Номер 2, страница 280 - гдз по химии 9 класс учебник Шиманович, Василевская

2. Почему в доменной печи невозможно получить чистое железо? Какие примеси в нем содержатся?

Почему в доменной печи невозможно получить чистое железо?
Получить чистое железо в доменной печи невозможно из-за фундаментальных принципов её работы. Доменный процесс — это восстановление железа из его оксидов (содержащихся в руде) с помощью углерода при очень высоких температурах.
Во-первых, в качестве топлива и основного восстановителя используется кокс, состоящий преимущественно из углерода ($\text{C}$). Главным восстановителем является угарный газ ($CO$), образующийся при горении кокса. Процесс восстановления железа выглядит так:
$Fe_2O_3 + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_2$
Восстановленное железо при температурах плавки (около 1500°C и выше) находится в жидком состоянии и, стекая вниз, проходит через слои раскаленного кокса. Расплавленное железо является отличным растворителем для углерода, поэтому оно активно насыщается им. Содержание углерода в получаемом продукте (чугуне) достигает 3.5–4.5%, что и делает его сплавом, а не чистым металлом.
Во-вторых, вместе с железной рудой в печь загружаются и другие соединения. В восстановительной атмосфере и при высоких температурах доменной печи происходит восстановление не только железа, но и других элементов, которые также растворяются в жидком железе, становясь его примесями:
$SiO_2 + 2C \rightarrow Si + 2CO$ (восстановление кремния)
$MnO + C \rightarrow Mn + CO$ (восстановление марганца)
$P_2O_5 + 5C \rightarrow 2P + 5CO$ (восстановление фосфора)
Сера ($\text{S}$), содержащаяся в коксе, также переходит в расплав.
Таким образом, сам технологический процесс, требующий использования углерода в качестве восстановителя и высоких температур, неизбежно приводит к образованию сплава железа с углеродом и другими примесями, а не чистого железа.
Ответ: Чистое железо невозможно получить из-за того, что процесс восстановления происходит при высоких температурах в присутствии избытка углерода (кокса), который растворяется в расплавленном железе, образуя сплав (чугун). Также в железе растворяются другие восстановленные из руды и кокса элементы (кремний, марганец, фосфор, сера).

Какие примеси в нем содержатся?
Продукт, получаемый в доменной печи, называется чугун. Он представляет собой сплав железа с углеродом и содержит следующие основные примеси:
Углерод (C): является основной примесью, его содержание составляет 3.5 – 4.5%.
Кремний (Si): содержание обычно варьируется от 0.5% до 3.0%.
Марганец (Mn): содержание составляет от 0.5% до 2.5%.
Фосфор (P): содержание может достигать 2.0%, является вредной примесью.
Сера (S): содержание обычно не превышает 0.1%, также является вредной примесью.
Ответ: В железе, полученном в доменной печи (чугуне), содержатся примеси углерода (C), кремния (Si), марганца (Mn), фосфора (P) и серы (S).