cu efect de seră - dioxid de carbon, în special, atunci o nouă metodă de producere a fontului ar putea deveni mai atractivă. Adevărat, de la instalații de laborator de acest fel până la instalații industriale, după cum estimează oamenii de știință, va dura 10-15 ani.

Autorul lucrării spune că cel mai mare obstacol este găsirea unui material practic pentru anod. În experimente, a folosit un anod din grafit. Dar, din păcate, carbonul reacționează cu oxigenul, aruncând același lucru un numar mare de dioxid de carbon în aer, ca în topirea convențională a fierului.

Anozii ideali de platină, de exemplu, sunt prea scumpi pentru producția la scară largă. Dar poate exista o cale de ieșire - în selectarea unor aliaje metalice rezistente care formează o peliculă de oxid pe suprafața lor exterioară, dar conduc electricitatea. Ceramica conductivă poate fi, de asemenea, utilizată.

O altă problemă este că noul proces folosește multă energie electrică - aproximativ 2.000 de kilowați-oră pe tonă de fier produsă. Deci, sensul economic și chiar ecologic într-o nouă metodă de producere a fierului va apărea doar cu condiția ca această energie electrică să fie generată într-un mod ecologic, și în același timp ieftin, fără emisii de dioxid de carbon. Acest lucru este recunoscut chiar de autorul metodei.

Soyuz Sovetskiz

Socialist

Republici

Auto dependent. mărturii ¹

Revendicat 11L1!.1964 (Nr. 886625/22-2) Clasa. 40 ani, Grădina Zoologică cu atașamentul cererii nr. IPC C 22d

UDC 669.174: 669.177.035.

45 (088.8) Comitetul de Stat pentru Invenții și Descoperiri al URSS

Solicitant Institutul Central de Cercetare de Metalurgie Feroasă numit după I.P. Bardin

METODA DE PRODUCERE A FIERULUI PRIN ELECTROLIZĂ

SARE TOPITĂ CU ANOZI SOLUBI

Obiectul inventiei

Grup de semnături ¹ 1bO

Metode cunoscute de producere a fierului și a altor metale în soluții apoase și în săruri topite, Metoda propusă pentru producerea fierului prin electroliza sărurilor topite cu anozi solubili din fontă sau produse de reducere nedomeniu a materialului minereu de fier diferă de cele cunoscute în că, pentru obținerea fierului de înaltă puritate, electroliza se efectuează în clorură de sodiu topită cu adaos de clorură de fier în cantitate de cel mult 10 ", în greutate, pe bază de fier, la 850 - 900 C și densitățile de curent anodic și catodic , respectiv, până la 0,4 și 10 A / cm-.

Conform metodei propuse, materialele inițiale care conțin fier sub formă de bulgări, brichete, granule, așchii sau plăci sunt încărcate într-o celulă de electroliză, de exemplu, cu o căptușeală ceramică, și supuse rafinării electrice la 850 - 900 C. într-o atmosferă de azot sau alt gaz inert.

Pulbere de fier pur depus pe catod este evacuată periodic din baie și zdrobită pentru a separa prin separare cu aer o parte din electrolit returnat în baie. Electrolitul rezidual este separat de fier prin separare în vid la 900 - 950 C sau prin tratament hidrometalurgic.

Avantajul metodei propuse este puritatea crescută a fierului cu conținutul elementului principal de până la 99,995%. Și

Metodă de obținere a fierului prin electroliza sărurilor topite cu anozi solubili15 din fontă sau produse de reducere nedomeniu a materialului de minereu de fier, caracterizată prin aceea că, pentru obținerea fierului de puritate crescută, electroliza se efectuează în clorură de sodiu topită cu

20 cu adăugare de clorură ferică în cantitate de cel mult 10% în greutate, calculată ca fier, cu

850 - 9 C și densități de curent anodic și catodic, respectiv, până la 0,4 și 10 A / s -.

Brevete similare:

Invenția se referă la domeniul producției electrochimice a pulberilor de metale din grupa platinei și poate fi utilizată pentru cataliză în industria chimică, energie electrochimică, microelectronică.