Question

錦

(4) 面心の体積1cm³とあるのに、解答で1辺の長さをaと置いているのは何故ですか？

風を高圧で吹き込み, コークスを燃焼させて,鉄鉱石
の還元に必要な一酸化炭素を生成させる。 製鉄に使わ
れる鉄鉱石の主成分は, Fe2O3 (酸化鉄(ⅢI)) である。
高温の一酸化炭素ガスが炉内を上昇していくとき,
Fe2O3 を Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe へと段階的に
還元していく。 このようにして得られる鉄は
a と
よばれ,質量パーセント濃度 4%程度の炭素を含む。
a を転炉に移して, 溶融させた状態でb を吹
き込むと, a 中の炭素が酸化されることで一酸化炭素および二酸化炭素が発生して,
炭素の質量パーセント濃度が0.02% から 2% の c とよばれる鉄が得られる。
(1) 下線部で, 一酸化炭素が発生する主な反応の化学反応式を書け。
CIS
(2) 図の領域①で Fe304,領域② で FeO, 領域③で Feが, 一酸化炭素との反応により生
成する。 また,これらの反応において二酸化炭素が発生する。 ①~③の各領域で起こ
る反応を化学反応式で記せ。
0,8 +1S - 2085+
(3)空欄ac にあてはまる語句を書け。 [16 東京農工大改]
(4) 固体の純鉄を冷却すると, 面心立方格子構造のオーステナイトとよばれる鉄から,
体心立方格子構造のフェライトとよばれる鉄に変化する。 面心立方格子構造の 1.00
cmの鉄が体心立方格子構造に変化した場合の体積を有効数字3桁で求めよ。
√2=1.41.√3=1.73
[13 東北大〕
高炉ガス
体の違いは,
この反応
熱風
コークス
石灰石
Fe2O3
ⒸFe3O4
② FeO
(3 Fe
a
高炉ガス
- 200°C
500°C
· 1200℃
2000℃
熱風
転炉へ
ン 170. <銅とその化合物〉
銅 Cuは延性・展性に富み, 電気伝導性が大きいため電線などの電気材料に用いられ
る。 純度の高い銅は電解精錬により製造される。 粗銅板をア極, 純銅板を
として, 硫酸酸性の硫酸銅(ⅡI)水溶液中で電気分解すると,
極
極で純銅が得られる。
銅は塩酸や希硫酸とは反応しないが,酸化作用の強い濃硝酸や希硝酸には反応して溶
ける。濃硝酸と反応したときは赤褐色の有毒な気体であるウが発生し,希硝酸と
の反応では、水に溶けにくい無色の気体である エ
(b)
ウを温水に吸収させると硝酸と エ が生成する反応と関係する。

した錯
れるこ
気中
化さ
はな
H₂
ら。
*34
(3) (a) 鉄 (b) 酸素
鋼
(4) 1.08cm3 (または1.09cm²)
解説 (1) 溶鉱炉内では,まずコークス (C) が燃焼して生じた二酸化
炭素が高温の炭素に触れ, 一酸化炭素に変化する。
CO2 + C = 2CO-172kJ
この平衡は, 高温ほど右方向へ移動するから, 溶鉱炉内では CO2 よ
りもCOの方がむしろ安定である。
(2) ①3 Fe2O3
2 Fe3O4
0は左辺で 9, 右辺で8なので, 余った0一つを COが受け取り,
3 Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 となる。
(4) 原子数は変化しないので, 面心立方格子 (単位格子中に原子4個)
から体心立方格子 (単位格子中に原子2個) への構造変化を次のよ
on
うに考える。
001.0
DS
→
面心立方格子1個
(一辺の長さをaとおく)
原子の半径をrとおくと, それぞれの一辺の長さと体積は
(面心) (体心) の体積比を考えると,
128
(L) 3√3
(体心)
(面心) 16√23
(面心) 2a=4r から, 一辺の長さ a=2√/2ヶ 体積 α=16√23
*64
(体心)√364rから,一辺の長さ b=- 4
13
-7³
b
-
心立方格子2個
(一辺の長さをとおく)
102
9
128
-r 体積 63×2=-
3√√√3
8 4√6_4×1.41×1.73.1.08 LEM
3√6
9
≒
.3
1.00
$
|02
参考 石灰石の役
CaCO3 → Ca
の反応で生じた
酸化物) は,不純
(酸性酸化物) と
CaO + SiO2
これらがスラグと
た鉄の上に浮か
転炉
単位格子の面の
√2a) で原子ど
単位格子の体対
√3b) で原子ど
ど
ここで有理化せ
8
3×1.41×1.
なる。
化学重要