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: %Nikkel= 6%, massa totaal: 1000kg. 

Gevraagd: massa Nikkel in kg. 

Uitwerking: Massa nikkel=Massa mengselxgehalte stof/100

1000x6/100=60kg Nikkel

Rekenvoorbeeld (zoals opdr 7)

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

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

Gevraagd: massa Nikkel in kg. 

Uitwerking: Massa nikkel=Massa mengselxgehalte stof/100

Aan de slag

Maak nu eerst de opdrachten over ijzer. 

1a/2/3/5/7

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?

Suiker

De schone suikerbiet wordt in reepjes gesneden en in een grote tank met warm water gebracht (extraheren). De suiker wordt uit de cellen van de suikerbieten gehaald waardoor ruwsap ontstaat. 

Ontwerp een blokschema in het groot waarbij je het proces van suiker uit suikerbieten zichtbaar maakt. 

Blokschema

blokken: processen 

pijlen : stoffen.  

Aan de slag 

Maak nu de opdrachten van 6.3

Diksap maken

Suiker uit suikerbieten halen

De schone suikerbiet wordt in reepjes gesneden en in een grote tank met warm water gebracht. De suiker wordt uit de cellen van de suikerbieten gehaald waardoor ruwsap ontstaat.

Welke scheidingsmethode wordt gebruikt om de suiker uit de cellen van de suikerbiet te halen?

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