MOST COMMON QUESTIONS

METALLURGY-II

1MARK QUESTIONS

1. Name the process used for desilverisation of lead • Ans: Parke’s process  

 2. Write the reaction which occurs in the zone of combustion of blast furnace during the 

extraction of iron   

ANS:       CO2 (g)+ C(s)      2CO(g)‐163kJ 

    This reaction is endothermic. Therefore the temperature decreases gradually from    bottom(15000C) towards the top(4000C)   

     3. Write the equation for the chemical reaction taking place at 600oC  in the extraction of 

iron by blast furnace.   • Coke produces “CO” which acts as reducing agent  Fe2O3 +3CO     2Fe +3CO2 

               4.    Define partition coefficient 

Ans: “At a constant temperature, a solute distribute itself between two immiscible solvents in 

such a way that the ratio of its concentration in two solvents is a constant”(distribution ratio or partition co‐efficient)  

 For example; Silver is 300 times more soluble in molten zinc than in molten lead at 800oC          

3001

300 leadmolten in silver ofConc.

cmolten Zinin silver of Conc. efficient -copartition ===

2 MARKS QUESTIONS

1.Metal oxides are unstable at high temperature. Explain using Ellingham diagram 

OR  

7.Draw Ellingham diagram for the formation of  HgO. With the help of Ellingham diagram suggest a method for the reduction of HgO          

• Ans: Change in std.free energy change  v/s Temperature curves  for the oxidation of Ag & Hg crosses zero line & their change in std. free energy become +ve even at lower temperature  

• So these oxides become unstable & readily decompose on heating  

•  

2.What is the function of lime stone and coke in the smelting of haematite? 

• Ans: Lime stone(CaCO3 )decomposes to CaO which acts as “flux 

• CaCO3         CaO + CO2 

         CaO +   SiO2          CaSiO3  

        (flux)    (gangue)          (slag)  

• Coke produces “CO” which acts as reducing agent  Fe2O3 +3CO       2Fe +3CO2 

3.With the help of Ellingham diagrams explain why aluminium is used as reducing agent in the manufacture of chromium from chromic oxide. 

•   

• Ans: Std. Change in free energy value for the formation of Al2O3 is always less than that of Cr2O3. 

• Al2O3 is more stable  

• Hence “Al” is used to reduce Cr2O3(Chromic oxide) 

• This process is called “Goldschmidt alumino thermic” process   

               Cr2O3+2Al  Al2O3 +2Cr 

 

 4. Give the composition of the following   a) Limonite b) Magnetite  

• Ans: Magnetite‐ Fe3O4  

• Limonite ‐2Fe2O3.3H2O 

 

 

 

5. With the help of Ellingham diagrams explain why carbon monoxide acts  as reducing agent in the production of cast iron from haematite 

• Ans: Below 7100C, std.change in free energy for the formation of Fe2O3 is more than that of formation of CO2 form “CO”. Therefore “CO” is better reducing agent for Fe2O3 below 7100C. 

          Fe2O3 +3CO      2Fe +3CO2 

 

 

• Above 7100C, the std .change in free energy value for the formation of Fe2O3 is more than that of CO formation from Carbon(Coke) 

• Hence above 7100C, coke (carbon ) is better reducing agent for Fe2O3. 

              Fe2O3 +3C       2Fe +3CO 

 

 

 

 

3 OR 4 MARKS QUESTIONS

1.Draw a neat labeled diagram of blast furnace used in the extraction of cast iron .Give the  chemical reactions that take place in the different zones of the furnace   

Ans: Important Minerals of Iron  

• Haematite ‐Fe2O3    

• Magnetite‐ Fe3O4  

• Limonite ‐2Fe2O3.3H2O 

• Siderite ‐FeCO3  

• Iron Pyrites‐ FeS2  

1.CONCENTRATION 

• Haematite ore is concentrated by washing with a current of water 

• The concentrated ore is subjected to “calcination” 

• Volatile impurities are removed. 

• If there is any traces FeO, it is oxidised to Fe2O3. 

• The ore become porous.  

 

 

 

 

 

 

 

 

2. SMELTING 

 

A mixture of haematite Ore +lime stone+ Coke (8:1:4) is introduced in to a tall cylindrical blast furnace by means of cup & double cone at the top of the furnace. 

The widest portion of the furnace is called as “Boshes” 

Hot air is blasted into the furnace just below the boshes using “tuyers” 

I. Zone of combustion (15000C) 

 C (S)+ O2(g)      CO2(g)+406kJ 

Due to this exothermic reaction, the temperature raises to 15000C at the combustion zone. 

