Пропускание азота через расплав цинка

1. Натрий сплавили с серой. Образовавшееся соединение обработали соляной кислотой, выделившийся газ нацело прореагировал с оксидом серы (IV). Образовавшееся вещество обработали концентрированной азотной кислотой. Напишите уравнения описанных реакций.

2. Натрий сожгли в избытке кислорода. Образовавшееся вещество обработали водой. Полученную смесь прокипятили, после чего в горячий раствор пропустили хлор. Напишите уравнения описанных реакций.

3. Калий нагрели в атмосфере азота. Полученное соединение обработали избытком соляной кислоты, после чего к образовавшейся смеси солей добавили суспензию гидроксида кальция и нагрели. Полученный газ пропустили над раскаленным оксидом меди (II). Напишите уравнения описанных реакций.

4. Калий сожгли в атмосфере хлора, образовавшуюся соль обработали избытком водного раствора нитрата серебра. Выпавший осадок отфильтровали, фильтрат выпарили и осторожно нагрели. Образовавшуюся соль обработали водным раствором брома. Напишите уравнения описанных реакций.

5. Барий растворили в избытке соляной кислоты, к полученному раствору добавили избыток раствора сульфата натрия. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили с углем. Образовавшийся газ пропустили над оксидом железа (III). Напишите уравнения описанных реакций.

6. Барий растворили в воде. К полученному раствору добавили сульфат калия, выпавший осадок отфильтровали, после чего через горячий фильтрат пропустили газообразный хлор. Реакционную массу выпарили, а затем прокалили до образования одной соли. Напишите уравнения описанных реакций.

7. Алюминий растворили в соляной кислоте. К полученному раствору добавили избыток раствора карбоната калия. Выпавший осадок растворили в избытке раствора едкого калия, а выделившийся газ пропустили над раскаленным углем. Напишите уравнения описанных реакций.

8. Алюминий растворили в водном растворе горячего гидроксида натрия. К полученному раствору добавили по каплям разбавленную соляную кислоту до прекращения выделения осадка. Выделившийся в первой реакции газ пропустили над раскаленным оксидом меди (II). Полученное простое вещество растворили в разбавленной азотной кислоте. Напишите уравнения описанных реакций.

9. Углерод сожгли в недостатке кислорода, образовавшийся газ пропустили над оксидом меди (II). Полученное простое вещество сплавили с серой, а продукт этой реакции сожгли в кислороде. Напишите уравнения описанных реакций.

10. Кремний сожгли в кислороде. Продукт реакции сплавили с карбонатом натрия, образовавшееся вещество обработали избытком соляной кислоты при нагревании. Осадок отфильтровали, а к фильтрату добавили раствор нитрата серебра. Напишите уравнения описанных реакций.

11. Газ, образовавшийся при взаимодействии азота и водорода, разделили на две части. Первую пропустили над раскаленным оксидом меди (II), вторую сожгли в кислороде в присутствии катализатора. Образовавшийся газ в избытке кислорода превратился в газ бурого цвета. Напишите уравнения описанных реакций.

12. Разбавленная азотная кислота прореагировала с магнием с выделением бесцветного газа. В его атмосфере сожгли графит с образованием простого и сложного веществ. Простое вещество при нагревании вступило в реакцию с кальцием, а сложное прореагировало с избытком раствора гидроксида натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

13. Аммиак поглотили азотной кислотой, полученную соль нагрели до образования только двух оксидов. Один из них прореагировал с натрием, а второй при высокой температуре прореагировал с медью. Напишите уравнения описанных реакций.

14. Оксид азота (II) доокислили кислородом. Продукт реакции поглотили раствором гидроксида калия, через полученный раствор пропускали кислород до тех пор, пока в нем не образовалась только одна соль. Напишите уравнения описанных реакций.

15. Фосфат кальция прокалили с песком и углем. Полученное простое вещество сожгли в кислороде, продукт реакции растворили в воде и нейтрализовали гидроксидом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

16. Фосфор сожгли в избытке кислорода, а образовавшееся вещество сплавили с оксидом натрия. Полученную соль разделили на две части: первую ввели в реакцию с хлоридом кальция, а вторую — с нитратом серебра. Напишите уравнения описанных реакций.

17. Железо сплавили с серой, полученную соль обработали разбавленной серной кислотой. Выделившийся газ сожгли в избытке кислорода, а образовавшееся соединение поглотили раствором гидроксида калия. Напишите уравнения описанных реакций.

