Cuestionario de Industria Metalúrgica

1. Mencione tres ejemplos de metales de importancia económica.Plata, Hierro y Mercurio.

2. ¿Cuáles son las propiedades físicas más importantes de los metales, desde el punto de vista de sus usos y aplicaciones?Son dúctiles, maleables y tienen alta conductibilidad eléctrica.

3. Defina los conceptos de maleabilidad y ductibilidad en los metales.La maleabilidad es la propiedad de los metales que les permite extenderse en láminas.La ductibilidad es la propiedad que poseen los metales para ser estirados hasta formar alambre, moldeados y formados.

4. Mencione tres propiedades químicas características de los metales.Cuando se ponen en contacto dos metales forman una aleación, reaccionan con oxígeno formando óxidos básicos, ceden sus electrones externos para formar cationes.

5. De acuerdo a la serie electromotriz de los metales, en caso de que se lleve a cabo la reacción, escribe los productos. FeCl2+ Zn Zn Cl2 + Fe H20 +Cu H20 +Cu NÍC12 + Sr

6. ¿Qué es y para que sirve la Serie electroquímica de los metales?Es un resumen de las reacciones de desplazamiento que pueden llevarse a cabo.Este tipo de reacciones se utiliza para la industria metalúrgica, ya que se utiliza un metal barato para obtener uno con mayor precio

7. Con respecto a su actividad química, que metales se encuentran en estado nativo, cuales en yacimientos sólidos en la capa terrestre y cuales como compuestos disueltos en el mar.Los metales que se encuentran en estado nativo son: el cobre, la plata, el mercurio, el platino y el oro.

En la corteza terrestre (parte sólida), sólo se encuentran compuestos de metales no solubles en agua.

8. ¿Cómo se define metalurgia?Es la ciencia de extraer metales a partir de sus minerales

9. ¿En que consisten los procesos de: Pirometalúrgia, Hidrometalúrgia y electrometalurgia para la obtención de metales a partir de sus minerales?.Pirometalúrgia: Es la utilización del calor para convertir el mineral primeramente a un óxido (tostación) y posteriormente al metal deseado (reducción).

Hidrometalúrgia: Separación selectiva de un mineral o grupo de minerales mediante un proceso químico acuoso.

10. ¿En qué consiste el proceso de concentración de mineral?Es un proceso físico, es la parte inicial de la obtención del metal y consiste en la separación del mineral de otros materiales que lo acompañan y que deben de ser desechados.

11. Mencione y describa brevemente en que consisten los procesos de concentración de minerales.La concentración del mineral se puede hacer por:*Separación a mano*Separación magnética*Separación por medio de diferencias de densidad*Flotación con aceite

12. Mencione los tres principios en que se basa el proceso de concentración de minerales por flotación.1.- Para que el método de flotación funcione las partículas del mineral deben ser hidrofóbicas.2.- Los agentes de flotación se adsorben en la superficie del mineral, evitando que se humedezca.3.- Las moléculas del agente de flotación tienen un extremo no polar que se une a la superficie del mineral y el extremo polar es el que interactúa con el agua.

13. En la pirometalurgia del hierro. ¿Explique en que consiste la tostación de minerales y la reducción reacción en la que se obtiene el hierro metálico?La tostación no se lleva a cabo debido a que el mineral ya es un óxido.

El óxido de Fe con impurezas se mete a un alto horno junto con coque (CaCO3) y aire (O2 y N ), se libera CO, CO2 , NO y sale el Fe impuro.

14. En la pirometalúrgia del hierro, describa ¿Qué es un alto horno?, ¿Qué función metalúrgica cumple y como es su operación?Es un reactor químico donde se lleva a cabo la reducción del óxido, su función es reducir el óxido a metal

15. Por medio de ecuaciones químicas explique como se forma monóxido de carbono e Hidrógeno en el interior del alto horno.

C(s) + O2(g) CO2(g) C(s) + CO2(g) 2 CO(g) , sumándolas 2C(s) + O2(g) 2CO (g)

C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g)

16. Las siguientes son las ecuaciones de reducción de los diferentes óxidos de hierro:

FeO + CO Fe + CO2

Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2

Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2

Escriba los coeficientes en reactivos y productos para balancear las ecuaciones.

17. ¿Qué es y como se obtiene el hierro esponja?El hierro esponja es la reducción de un óxido en estado sólido elevando su temperatura pero sin llegar a la de fusión.Se obtiene agregando gas natural (gas de síntesis) al mineral de hierro (óxido de hierro).