• As the CO2 raises up the furnace,coke combines with CO2 to form CO  

• CO2 (g)+ C(s)      2CO(g)‐163kJ 

• This reaction is endothermic. Therefore the temperature decreases gradually from bottom(15000C) towards the top(4000C)   

 

II.Zone of reduction (below 7100C OR at 6000C ) 

• At about 6000C, Fe2O3 is reduced by “CO” to give spongy iron 

• Fe2O3 +3CO             2Fe +3CO2 

• Spongy iron collects at the bottom of the furnace called pig iron or “cast iron” 

         III.Zone of slag formation: (at 9000C) 

         CaCO3       CaO + CO2 

       CaO +   SiO2           CaSiO3                                                                                                                                              

(flux)    (gangue)        (slag) 

2. Describe the Parkes process for desilverisation of argentiferrous lead  

Ans: Parke’s process is based on the following facts(Principle):   *Argentiferrous lead contains up to 2% silver 

* Molten zinc & molten lead can become immiscible liquid mixture 

* According to distribution law at 8000C ,Silver 300 times more soluble in the “ molten Zn” layer compared to that of molten lead  

* Zn‐Ag alloy solidifies more readily compared to that of molten lead ,when cooled.  

 

 

 

PROCESS; 

• Argentiferrous lead is melted to 800oC.It is mixed with molten zinc 

• As silver 300 times more soluble in molten zinc ,most of the “Ag” moves in to the “Zn” layer. 

• On cooling ,the upper “Zn‐Ag” alloy solidifies first. It is skimmed off. 

• The “Zn‐Ag” alloy is distilled in retort to separate zinc from silver 

• The traces of lead impurity is removed by “Cupellation”  

 

INDUSTRIAL IMPORTANT COMPOUNDS

1MARK QUESTIONS

1.Name the catalyst used in the Contact process   

ANS: V2O5 

2. Name the gas liberated at anode during the manufacture of caustic soda using Nelson cell  

 ANS: Cl2      

3. Name the chromium compound formed when K2Cr2O7 solution is treated with KOH 

Ans: potassium chromate 

4. How does con.H2SO4 react with PCl5? 

• H2SO4 + PCl5                 SO3H‐Cl   +  POCl3 + HCl  

chlorosulphonic acid is formed 

• H2SO4 + 2PCl5               SO2Cl2   + 2POCl3 +2HCl 

With excess of PCl5 ,sulphuryl chloride  is formed 

 

 

 

5. Write the molecular formula of Chromyl chloride 

 

         CrO2Cl2 

 

2 MARKS QUESTIONS

1.How does conc.H2SO4 react with oxalic acid crystals ? Give equation  

Ans: H2C2O4 +Conc.H2SO4      CO + CO2+[H2SO4.H2O]  

      Oxalic acid undergoes dehydration  

2.H2S can not be dried with conH2SO4. Give reason   

• Conc.H2SO4 oxidizes H2S to S 

• H2S +ConH2SO4                  SO2 +2H2O +S 

 

3. How does conc.H2SO4 react with formic acid ? Give equation   

Ans: formic acid undergo dehydration  

HCOOH Con.H2SO4        CO + [H2SO4.H2O]  

4. .How does conc.H2SO4 react with a mixture of NaCl and K2Cr2O7 crystals ? Give equation  

  Ans: K2Cr2O7 +4 KCl +6H2SO4     6KHSO4+2CrO2Cl2 +3H2O 

        When a mixture of potassium dichromate crystals and a water soluble chloride is heated with Con.sulphuric acid, red vapours of chromyl chloride is evolved  

  

3 OR 4 MARKS QUESTIONS

1.How ammonia is manufactured by Haber’s process ? 

• ANS: Haber’s process involves the direct combination of N2 & H2 

  N2+ 3H2         2NH3 + Heat 

• According to Le Chatelier’s principle ,The following favorable conditions give better yield of ammonia;    

• i)Finely divided “Fe”  catalyst     ii)a promoter like Mo or K2O or Al2O3. 

           iii)a moderate temperature of 773K (5000C)  iv)A high pressure of 200atm   

 

 

Step‐I; Compression;A mixture of N2&H2 in the ratio of 1:3 by volume is compressed to a pressure of 200 atm  

Step‐II: Conversion;*The compressed gaseous mixture is passed over heated “Fe‐catalyst” in presence of “Mo” as promoter 

*The catalytic converter is maintained at 450‐5000C 

*Only about 15‐20% of the mixture is converted in to  ammonia                                                                       N2+ 3H2     2NH3+Heat 

STEP‐III COOLING; 

• The gaseous mixture is passed through cooling pipes. Only NH3 liquefies 

Step‐IV: Recycling 

• The unreacted gases are collected & recycled 

• NH3 gas is dried over CaO to get liquor ammonia  

 

2. Describe the manufacture of sodium hydroxide (caustic soda) using Nelson cell.  

Principle: 

NaCl      Na+ + Cl‐           :     H2O            H+ + OH‐ 

•  A solution of sodium chloride in water contains Na+, Cl‐, H+ and OH‐  

• During electrolysis, only H+ ion reduced to H2 at  

  cathode .Similarly only Cl‐ is oxidized to Cl2 at anode 

• The solution become richer in Na+ & OH‐ ions 

PROCESS; 

Nelson cell consists of a rectangular steel tank. A perforated U‐tube is suspended in the tank. It  is made to act as Cathode. 

• The steel U‐tube is lined inside with asbestos which act as diaphragm  

•  A saturated solution of NaCl in water (Brine) is taken in the cell. 

