Bài 1 (trang 208 sgk Hóa 12 nâng cao): Hãy ghép mỗi chữ cái ở cột trái với mỗi số ở cột phải sao cho phù hợp
| A. Cacbon | 1. Là nguyên tố kim loại |
| B. Thép | 2. Là nguyên tố phi kim. |
| C. Sắt | 3. Là hợp kim sắt – cacbon (0.01 – 2%). |
| D. Xementit | 4. Là hợp kim sắt- cacbon(2-5%) |
| E. Gang | 5. Là quặng hematit nâu. |
| 6. là hợp chất của sắt và cacbon. |
Lời giải:
A – 2
B – 3
C – l
D – 6
E – 4
Bài 2 (trang 208 sgk Hóa 12 nâng cao): Hãy cho biết thành phần các nguyên tố và ứng dụng của:
a. Gang và thép.
b. Gang xám và gang trắng.
c. Thép thường và thép đặc biệt.
Lời giải:
Gang và thép
Gang là hợp kim của sắt với cacbon (2-5%) và một số nguyên tố khác như Si (1 -4%), Mn (0,3-5%), P (0,1 -2%), S (0,01 -1 %).
Gang trắng được dùng để luyện thép. Gang xám được dùng đế đúc các bộ phận của máy, ống dẫn nước, hàng rào, cánh cửa.vv…
Thép là hợp kim của sắt với cacbon (0,01-2%) với một lượng rất nhỏ Si, Mn.
Bài 3 (trang 208 sgk Hóa 12 nâng cao): Hãy cho biết:
a. Nguyên tắc sản xuất gang và nguyên tắc sản xuất thép.
b. Những nguyên liệu sản xuất gang và sản xuất thép.
c. Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện gang và luyện thép.
Lời giải:
a. Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng CO khử oxit sất thành sất theo từng giai đoạn:
Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe
Nguyên tắc sản xuất thép: Oxi hóa các tạp chất trong gang.
b. Những nguyên liệu sản xuất gang : Quặng sắt, chất chảy, than cốc
Những nguyên liệu sản xuất thép: Gang trắng hay gang xám. Sắt thép phế liệu, chất chảy là CaO. nhiên liệu là dầu ma dút, khí đốt, khí oxi.
c. Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện gang và luyện thép
Luyện gang
Luyện thép
Bài 4 (trang 208 sgk Hóa 12 nâng cao): Hãy nêu những ưu điểm và nhược điểm chính của 3 phương pháp luyện thép.
Lời giải:
Phương pháp lò thổi oxy
– O2 tinh khiết nén dưới áp suất 10 atm được thổi đều trên bề mặt và trong lòng gang nóng chảy, do vậy oxi đã oxi hóa rất mạnh các tạp chất (Si, C,P,S,…)
– Ngày nay 80% thép được sản suất theo phương pháp này.
– Ưu điểm :Phản ứng trong lò gang tỏa nhiều nhiệt, nâng cao chất lượng thép, thời gian ngắn, sản suất được nhiều thép
– Nhược điểm: không sản suất được thép chất lượng cao
Phương pháp Mac-tanh(lò bằng)
– Nhiên liệu là khí đốt hoặc dầu cùng với không khí và oxi được phun vào phun vào lò để oxy hóa tạp chất trong gang
– Ưu điểm: Có thể bổ sung các nguyên tố trong thép và bổ xung các nguyên tố cần thiết để sản suất ra thép chất lượng cao
– Nhược điểm:Tốn nhiên liệu để đốt lò , từ 5 giờ đến 8 giờ.
Phương pháp lò điện
Nhiệt lượng sinh ra trong lò hồ quang điện giữa các điện cực bằng than chì và gang lỏng tỏa ra nhiệt độ 3000 độ C và dễ điều chỉnh hơn các lò trên.
– Ưu điểm là luyện được thép có các thành phần khó nóng chảy như vonfram, modipden
– Nhược điểm là mỗi mở không lớn, điện năng tiêu thụ cao
Bài 5 (trang 208 sgk Hóa 12 nâng cao): Người ta luyện gang từ quặng Fe3O4 trong lò cao.
a. Viết các phương trình hóa học cho các phản ứng xảy ra.
b. Tính lượng quặng chứa 92,8% Fe3O4 để có 10,0 tấn gang chứa 4% C và một số tạp chất. Giả thiêt hiệu suất của quá trình là 87,5%.
Lời giải:
a) Các ptpu
Fe3O4 + CO to 3FeO + CO2
FeO + CO to Fe + CO2
b) Phản ứng tổng hợp
Trong 10 tấn gang có 96% Fe có 9,6 tấn sắt
Theo pt : cứ 232 gam Fe3O4 tạo ra 3.56 = 168 gam Fe
Vậy để có 9,6 tấn Fe cần lượng Fe3O4 là : 9,6 x 232 : 168 = 13,257 tấn
Hiệu suất phản ứng là 87,5% nên lượng Fe3O4 cần lấy là :
13,257 x 100 : 87,5 = 15,151 tấn
Mà Fe3O4 chỉ chiếm 92,8% khối lượng quặng nên khối lượng quặng cần lấy là:
15,151 x 100 : 92,8 = 16,326 tấn
Bài 6 (trang 208 sgk Hóa 12 nâng cao): a. Viết một số phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi luyện thép từ gang.
b. Cần bao nhiêu muối chứa 80% sắt(III) sunfat để có một lượng sắt bằng lượng sắt trong một tấn quặng hematit chứa 64% Fe2O3 ?
c. Nếu lấy quặng hematit trên đem luyện gang, rồi luyện thép thì từ 10,0 tấn quặng sẽ thu được bao nhiêu tấn thép chứa 0,1% c và các tạp chất. Giả thiết hiệu suất của quá trình là 75%.
Lời giải:
a) Một số phản ứng xảy ra trong quá trình luyện thép từ gang
C + O2 → CO2
4P + 5O2 → 2P2O5
2Mn + O2 → 2MnO
Si + O2 → SiO2
b) Trong 1 tấn quặng hematit chứa 64% Fe2O3 có khối lượng sắt là :
0,64 x 112 : 160 = 0,448 tấn
Trong hợp chất sắt (III) sunfat thì %Fe = 28 x 80 : 100 = 22,4% khối lượng muối
Khối lượng muối cần lấy để có 0,448 tấn sắt là :
mmuối = 0,448 x 100 : 22,4 = 2 tấn
c) Lấy 10 tấn quặng hematit nói trên để luyện gang, rồi luyện thép với hiệu suất 75% thì khối lượng sắt nguyên chất thu được là : 0,448 x 10 x 75 : (1 x 100) = 3,36 tấn
Khối lượng thép ứng với 99,9 %Fe là : 3,36 x 100 : 99,9 = 3,363 tấn