1- غاز ($\mathrm{CO_2}$) الناتج من تحلل الحجر الجيري في الفرن العالي يهرب من قمة الفرن كغاز عادم شرح السؤال 💡 م مفتاح الحل: تتبع مسار غاز ثاني أكسيد الكربون الناتج من تحلل الحجر الجيري؛ هل يخرج من الفرن مباشرة أم يتفاعل مع مادة أخرى داخل الفرن في طريق صعوده؟ صح خطأ الإجابة الصحيحة: خطأالتوضيح: غاز $\mathrm{CO_2}$ الناتج من الانحلال الحراري للحجر الجيري في الفرن العالي لا يهرب كغاز عادم، بل يتفاعل فوراً وهو في طريق صعوده مع فحم الكوك الساخن (الكربون) المتساقط ليتكون المزيد من أول أكسيد الكربون ($\mathrm{CO}$)، وهو العامل المختزل الأساسي لخام الحديد في الفرن.⚠️ انتبه (خطأ شائع): الغاز العادم الذي يهرب من قمة الفرن هو غاز ثاني أكسيد الكربون فعلاً، ولكنه ينتج بشكل أساسي من تفاعل اختزال خام الحديد بأول أكسيد الكربون في قمة الفرن، وليس الغاز الناتج من تحلل الحجر الجيري في الأسفل.💡 ماذا لو: ماذا لو لم يُضف الحجر الجيري للفرن العالي؟ لن يتكون الجير الحي ($\mathrm{CaO}$) اللازم للتفاعل مع الشوائب الرملية ولن يتكون الخبث لتنقية الحديد.(الوحدة 3: استخلاص الفلزات، الدرس $3$-$4$: استخلاص الحديد : الفرن العالي، ص 51)
2- أي ممايلي غير صحيح عن الخبث الناتج من الفرن العالي: شرح السؤال تذكر دور الخبث في الفرن العالي. لماذا يتكون؟ وأين يتجمع بالنسبة للحديد المصهور؟ هذه الخاصية الفيزيائية (الكثافة) هي مفتاح الإجابة. اثقل من الحديد المصهور يستخدم في إنشاء أساسات الطرق صيغته $\mathrm{CaSiO_3}$ ينتج من اتحاد جير حي مع الرمل الإجابة الصحيحة هي: (اثقل من الحديد المصهور).هذه العبارة غير صحيحة. الخبث (سليكات الكالسيوم) يكونأخف كثافةمن الحديد المصهور، ولذلك فإنه يطفو على سطح الحديد. هذه الخاصية مهمة جداً لأنها تسمح بسحب الحديد والخبث بشكل منفصل من فتحات مختلفة في قاع الفرن، كما أنها تحمي الحديد المصهور من الأكسدة بالهواء.بقية الخيارات صحيحة.(الوحدة الثالثة: استخلاص الفلزات، الدرس 3-4: استخلاص الحديد، صفحة 51)
3- المعادلة التي تعد أفضل تمثيل لاختزال خام الحديد في الفرن العالي: شرح السؤال تذكر العملية الرئيسية في الفرن العالي. ما هو العامل المختزل الرئيسي الذي يقوم باختزال خام الحديد (الهيماتيت، $\mathrm{Fe_{2}O_{3}}$)؟ هل هو الكربون مباشرة أم غاز يتكون من تفاعل الكربون؟ $\mathrm{Fe_{2}O_{3} + 3C \rightarrow 2Fe + 3CO}$ $\mathrm{FeO_{2} + 2CO \rightarrow Fe + 2CO_{2}}$ $\mathrm{FeO + C \rightarrow Fe + CO}$ $\mathrm{Fe_{2}O_{3} + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_{2}}$ الإجابة الصحيحة هي: ($\mathrm{Fe_{2}O_{3} + 3CO \rightarrow 2Fe + 3CO_{2}}$).في الفرن العالي، العامل المختزل الرئيسي الذي يختزل خام الحديد (الهيماتيت، $\mathrm{Fe_{2}O_{3}}$) هو غازأول أكسيد الكربون ($\mathrm{CO}$). يتكون هذا الغاز من الاحتراق غير الكامل لفحم الكوك داخل الفرن.المعادلة التي تمثل هذا التفاعل الأساسي هي:$\mathrm{Fe_{2}O_{3}(s) + 3CO(g) \rightarrow 2Fe(l) + 3CO_{2}(g)}$بينما يساهم الكربون أيضاً في عملية الاختزال، إلا أن التفاعل مع أول أكسيد الكربون هو العملية السائدة.(الوحدة الثالثة: استخلاص الفلزات، الدرس 3-4: استخلاص الحديد، صفحة 51)
4- أي خامات الحديد التالية تحتوي على كربون: شرح السؤال تذكر الصيغ الكيميائية لخامات الحديد المختلفة. أي منها يحتوي على مجموعة الكربونات ($\mathrm{CO_{3}}$) في تركيبها؟ بيريت الحديد سيدريت ماجنيتيت هيماتيت الإجابة الصحيحة هي: (سيدريت).لنستعرض الصيغ الكيميائية للخامات المذكورة:بيريت الحديد:$\mathrm{FeS_{2}}$ (كبريتيد الحديد).سيدريت:$\mathrm{FeCO_{3}}$ (كربونات الحديد II). هذا الخام يحتوي على الكربون.ماجنيتيت:$\mathrm{Fe_{3}O_{4}}$ (أكسيد الحديد المغناطيسي).هيماتيت:$\mathrm{Fe_{2}O_{3}}$ (أكسيد الحديد III).(الوحدة الثالثة: استخلاص الفلزات، الدرس 3-4: استخلاص الحديد، صفحة 50)
