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domingo, 18 de diciembre de 2016

La obtención del hierro en un alto horno

Nuevo problema para preparar el examen del próximo miércoles. En este caso vamos a echar un vistazo a las reacciones que se producen en un alto horno para obtener hierro. La realidad es mucho más compleja que la os vamos a resumir aquí; se trata de preparar un examen y no tanto de conocer en profundidad todas las transformaciones que se producen en su interior. Como en otras ocasiones, comencemos echando un vistazo al vídeo que os proponemos para hacernos una idea de lo que a continuación hablaremos.


Como hemos podido escuchar en el vídeo, existe un buen número de reacciones dentro de un alto horno, dependiendo de la zona del mismo dónde nos encontremos. Si fuese necesario quedarnos con las principales, la Wikipedia (https://en.wikipedia.org/wiki/Blast_furnace) nos propone las siguientes:
1.- La transformación del carbono que contiene el coque en monóxido de carbono, gracias a la acción del oxígeno que entra por las soplantes;
2.- La transformación del óxido de hierro (III) por la acción del monóxido de carbono en tetraóxido de trihierro y dióxido de carbono:
3.- La reducción de tetraóxido de trihierro por el monóxido de carbono, convirtiéndose en hierro y dióxido de carbono.
Los estados de las sustancias es sólido para los óxidos de hierro, el carbono y el hierro (se funde cuando alcanza la parte inferior del horno); para los óxidos de carbono y el dioxígeno es gaseoso. Las diversas impurezas que acompañan al mineral (azufre, fósforo o silicio) también reaccionan pero no las consideraremos en nuestro caso.
Determinar:
a) El volumen de monóxido de carbono que se obtendrá en la parte alta del horno cuando, a 200 ºC y 1,5 atm de presión, se hayan transformado 500 kg de un coque que contiene un 96,4% de carbono;
b) La masa de tetróxido de trihierro que se obtendrá cuando reaccionen 100 g de monóxido de carbono con 480 g de óxido de hierro (III). Determina cuál de los dos es el reactivo limitante;
c) Calcula la entalpía y la entropía de la última de las reacciones señaladas. Para ello necesitarás utilizar las tablas que te suministra el siguiente vínculo: TABLA
d) Determinar si esta última reacción será o no espontánea en el vientre del alto horno, dónde se puede alcanzar unos 1800 ºC



3 comentarios:

  1. Este comentario ha sido eliminado por el autor.

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  2. en el apartado c), utilizando la reacción Fe3O4 (s) +4Co (g) para dar 3Fe (s) + CO2 (g), obtengo:

    AHº = -2916,8 KJ
    ASº = -0,5 J/K

    Ag < 0, por tanto seguiría siendo espontánea
    ¿Alguna de las reacciones es correcta?

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  3. a) 1,04 x 10^3 m3 de CO
    b) limitante: Fe2O3
    masa máxima de Fe3O4 = 4,64 x 10^2 g
    c) AHº = -24,7 KJ (he considerado que la reacción tercera era la siguiente: Fe2O3 (s) + 3CO (g) para dar 2Fe (s) + 3CO2 (g) , en vez de Fe3O4 )
    ASº = 15,2 J/K
    d) AG < 0, por tanto, sí es espontánea.

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