A) Le fer est un élément oxydable:
E° O2 / H2O = 1,23 V
E° Fe3+ / Fe2+ = 0,77 V
E° Fe2+/Fe = - 0,44 V
En appliquant la règle d'évolution du gamma, on voit que le fer se présente sous forme d'oxyde de fer (III).
B) On le rencontre aussi sous forme de sulfures dans les pyrites: FeS
Dans ce cas, on le calcine pour retrouver l'oxyde de fer Fe2O3
La préparation du fer métal est une réduction.
Le choix du réducteur est contraint par l'économie de marché.
C) Le réducteur le plus propre (mais pas le meilleur marché) est H2. Ecologiquement il semble sans reproche mais tout dépend du procédé qui a produit H2 ...
Le plus utilisé est le carbone mais on rejette dans l'environnement le CO2 formé selon l'équation:
Fe2O3 + 1,5 C -->2 Fe + 1,5 CO2
D) En se basant sur l'équation (C) on constate que pour produire 2MFe = 112 g on lache dans l'atmosphère 1,5MCO2 = 66 g de CO2.
La production mondiale se compte en centaine de millions de tonnes de fer (ou d'acier) chaque année.
Pratiquement, il s'agit d'une industrie lourde.
Le réducteur est du charbon qui a été chauffé pour en faire partir les molécules organiques: c'est du carbone presque pur, devenu poreux (un peu comme du charbon de bois utilisé avant le XIX° siècle: C'est le COKE.
La réduction a lieu vers 1800°C dans des Haut-fourneaux de plus de 50m de hauteur. Nécessitant beaucoup de main d'oeuvre, ils ont pratiquement disparu de France au cours des années 1970 pour des raisons de prix de revient.
Ce qui sort du Haut-fourneau c'est de la fonte: contenant 4% de Carbone , ce produit a de mauvaises propriétés mécaniques. On passe à l'acier dans l'opération de conversion qui élimine les éléments P et Si ainsi que la grande partie de C. L'acier est un mélange de fer et de C avec une teneur de moins de 1% en C.
Les produits finis (tôles, barres, rails, ...) sont élaborés dans des trains de laminages.