18. Серу сплавили с алюминием, полученную соль растворили в воде. Выпавший осадок растворили в избытке гидроксида калия, а газ сожгли в избытке кислорода. Напишите уравнения описанных реакций.

19. Серу растворили в кипящем растворе гидроксида натрия. К полученному раствору добавили хлорид цинка, выпавший осадок отфильтровали и сожгли в кислор оде. Образовавшийся при этом газ прореагировал с сероводородом. Напишите уравнения описанных реакций.

20. Оксид серы (IV) окислили кислородом в присутствии катализатора. Образовавшееся вещество поглотили избытком гидроксида натрия, а к полученному раствору добавили раствор хлорида бария. Выпавший осадок отфильтровали и прокалили с коксом. Напишите уравнения описанных реакций.

21. Железо сожгли в атмосфере хлора. Полученную соль растворили в воде и добавили к ней раствор йодида калия. Выпавший осадок простого вещества отделили и разделили на две части. Первую обработали разбавленной азотной кислотой, а вторую нагрели в атмосфере водорода. Напишите уравнения описанных реакций.

22. Железо растворили в соляной кислоте, к полученному раствору добавили гидроксид натрия до прекращения выделения осадка. В полученную реакционную массу вначале пропустили кислород, а затем добавили избыток йодоводородной кислоты до прекращения выделения осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

23. Цинк растворили в растворе гидроксида калия. Выделившийся газ прореагировал с литием, а к полученному раствору по каплям добавляли соляную кислоту до прекращения выделения осадка. Его отфильтровали и прокалили. Напишите уравнения описанных реакций.

24. Перманганат калия обработали избытком раствора соляной кислоты, образовался раствор, и выделился газ. Раствор разделили на две части: к первой добавили гидроксид калия, а ко второй — нитрат серебра. Выделившийся газ прореагировал с раствором гидроксида калия при охлаждении. Напишите уравнения описанных реакций.

25. Осадок, полученный при взаимодействии растворов сульфата железа (III) и нитрата бария, отфильтровали. Фильтрат обработали избытком едкого натра. Выпавший осадок отделили и прокалили. Полученное вещество обработали избытком раствора соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

26. Литий сплавили с серой. Полученную соль обработали разбавленной соляной кислотой, при этом выделился газ с запахом тухлых яиц. Этот газ сожгли в избытке кислорода, при этом выделился газ с характерным резким запахом. При пропускании этого газа в избыток гидроксида натрия образовалась средняя соль. Напишите уравнения описанных реакций.

27. Нитрат калия подвергли термическому разложению. Выделившийся газ на свету пропустили через насыщенный раствор сероводорода в воде. Выпавшее вещество желтого цвета сплавили с железом, а полученную соль обработали разбавленной соляной кислотой. Напишите уравнения описанных реакций.

28. Расплав хлорида натрия подвергли электролизу. Газ, выделившийся на аноде, прореагировал с водородом с образованием нового газообразного вещества с характерным резким запахом. Его растворили в воде и обработали расчетным количеством перманганата калия, при этом образовался газ желто-зеленого цвета. Это вещество вступает при охлаждении в реакцию с гидроксидом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

29. Нитрат натрия сплавили с оксидом хрома в присутствии карбоната натрия. Выделившийся при этом газ прореагировал с избытком раствора гидроксида бария с выпадением осадка белого цвета. Осадок растворили в избытке раствора соляной кислоты и в полученный раствор добавили нитрат серебра до прекращения выделения осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

30. Литий прореагировал с водородом. Продукт реакции растворили в воде, при этом образовался газ, реагирующий с бромом, а полученный раствор при нагревании прореагировал с хлором с образованием смеси двух солей. Напишите уравнения описанных реакций.

31. Натрий сожгли на воздухе. Образовавшееся при этом твердое вещество поглощает углекислый газ с выделением кислорода и выделением соли. Последнюю соль растворили в соляной кислоте, а к полученному при этом раствору добавили раствор нитрата серебра. При этом выпал белый творожистый осадок. Напишите уравнения описанных реакций.

32. Калий сплавили с серой. Полученную соль обработали соляной кислотой. Выделившийся при этом газ пропустили через раствор бихромата калия в серной кислоте. Выпавшее вещество желтого цвета отфильтровали и сплавили с алюминием. Напишите уравнения описанных реакций.