18. En el convertidor Bessemer, explique como se eliminan:a. Las impurezas metálicasb. El carbón y el azufrec. El fósforo

19. Describa las etapas en que consiste la hidrometalúrgia del oro nativo. * Disolución del oro con Cianuro de Sodio. * Separación de la ganga mediante filtración. * Precipitación de impurezas metálicas como hidróxidos * Precipitación del oro utilizando Zinc * Eliminación del exceso de Zinc calentando en presencia de oxígeno. * Refinación del oro utilizando bórax.

20. En la hidrometalúrgia del hierro ¿Cómo se eliminan las impurezas metálicas?

21. ¿Qué metalúrgias se combinan para la obtención de aluminio?La Hidrometalúrgia y la Electrometalúrgia.

22. En la metalúrgia del aluminio, describa en que consiste el proceso Bayer.El mineral más adecuado para obtener el Al es la bauxita Al2O3

.xH2O. Para eliminar las impurezas de Fe y SiO2, el mineral se muele y pulveriza, Y se hierve en solución acuosa concentrada de NaOH al 30% entre 150 y 230 °C Obteniéndose:

Al2O3.H2O(s) + 6H2O (l) + 2OH-(ac) 2 Al(H2O)2(OH)4

-(ac)

23. Describa en que consiste el proceso Hall para la obtención de aluminio metálico.Es una electrometalurgia en la cual se realiza la electrólisis del óxido.

24. Escriba las ecuaciones para la obtención electrolítica del aluminio.2Al2O3(l) 4Al3+ + 6O2-

Ánodo 3 C(s) + 6O2- 3 CO2(g) + 12e- Cátodo 4 Al3+ + 12e- 4 Al (s)

25. Explique cuál es la función de la criolita y de los electrodos de carbón en la fase de electrometalurgia del aluminio.

La criolita sirve para disolver y ionizar al óxido de aluminio.Los electrodos sirven para hacer reaccionar al aluminio con los iones óxido, producir dióxido de carbono y dejar iones libres.

26. En la metalúrgia del cobre, explique brevemente las ventajas del proceso hidrometalúrgico sobre el pirometalúrgico, cuando el mineral es pirita de cobre.

La reacción mediante la cual se obtiene Cu usando métodos pirometalurgicos genera algunos problemas como: gasto energético muy alto para producir la reacción, gran cantidad de escoria de Fe como óxido,Producción de SO2(g) que se descarga a la atmosfera causando contaminación ambiental.El método hidrometalurgico implica la oxidación en medio acuoso de la calcopirita CuFeS2, después de que ha sido concentrada por flotación. El mineral finamente dividido se suspende en una solución acuosa de ácido sulfúrico en presencia de oxígeno, donde tiene lugar la oxidación de la calcopirita.La solución resultante se sujeta a una electrólisis para obtener cobre metálico, la solución remanente es ácido sulfúrico el cual se vuelve a reciclar al sistema.

27. Describa el funcionamiento de la refinación electrolítica del cobre. Los ánodos son de cobre bruto y los cátodos son de cobre puro, la solución electrolítica es sulfato de cobre CuSO4(ac). Al conectar la celda a un voltaje, el cobre del ánodo se oxida y el Cu2+

de la solución se reduce en el catodo

28. Describa en que consiste la electrometalúrgia utilizada para obtener sodio a partir de cloruro de sodio.

El medio electrolitico donde fluye la corriente eléctrica es el cloruro de sodio fundido, el cual se ioniza como se muestra a continuacióncual se ioniza como se muestra a continuación:

NaCl (l) Na1+(solv) + Cl1- (solv)

Para disminuir el punto de fusión del medio se agrega CaCl2 (de 804 °Cdisminuye a 600°C)Se evita el contacto del Cl2 y el Na, también no se permite el O2

29. Escriba las reacciones que se llevan a cabo en el ánodo y y en el cátodo de la electrolisis del cloruro de sodio fundido.

Ánodo 2Cl1- (solv) – 2e- 2Cl0(solv) Cl2(g) Cátodo 2Na1+(solv) + 2e- 2Na(l)

30.Mediante un esquema muestre la celda en donde se lleva a cabo la electrólisis del cloruro de sodio fundido, indicando como se evita que se vuelvan a combinar el sodio y el cloro obtenidos.