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Chemie

Der Hochofen: Roheisen gewinnen

Im Hochofen wird Eisenoxid mit Koks reduziert. Es entsteht flüssiges Roheisen.

  • ca. 12 Minuten
  • Klasse 8
  • Niveau: Standard

Das lernst du heute

  • Ich kann den Hochofen beschreiben.
  • Ich kann die wichtigsten Reaktionen nennen.
  • Ich kann Roheisen und Schlacke unterscheiden.

Das brauchst du schon: Vielleicht hilft dir zuerst diese Lektion: Vom Erz zum Metall

Der Hochofen ist ein hoher Schachtofen aus feuerfestem Mauerwerk. Man füllt ihn von oben abwechselnd mit Eisenerz und Koks, dazu kommen Zuschläge wie Kalk. Koks ist fast reiner Kohlenstoff aus Steinkohle. Von unten bläst man heiße Luft ein, den Heißwind. Der Koks verbrennt mit dem Sauerstoff der Luft: Kohlenstoff + Sauerstoff → Kohlenstoffdioxid. Dabei wird es sehr heiß. Das Kohlenstoffdioxid reagiert weiter mit glühendem Koks zu Kohlenstoffmonooxid: CO₂ + C → 2 CO. Kohlenstoffmonooxid ist das eigentliche Reduktionsmittel. Es entzieht dem Eisenoxid den Sauerstoff: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂. Das Eisen wird flüssig und sammelt sich unten im Ofen. Man nennt es Roheisen. Es enthält noch etwa 4 % Kohlenstoff und ist deshalb spröde. Auf dem Roheisen schwimmt die Schlacke. Sie entsteht aus dem tauben Gestein und dem Kalk. Roheisen und Schlacke werden getrennt abgelassen. Das alles ist eine große Industrieanlage. Es ist nichts zum Nachmachen.

StoffRolle im Hochofen
Eisenerz (Eisenoxid)liefert das Eisen
KoksBrennstoff und Quelle des Reduktionsmittels
Heißwindliefert Sauerstoff
Kalkbindet taubes Gestein zu Schlacke
KohlenstoffmonooxidReduktionsmittel
RoheisenProdukt, spröde
SchlackeNebenprodukt

Die Reaktion im Hochofen lesen: Fe₂O₃ + 3 CO → 2 Fe + 3 CO₂

  1. Eisenoxid gibt Sauerstoff ab: Reduktion.
  2. Kohlenstoffmonooxid nimmt Sauerstoff auf und wird zu Kohlenstoffdioxid: Oxidation.
  3. Atome zählen: links 2 Fe, 3 C, 6 O. Rechts 2 Fe, 3 C, 6 O.
  4. Es ist eine Redoxreaktion. Eisen entsteht.

Ich verstehe das noch nicht

Such dir aus, was dir hilft.

Noch einfacher erklärt

Oben kommen Erz und Koks hinein.

Unten bläst heiße Luft.

Unten fließt Roheisen heraus.

Ein Beispiel

Beispiel

Wie ein riesiger Grill, in den man Material von oben einfüllt und unten das Ergebnis ablässt.

Schritt für Schritt

Wir folgen dem Eisen.

  1. Nenne, was oben eingefüllt wird.
  2. Nenne, was von unten eingeblasen wird.
  3. Nenne das Reduktionsmittel.
  4. Nenne die zwei Produkte unten.

Mit einem Bild erklärt

Oben hineinUnten hineinUnten heraus
Erz, Koks, KalkHeißwindRoheisen, Schlacke

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Ausprobieren

Jetzt zusammen

Wir lösen die Aufgabe gemeinsam. Nutze die Hilfen, wenn du sie brauchst.

Was ist im Hochofen das eigentliche Reduktionsmittel?
Zeig mir den ersten Schritt

Welches Gas entzieht dem Eisenoxid den Sauerstoff?

Lösung ansehen

Lösung: Kohlenstoffmonooxid

Üben

Jetzt du

Jetzt probierst du es allein.

Was schwimmt auf dem flüssigen Roheisen?
Zeig mir den ersten Schritt

Was entsteht aus taubem Gestein und Kalk?

Lösung ansehen

Lösung: Die Schlacke

Tipp: Der Hochofen hat zwei Aufgaben: Er liefert Hitze und das Reduktionsmittel Kohlenstoffmonooxid.

Merksatz: Im Hochofen wird Eisenoxid durch Kohlenstoffmonooxid zu Roheisen reduziert.

Typischer Fehler: Viele denken, das Eisen werde im Hochofen nur geschmolzen. Es wird chemisch aus dem Oxid gewonnen.

Prüfen

Mini-Quiz

4 kurze Fragen, ohne Noten. Bei jeder Frage kannst du dir die Lösung ansehen.

Frage 1 Wie heißt das Produkt aus dem Hochofen?
Lösung ansehen

Lösung: Roheisen

Frage 2 Roheisen ist spröde, weil es noch viel Kohlenstoff enthält.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt

Frage 3 Was wird von unten in den Hochofen geblasen?
Lösung ansehen

Lösung: Heiße Luft

Frage 4 Im Hochofen wird das Eisen nur geschmolzen.
Lösung ansehen

Lösung: Stimmt nicht

Geschafft

Hochofen: Erz, Koks und Kalk von oben, Heißwind von unten. Koks → Kohlenstoffmonooxid → reduziert Fe₂O₃ zu Roheisen. Schlacke schwimmt oben. Roheisen enthält etwa 4 % Kohlenstoff und ist spröde.

Zum Schluss

Kannst du das schon?

Hake ab, was du schon kannst. Was noch fehlt, schaust du dir einfach noch einmal an.

Zum Ausdrucken

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Kurz erklärt, 45 Aufgaben in drei Stufen und alle Lösungen. Kostenlos.

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