33. Магний растворили в разбавленной азотной кислоте. К полученному раствору последовательно добавили гидроксид натрия, бромоводородную кислоту, фосфат натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

34. Кальций сожгли в атмосфере азота. Полученную соль разложили кипящей водой. Выделившийся газ сожгли в кислороде в присутствии катализатора, а к суспензии прибавили раствор соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

35. Барий растворили в разбавленной азотной кислоте, при этом выделился бесцветный газ — несолеобразующий оксид. Полученный раствор разделили на три части. Первую — выпарили досуха, полученный осадок прокалили. Ко второй части прилили раствор сульфата натрия до прекращения выделения осадка; к третьей добавили раствор карбоната натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

36. Алюминий вступил в реакцию с Fe₃O₄. Полученную смесь веществ растворили в концентрированном растворе гидроксида натрия и отфильтровали. Твердое вещество сожгли в атмосфере хлора, а фильтрат обработали концентрированным раствором хлорида алюминия. Напишите уравнения описанных реакций.

37. Сульфат бария сплавили с коксом. Твердый остаток растворили в соляной кислоте, выделившийся газ вступил в реакцию с оксидом серы (IV), а раствор — с сульфитом натрия. Напишите уравнения описанных реакций.

38. Кремний растворили в концентрированном растворе гидроксида натрия. Через полученный раствор пропустили углекислый газ. Выпавший осадок отфильтровали, высушили и разделили на две части. Первую растворили в плавиковой кислоте, вторую сплавили с магнием. Напишите уравнения описанных реакций.

39. Азот при нагревании на катализаторе прореагировал с водородом. Полученный газ поглотили раствором азотной кислоты, выпарили досуха и полученное кристаллическое вещество разделили на две части. Первую разложили при температуре 190–240 °C, при этом образовался только один газ и водяные пары. Вторую часть нагрели с концентрированным раствором едкого натра. Напишите уравнения описанных реакций.

40. Красный фосфор окислили кипящей азотной кислотой. Выделившийся при этом газ поглотили раствором гидроксида калия. Продукт окисления в первой реакции нейтрализовали гидроксидом натрия, а к образовавшейся реакционной массе по каплям добавили раствор хлорида кальция до прекращения выделения осадка. Напишите уравнения описанных реакций.

41. Кислород подвергли воздействию электроразряда в озонаторе. Полученный газ пропустили через водный раствор йодида калия, при этом выделился новый газ без цвета и запаха, поддерживающий горение и дыхание. В атмосфере последнего газа сожгли натрий, а полученное при этом твердое вещество прореагировало с углекислым газом. Напишите уравнения описанных реакций.

42. Концентрированная серная кислота прореагировала с медью. Выделившийся при этом газ полностью поглотили избытком раствора гидроксида калия. Продукт окисления меди смешали с расчетным количеством гидроксида натрия до прекращения выделения осадка. Последний растворили в избытке соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

43. Хром сожгли в атмосфере хлора. К образовавшейся соли добавили по каплям гидроксид калия до прекращения выделения осадка. Полученный осадок окислили перекисью водорода в среде едкого калия и упарили. К полученному твердому остатку добавили избыток горячего раствора концентрированной соляной кислоты. Напишите уравнения описанных реакций.

44. Перманганат калия обработали концентрированной горячей соляной кислотой. Выделившийся при этом газ собрали, а к реакционной массе по каплям прибавили раствор гидроксида калия до прекращения выделения осадка. Собранный газ пропустили через горячий раствор гидроксида калия, при этом образовалась смесь двух солей. Раствор выпарили, твердый остаток прокалили в присутствии катализатора, после чего в твердом остатке осталась одна соль. Напишите уравнения описанных реакций.

Взаимодействие металлургических расплавов с газами и материалами футеровки плавильных печей

Газ или газообразующий элемент Металл

80% SiC , остальное — тугоплавкие оксиды) очень огнеупорны (

2000 о С) и химически стойки. Карборундовая футеровка применяется для плавки алюминиевых и медных сплавов, которые практически не реагируют с SiC .

Источник:
Л.П. Кочеткова «Металлургические процессы в машиностроительном производстве» Киров 2004

При промывании полосы и проволоки применяют струйно-возвратный и эффективный струйный способы. Про­мывание целесообразно осуществлять водовоздушной плоской струей толщиной около 20 мм, подаваемой под уг­лом 30—35° к поверхности промываемого металла. Иногда для улучшения очистки промывание проводят в щеточно-моечных машинах.

Предельное содержание примесей в промывной воде за­висит от их свойств. Если эти примеси не образуют нерас­творимых соединений с рабочим раствором, то их содержа­ние может достигать 3—5 г/л. В противоположном случае концентрация нерастворимых соединений должна быть ни­же предела растворимости. В литературе опубли­кованы требования, предъявляемые к качеству промывной воды.

