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“雪龙”破冰 极地救援 化学原创专题 原创撰文 王甫永 背景 2013年12月24日，隶属俄罗斯远东地区水文气象研究院的考察船绍卡利斯基院士号于南极被困，中国派出雪龙号，与其余两艘破冰船前往营救。截至12月29日，雪龙号已驶至附近，但因冰层太厚，暂时无法靠近，仍然无法救出被困人员正等待最后一艘船只极光号协助救援。2014年1月2日，中国雪龙号成功营救俄罗斯52名被困南极乘客。1月3日，在撤离密集浮冰区时自身被“冻”住…“雪龙”及船上101名人员被困。 2014年元月7日，期盼已久的西风终于吹到了“雪龙号”所在的海域，久违的阳光也照耀到了白色冰面上。“雪龙号”抓住了短暂的有利天气窗口，经过十几个小时努力，终于在北京时间昨天下午5点50分，驶出了厚重的密集浮冰区，胜利突围。 一、优质钢板 耐寒破冰 素材呈现 “雪龙”号考察船是中国最大的极地考察船，也是中国唯一能在极地破冰前行的船只。雪龙号破冰船船体用E级钢板制作，耐寒，即使在零下40℃的严寒气候条件下，也不会变形，能以1.5节航速连续冲破1.2米厚的冰层（含0.2米雪），技术性能先进，属国际领先水平，也是中国进行极区科学考察的唯一的一艘功能齐全的破冰船。 学以致用 1. 合金钢是建造船体的主体材料。钢板的性能与其化学成分有关，碳含量越高，钢的强度大，但韧性、塑性和焊接性能越差，加入锰可提高钢的韧性，降低韧脆转变温度，另外钢中的硫、磷对船体结构用钢十分有害，直接影响韧性、塑性。因此炼钢主要有以下几个过程： （1）氧化造渣。高温下，用氧化剂把生铁里过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去，主要反应有2Fe＋O22FeO，2FeO＋SiSiO2＋2Fe，FeO＋MnFe＋MnO， FeO＋CCO＋Fe， 生成的二氧化硅、氧化锰与造渣材料生石灰相互作用成为炉渣。（2）去硫、磷 FeS+CaO＝FeO+CaS 2P+5FeO+3CaO＝5Fe+Ca3(PO4)2 （3）脱氧，调整硅、锰含量，2FeO+Si＝SiO2+2Fe ，3FeO+2Al＝3Fe+Al2O3 ，FeO+Mn＝Fe+MnO 生成的二氧化硅等大部分形成炉渣而除去，部分的硅、锰等留在钢里以调整钢的成分。 I：下面是氧气顶吹转炉炼钢示意图： 回答下列问题： ⑴炼钢主要原料有铁水、 、 、 。 ⑵炼钢不像炼铁需燃料，为什么？ 。 ⑶写出二氧化硅形成炉渣的反应 。 ⑷氧化造渣、脱氧都发生2FeO+Si＝SiO2+2Fe，目的是否相同，请说明。 。 ⑸小炼钢厂技术力量薄弱，从炉顶产生大量的棕色烟气，形成污染，该棕色烟气主要含 （填2种物质），为了充分利用能源、原料、降低污染，请你说出利用该烟气的两种方法 。 Ⅱ：⑴锰元素在周期表中的位置是 。 ⑵钢焊接前用盐酸溶液处理表面，其化学方程式为 。焊接过程中使用的保护气为 (填化学式)。 【答案】I：⑴氧气、适量的造渣材料（如生石灰等）、脱氧剂。 ⑵依靠熔融铁水中的杂质等被氧气氧化所放出的热量，不需要燃料 ⑶SiO2+CaO CaSiO3 ⑷目的不同，氧化造渣是降低硅、锰含量，脱氧是利用硅、锰的还原性去除O并硅、锰调整含量 ⑸该棕色烟气主要含Fe2O3（过量的氧气与铁反应而来）、CO，其中的CO可回收作燃料，Fe2O3可炼铁，热量可供暖等。 Ⅱ：⑴第四周期， ⅦB⑵Fe2O3+6HCl=2 FeCl3+3H2O，N2或氩气 2、⑴高炉炼铁的原料是 、焦炭、石灰石、 。 ⑵焦炭的作用有2点： 、 。 ⑶石灰石的作用 。 【答案】⑴铁矿石、氧气或空气⑵与氧气反应提供热量、生成CO作炼铁的还原剂⑶除去铁矿石中的脉石（SiO2） OH－结合为H2O。 3、据中国极地研究中心党委书记袁绍宏介绍，由于长期在南北极特殊环境下高强度使用，“雪龙”号的动力系统、甲板机械等设备出现腐蚀、磨损和老化现象，安全性能有所下降，成为影响船舶安全的隐患。据了解，按照国际海事组织规定，“雪龙”号极地考察船在这次改造中更换了主机，改烧轻质油。动力系统改造更换了三台发电机，这相当于船的“心脏”全换了。除此之外，“雪龙”号考察船还加装了压载水处理装置，避免携带外来生物；升级船载海事卫星，大幅提高上网速度；并更换了4台吊车便利装卸等。 ⑴船体在海水中发生的电化学腐蚀主要为吸氧腐蚀，其负极反应方程式为