6.3 Productie van metalen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vmbo t
• Leerjaar 3

Doelen

Je kunt vertellen uit welke ertsen ijzer en aluminium worden gemaakt.

Je kunt een productieproces schematisch weergeven in een blokschema.

Je kunt de reactievergelijking voor de elektrolyse van aluminiumoxide opstellen.

Je kunt de reactievergelijkingen voor de processen in een hoogoven opstellen.

Je kunt de samenstelling van staal beschrijven.

IJzererts

De grondstof voor IJzer is IJzeroxide met formule (Fe2O3).

Dit noem je IJzererts. 

van ijzererts naar staal

Van grondstof tot product

Hoogovens worden gebruikt om van ijzererts staal te maken. Het zijn ook letterlijk “hoge ovens”, daar komt de naam vandaan.

0

Thermolyse ijzererts

ijzererts (Fe2O3) wordt omgezet in ijzer en zuurstof. Geef de reactievergelijking.

Roest Vast Staal

Staal met chroom en nikkel.

Chroom (12%) zorgt ervoor dat het staal niet roest. Nikkel (6%) geeft het een mooie zilveren glans, maar maakt het metaal ook zachter.

Rekenvoorbeeld (zoals opdr 7)

Hoeveel kg Nikkel heb je nodig om 1000 kg RVS te maken? 

Gegeven: percentage Nikkel in RVS = 6%, massa totaal = 1000kg. 

Gevraagd: massa Nikkel in kg. 

Uitwerking: Massa nikkel = Massa mengsel x gehalte stof(%)

                                                                 100%

Massa nikkel = 1000 x 6%

                                 100%

Massa nikkel = 60 kg 

Waarom een blokschema? 

Een blokschema geeft overzicht over hoe een  proces in zijn werking gaat. 

Blokschema:

blokken: processen 

pijlen : stoffen 

Aluminium

Nergens op de wereld zit het metaal aluminium in de bodem.

Hoe komen we dan aan zoveel aluminium?

8,5 % van de aardkorst bestaat uit aluminiumerts (bauxiet). Hiernaast zie je een bauxietmijn in Suriname.

Bauxiet

Bauxiet is de grondstof voor Aluminium. Het bestaat uit aluminiumoxide (Al₂O₃).

Aluminium uit aluminiumerts(=bauxiet)

Aluminium heeft een kleine dichtheid en is toch redelijk sterk hierdoor is het een veel gebruikt metaal. 
Je haalt aluminium uit het erts (bauxiet heeft +_ 50 % aluminiumoxide) en dat laat je smelten, via elektrolyse ontleden en het aluminum aftappen 

De productie van aluminium uit bauxiet in een blokschema weergeven.

Waarom staat een aluminiumfabriek vaak naast een elektriciteitscentralen?

Rekenvoorbeeld

in een hoogoven zit 1000 kg ijzer(III) oxide. Bereken de hoeveelheid ijzer die hier maximaal uit gewonnen kan worden.

        2 Fe₂O₃ + 3 C --> 4 Fe + 3 CO₂

          1000                       ?

          319,2 u                  223,2 u

? = ( 1000 x 223,2 ) / 319,2   =   699 kg

rekenvoorbeeld

ruwijzer bevat 4% koolstof. Dit moet 0,5% worden. Hoeveel zuurstof is nodig om dit toe te passen bij 1000kg ijzer?

4% = 40 kg koolstof (0,04 x 1000)

0,5% = 5 kg koolstof (0,005 x 1000)

35 kg koolstof moet verwijderd worden.

        2 C + O₂ --> 2 CO

        35 kg   ?

        24 u    32 u          ? = (35 x 32) / 24 = 47 kg

  

Aan de slag 

Maak nu de opdrachten van 6.3