Для промывания проката из углеродистых сталей после травления применяют воду с рН = 6—9, общей жесткостью до 50 ммоль/л с сухим остатком 5 г/л, в том числе до*

1 г/л хлоридов, до 3 г/л сульфатов, до 0,1 г/л железа об­щего.

Хорошо протравленные и промытые изделия поступают на заключительную подготовительную операцию — флюсова­ние. Ее проводят для удаления солей и оксидов металлов с поверхности цинкуемого изделия, а также с поверхности расплавленного цинка в месте погружения изделия и, кро­ме того, для улучшения смачивания поверхности изделия расплавленным цинком путем снижения поверхностного натяжения расплава цинка. Летучие соединения, образую­щиеся при разложении флюса, способствуют механическому удалению загрязнений на зеркале ванны и создают ней­тральную атмосферу в месте погружения изделий в расплав цинка.

В качестве флюса при цинковании в расплаве чаще все­го используют смесь из солей хлористого аммония (NH₄ C1) я хлористого цинка (ZnCl2). Основную роль в таком флюсе играет хлористый аммоний, так как он является поставщи­ком газообразных хлоридов, образующихся при разложе­нии NH4CI при контакте с расплавленным цинком:

Эта реакция идет в присутствии влаги, которая в большем или меньшем количестве всегда присутствует на изделиях. Влага способствует разложению хлористых солей с обра­зованием активной соляной кислоты. Хлористый водород взаимодействует с оксидом железа , цинка и дру­гих элементов, присутствующих на поверхности изделий и на зеркале ванны:

Большинство образующихся хлоридов (алюминия, олова, сурьмы, FeCl3) испаряются, так как имеют более низкую температуру кипения, чем температура расплава цинка.

С хлоридом железа (FeCl₂ ) связано образование гарт-цинка — нежелательного продукта процесса горячего цин­кования. При контакте с расплавленным цинком FeCl₂ вос­станавливается до железа: FeCl₂ + Zn—Zn Cl₂ + Fe.

Образовавшееся железо, взаимодействуя с жидким цинком,переходит в гартцинк, который осаждается на дно ванны цинкования. С увеличением количества железных солен резко увеличивается образование гартцинка. Это еще раз подтверждает необходимость хорошей промывки изделий после операций травления и декапирования.

В практике цинкования в расплаве цинка сложилось два основных процесса: «мокрый» способ цинкования и «сухой». В связи с этим и флюсовую обработку изделий выполня­ют двумя способами: в расплавленном флюсе или в водном растворе флюса с последующей его сушкой.

Расплавленный флюс готовят из смеси сухих солей (% по массе): NH₄ C1 (55,4) и ZnCl₂ (44,6). Целесообразно при­менять готовую соль ZnCl2 • 3NH₄ Cl. Это более удобно, эко­номично, при этом снижается дымообразование.

Для поддержания активности флюса в него добавляют глицерин, древесные опилки, оксид цинка и другие добавки. Они предотвращают быстрое уменьшение аммиака во флю­се, делают его пенистым.

Применяют флюс, состоящий из ZnCl₂ -3NH₄ Cl с добав­кой 6 % глицерина, или флюс, следующего состава, % (по массе): NH₄ C1—42—43; ZnCl₂ —42—43; ZnO—13—14.

При «сухом» способе цинкования флюсовую обработку стальные изделия проходят в водном растворе флюса с по­следующей сушкой в специальных сушильных печах (су­шилах).

Основные составляющие водных растворов флюсова­ния — хлорид цинка и хлорид аммония. Для повышения эф­фективности раствора флюсования в него добавляют раз­личные поверхностно-активные вещества (например, ОП-7, ОП-10, сульфопонат). Растворы флюсования подогревают до 50—60 °С, что улучшает обработку изделий и способствует более быстрому высыханию флюса. Подогрев раствора обычно осуществляют паром, который пропускают через змеевик, уложенный на дно ванны флюсования.

Растворы флюсования контролируют по содержанию хлорида цинка и хлорида аммония, железа, а также по плотности и кислотности. Для поддержания необходимой кислотности флюса на дно ванны флюсования помещают чушки цинка. Следует строго следить за содержанием же­леза в растворе флюсования, так как его увеличение ведет к повышению образования гартцинка. Обычно, если содер­жание железа достигает 1,5—2 г/л в растворе флюсования, его направляют на регенерацию. После регенерации и корректировки раствор можно снова использовать для обра­ботки изделий. Заключительная стадия флюсовой обра­ботки — сушка флюса.

