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Laquelle des réactions suivantes, qui se produit à l’intérieur du haut fourneau, est exothermique et aide à maintenir la température à l’intérieur du four au-dessus de 2000 degrés Celsius ? (A) Deux CO réagissent pour produire CO2 plus C. (B) CaO plus SiO2 réagissent pour produire CaSiO3. (C) CaCO3 réagit pour produire CaO plus CO2. (D) CO2 plus C réagit pour produire deux CO. Ou (E) C plus O2 réagissent pour produire CO2.
Les hauts-fourneaux sont des tours en acier bordées de briques thermorésistantes, qui peuvent être utilisées pour extraire le fer de son minerai. Avant d’être ajouté au four, le minerai de fer est broyé, grillé et mélangé avec du coke et du calcaire. Ensemble, ces trois substances forment ce qu’on appelle la charge. La charge est ajoutée au sommet du haut-fourneau et l’air chaud est soufflé dans le four par le bas. Plusieurs réactions chimiques se produisent simultanément dans le haut-fourneau. Examinons chacune de ces réactions afin de mieux comprendre le procédé d’extraction du fer.
Le coke est une substance qui contient presque 100 pour cent de carbone pur. Le carbone du coke réagit avec l’air chaud pour produire du dioxyde de carbone. Cette réaction est extrêmement exothermique et libère beaucoup d’énergie sous forme de chaleur. Le dioxyde de carbone gazeux peut réagir avec du coke supplémentaire pour produire du monoxyde de carbone. Le monoxyde de carbone gazeux agit comme un agent réducteur lors de son passage dans le haut-fourneau, réduisant ainsi l’oxyde de fer présent dans le minerai de fer en fer fondu.
Le calcaire est principalement composé de carbonate de calcium. À l’intérieur du haut-fourneau, le carbonate de calcium se décompose en oxyde de calcium et en dioxyde de carbone. L’oxyde de calcium peut alors réagir avec les impuretés sableuses, qui peuvent être considérées comme du dioxyde de silicium pour produire du silicate de calcium. Le silicate de calcium est le composant principal d’un sous-produit appelé laitier.
Maintenant que nous avons examiné les réactions qui se produisent dans un haut-fourneau, nous devons déterminer laquelle de ces réactions est exothermique et aide à maintenir la température à l’intérieur du four au-dessus de 2000 degrés Celsius. Une réaction exothermique est une réaction qui libère de l’énergie, souvent sous forme de chaleur. Nous pouvons voir que la réaction entre le carbone et l’oxygène libère de l’énergie sous forme de chaleur. Et nous avons dit plus tôt que cette réaction est extrêmement exothermique.
Par conséquent, la réaction à l’intérieur d’un haut-fourneau qui est exothermique et qui aide à maintenir la température à l’intérieur du four au-dessus de 2000 degrés Celsius est le choix de réponse (E), C plus O2 réagissent pour produire CO2.