• A graphite rod dipped in the solution is made to act as Anode 

• At Cathode;(Reduction)    2H+ +2e‐       H2 

• * At anode :(Oxidation)  2Cl‐         2e‐ + Cl2 

• The  solution becomes richer in NaOH.It collects in the catch basin at the bottom 

• The steam is circulated ,to keep the electrolyte warm & to keep the pores clean and clear 

• Purification: The 98% pure NaOH is further purified by dissolving in alcohol  

 

3. How is pure K2Cr2O7 manufactured from chromite ore? 

ANS: Step‐I:Concentration of Chromite ore ;  

• Chromite ore(FeoCr2O3 or FeCr2O4)  

 is concentrated by Gravity separation method. 

Step‐II:Roasting of concentrated ore’. 

• The concentrated ore is roasted  with Na2CO3 in a reverberatory furnace in presence of excess of air to obtain  Sodium chromate (Na2CrO4) 

          4FeO.Cr2O3 +8Na2CO3 + 7O2           8Na2CrO4 +2Fe2O3 +8CO2 

•  Na2CrO4 is treated with calculated amount of conc.H2SO4  to get sodium dichromate (Na2Cr2O7)  

• 2Na2CrO4 +H2SO4             Na2Cr2O7 +Na2SO4 + H2O 

• The less soluble Na2SO4  crystals are removed by filtration.   

• Hot & concentrated solution of Na2Cr2O7 is treated with calculated amount of KCl  

• Na2Cr2O7 +KCl           K2Cr2O7 +2Na  

• The solution is concentrated ,less soluble K2Cr2O7 separates out. The crystals are removed by filtration.  

 

4. How  is con H2SO4 is manufactured by Contact process?  

•      SO2(g)+O2 (g)          2SO3(g)  + 188kj 

• According to Le Chatelier’s principle, the  following favorable conditions are maintained; 

• i)Catalyst like V2O5 or  

         Platinized asbestos or Fe2O3. 

• ii)Temperature=723K or 5000C 

• iii)Pressure ;2 to 3 atm  

 

 

46jagadeeshaiah@gmail.com, 9741123468

 

  

  Mixture of SO2 & O2 is purified by passing through a series of Chambers; 

• 1)Dust chamber: Steam is passed. Steam condenses on the dust particles which settle at the bottom 

• 2)Cooler: The hot gases are cooled  by passing through cooling pipes 

• 3)Scrubber: Water is sprayed from the top of the tower. Water soluble impurities are removed.  

• 5)Drier: The gaseous mixture is dried by spraying  Con.H2SO4. 

• 6)Arsenic purifier: As2O3 impurity is removed by using Fe(OH)3 ppt. 

• 7)Tyndall box: Pure & dry gas is passed through a  “Tyndall box” to detect the presence of colloidal impurities  

CONVERSION: 

• The gaseous mixture is pre‐heated to 3000C & passed in to the converter. 

• The converter is packed with “V2O5” or “Pt” catalyst & maintained at 5000C. 

• 2SO2(g)+O2(g)           2SO3(g)+188kj 

• SO3 gas is absorbed by using Con.H2SO4  (98%) in the absorption tower to get OLEUM or Fuming sulphuric acid. 

• SO3 + H2SO4                H2S2O7 

Oleum is carefully  diluted with calculated amount of water to obtain 98% H2SO4. 

• H2S2O7 + H2O          2H2SO4.  

 

D-BLOCK ELEMENTS

1 MARK & 2 MARKS QUESTIONS

1.Mention two reasons for the formation of co‐ordination compounds by transition metals (2m) 

Ans:a)Presence of vacant d‐orbitals  

b)High charge /size ratio i.e high polarization power 

 

2.Why are transition elements &their compounds good catalyst? Explain     (2m) 

Ans:  a)They exhibit variable oxidation states 

b)Presence of vacant d‐orbitals using which unstable intermediate compounds can be formed which decompose giving products 

c)In their finely divided form they can produce large surface area for adsorption  

3.Which among Cu+ &Cu+2 salts is coloured?   (1m) 

• Ans: Cu2+ is paramagnetic & coloured, because it has unpaired electron 

  E.C of Cu2+ :[Ar]3d9 4s0  ‐  one unpaired electron  

   E.C of Cu+ :[Ar]3d10 4s0   ‐  No unpaired electron  

4.Among Sc3+(Z=21) &Cr3+(Z=24),which is coloured. Why?      (2m) 

Ans: E.C of Sc3+ is [Ar]3d0 

  In Sc3+,there are no unpaired electron. Therefore it is colourless  

• E.C of Cr3+ is [Ar]3d3 4s0 

  There are three unpaired electrons in 3d‐ orbitals. Hence it should be paramagnetic &   coloured  

7.Name the transition metal  in 3d series which shows maximum oxidation state  (1m) 

• Ans: Manganese(Mn) shows maximum oxidation state of +7 

  K+1 Mn+7O4‐2 

8.Why Fe3+ ion is more stable than Fe2+ion? 

Ans:Presence of half filled d‐orbitals  

        OR 

• Smaller the size higher the stability  

        OR 

• Higher the oxidation state ,more is the stability