В процессе сушки на поверхности изделий образуется равномерный высушенный слой флюса. При этом происхо­дит подогрев изделий, что облегчает нагрев ванны цинко­вания и улучшает технико-экономические показатели ее работы. Кроме того, образующаяся плотная пленка из со­лей предохраняет поверхность изделий от окисления до-погружения их в расплавленный цинк. Когда слой флюса достаточно высушен, исключаются всплески расплавленно­го цинка при погружении изделий в ванну цинкования.

Сушку офлюсованных изделий проводят в сушильных печах (камерах) с газовым или электрическим обогревом. Температура в печи и продолжительность обработки долж­ны обеспечивать полное высыхание флюса на изделии. При использовании водных растворов флюсования на основе хлорида цинка и хлорида аммония оптимальная темпера­тура поверхности изделия 120—150 °С (флюс сохраняет свои свойства, не происходит его разложение). В связи с этим режим сушки устанавливают в каждом конкретном случае в зависимости от массы и вида изделий.

1.3. Особенности подготовки полосовой стали

Особо следует остановиться на подготовке поверхности при цинковании полосы.

Общая загрязненность поверхности полосовой стали в исходном состоянии может достигать 1800 мг/м 2 . Коли­чество и вид загрязнений зависят от многих факторов, главными из которых являются условия горячей прокатки, травления, холодной прокатки, материал прокатной смаз­ки. Загрязнения на поверхности холоднокатаной стали де­лятся на механические (продукты износа металла — метал­лическая пыль) и жировые (остатки прокатной смазки). Кроме того, при травлении горячекатаной стали образуют­ся загрязнения в виде остатков солей железа неорганичес­ких кислот, например, FeCl₃ FeSO₄ , Fe₂ (SO₄ )3.

Поверхность полос, отожженных в колпаковых печах, может иметь загрязнения от термического разложения смазки и остатки металлической пыли. После отжига по­лос непрерывным способом на их поверхности могут быть остатки сухих компонентов от моющих растворов, чаще всего содержащих гель кремниевой кислоты.

Требования к чистоте поверхности полосовой стали перед цинкованием высоки и в соответствии с ними загрязненость должна быть менее 40 мг/м 2 .

Современные агрегаты непрерывного горячего цинкования оснащены необходимыми средствами для подготовки поверхности полосы. В зависимости от способа горячего цинкования и конструкций агрегатов применяют разные методы подготовки поверхности полосы.

1.3.1. Химическая подготовка

Подготовка поверхности полосы с применением обезжиривающих растворов проводится по схеме: химическое и (или) электрохимическое обезжиривание, промывка и сушка .

Операцию химического обезжиривания осуществляют в один или два этапа — замочка и щеточно-моечная обра­ботка. Основное назначение замочки — снизить вязкость и поверхностное натяжение жировой пленки и, таким обра­зом, ослабить ее связь с основой и частично оторвать от по­верхности металла. Щеточно-моечная обработка со струй­ной подачей обезжиривающего раствора предназначена для более полного удаления оставшейся части жировой фрак­ции загрязнений, при этом за счет механического воздейст­вия капроновых щеток сталь очищается от механических примесей.

Электрохимическое обезжиривание применяется для окончательной очистки полосы от последних следов загряз­нений, находящихся в микроуглублениях ее поверхности. Режимы электрохимической очистки различны и для кон­кретных условий производства определяются эксперимен­тальным путем.

На некоторых агрегатах цинкования после обезжирива­ния проводят химическое или электрохимическое травление в слабых растворах кислот. Основное назначение этой операции — активация поверхности стали за счет стравли­вания возможных оксидных пленок.

В настоящее время для обезжиривания поверхности по­лос в агрегатах цинкования используют, в основном, ще­лочные растворы и иногда органические растворители. В ка­честве основных компонентов водных щелочных растворов применяют гидроксиды (NaOH, КОН), карбонаты ;(Na₂ CO₃ , СаСОз), фосфаты (Na₃ PO₄ , Na₂ HPO₄ , Na₄ P₂ O₇ , Na₂ H₂ P₂ O₇ , Ка₅ Рз0ю), силикаты (Na₂ Si0₃ , Na₂ Si₂ 0₅ ) и др. Для обеспечения эмульгирования и смачивания в рас­твор обезжиривания вводят поверхностно-активные соеди­нения.

После электрохимического обезжиривания следует двухступенчатая струйная промывка полосы. Температура во­ды в ваннах промывки первой ступени 60—65, второй сту­пени 90—95 °С. Сушку полосы производят горячим (85— 90 °С) воздухом.