Hóa học 9 Bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thép được THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn hy vọng sẽ là là tài liệu hữu ích giúp các em nắm vững kiến thức bài học và đạt kết quả tốt trong các bài thi, bài kiểm tra trên lớp.
Tóm tắt lý thuyết Hóa học 9 Bài 20
I. HỢP KIM CỦA SẮT
Hợp kim là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim.
1. Gang
Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Si, Mn, S,…
Gang cứng và giòn hơn sắt.
2. Thép
Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.
Thép có nhiều tính chất lí, hóa quý hơn sắt. Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo chi tiết máy, dụng cụ lao động, phướng tiện giao thông…
II. SẢN XUẤT GANG, THÉP
1. Sản xuất gang như thế nào?
a) Nguyên liệu:
Nguyên liệu sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe3O4), quặng hematit (chứa Fe2O3); than cốc (than đã được tinh chế); không khí giàu oxi và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO3,…
b) Nguyên tắc: Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim (lò cao).
c) Quá trình sản xuất gang trong lò cao:
Quặng, than cốc, đá vôi có kích thước vừa phải được đưa vào lò cao qua miệng lò và xếp thành từng lớp xen kẽ nhau. Không khí nóng được thổi từ hai bên lò từ dưới lên.
– Phản ứng tạo thành khí CO:
– Phản ứng khử oxit sắt thành sắt.
Sắt nóng chảy hòa tan một ít cacbon tạo thành gang.
– Đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp vơi SiO2 có trong quặng tạo thành xỉ.
Xỉ nhẹ nổi lên trên và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.
2. Sản xuất thép như thế nào
a) Nguyên liệu sản xuất:
Nguyên liệu sản xuất thép là gang, sắt phế liệu, khí oxi.
b) Nguyên tắc sản xuất:
Nguyên tắc sản xuất thép là oxi hóa một số kim loại, phi kim để loại ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố cacbon, silic, mangan,…
c) Quá trình sản xuất thép:
Luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me.
Thổi khí oxi vào lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khí oxi oxi hóa các nguyên tố trong gang như C, Mn, Si,..
Sản phẩm thu được là thép.
Giải bài tập SGK Hóa học 9 Bài 20
Bài 1 (trang 63 SGK Hóa 9)
Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang, thép? Nếu thành phần , tính chất và ứng dụng của gang và thép.
Lời giải:
– Hợp kim là chất thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc hỗn hợp kim loại và phi kim.
– Gang là hợp chất của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2% đến 5%. Ngoài ra trong gang còn có một số nguyên tố khác như Si, Mn, S …
– Thép là hợp kim sắt của cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.
– Ứng dụng của gang và thép :
+ Gang, thép có nhiều ứng dụng trong sản xuất, trong kĩ thuật và đời sống. Gang trắng dùng để luyện thép, gàn xám dùng để chế tạo máy móc, thiết bị.
+ Thép dùng để chế tạo nhiều chi tiêt máy, vật dụng, dụng cụ lao động. Đặc biệt thép được dùng để làm vật liệu xây dựng nhà cửa, cầu cống … phương tiên giao thồn vận tải (tàu thủy, tàu hỏa, ô tô, xe gắn máy, xe đạp …)
Bài 2 (trang 63 SGK Hóa 9)
Hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang và viết các phương trình phản ứng hóa học.
Lời giải:
Nguyên tắc sản xuất gang : Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim (lò cao). Các phương trình hóa học xảy ra :
C + O2 → CO2
C + CO2 → 2CO
Khí CO khử oxit sắt trong quặng thành sắt:
3CO + Fe2O3 → 3CO2 ↑ + 2Fe
MnO2 + 2CO → Mn + 2CO2 ↑
SiO2 + 2CO → Si + 2CO2 ↑
Sắt nóng chảy hòa tan cacbon và một số nguyên tố khác tạo thành gang
Bài 3 (trang 63 SGK Hóa 9)
Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hóa học.
Lời giải:
Nguyên tắc luyện gang thành thép: Loại ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố cacbon, silic, mangan …
Thổi khí oxi vào lò đựng gang nóng chảy, khí oxi oxi hóa sắt thành FeO. Sau đó FeO sẽ oxi hóa một số nguyên tố trong gang như C, Mn, Si, P, S. Ví dụ:
2Fe + O2 → 2FeO
FeO + C → Fe + CO
2FeO + Si → 2Fe + SiO2
FeO + Mn → Fe + MnO.
Bài 4 (trang 63 SGK Hóa 9)
Những khí thải (CO2, SO2 …) trong quá trình sản xuất gang, thép có ảnh hưởng như thế nào đến môi trường xung quanh? Dẫn ra một số phản ứng để giải thích. Thử nêu biện pháp để chống ô nhiễm môi trường ở khu dân cư gần cơ sở sản xuất gang thép.
Lời giải:
Những khí thải trong quá trình luyện gang, thí dụ như SO2, CO2 ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
– Khí SO2 gây ô nhiễm không khí, độc hại cho con người và động thực vật.
– Làm cho nồng độ axit trong nước mưa cao hơn mức bình thường.
SO2 + H2O → H2SO3
H2SO3 tiếp tục bị oxi hóa thành H2SO4.
CO2 + H2O → H2CO3
Biện pháp chống ô nhiễm môi trường:
– Xây dựng hệ thống liên hoàn xử lí khí thải độc hại trước khi đưa khí thải ra ngoài không khí.
– Trồng vành đai xanh để háp thụ khí CO2.
Bài 5 (trang 63 SGK Hóa 9)
Hãy lập các phương trình hoá học theo sơ đồ sau đây:
Cho biết phản ứng nào xảy ra trong quá trình luyện gang, phản ứng nào xảy ra trong quá trình luyện thép, chất nào là chất oxi hoá, chất nào là chất khử ?
Lời giải:
Dựa vào nguyên tắc luyện gang, thép để lựa chọn
Chất oxi hóa Fe2O3, O2. Chất khử: CO, Mn, Si, S
Bài 6 (trang 63 SGK Hóa 9)
Tính khối lượng quặng hematit chưa 60% Fe2O3 cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình là 80%.
Lời giải:
Trong 1 tấn gang chứa 95% Fe có
Phương trình phản ứng:
Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 (to cao)
160kg Fe2O3 tạo ra 2 x 56kg Fe
x kg Fe2O3 tạo ra 950 kg Fe
Hiệu suất đạt 80% nên thực tế khối lượng Fe2O3 cần dùng:
Khối lượng quặng hematit chứa 60% Fe2O3 cần dùng:
(≈2,827 tấn)
Trắc nghiệm Hóa học 9 Bài 20 (có đáp án)
Câu 1: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm:
A. Trên 2%
B. Dưới 2%
C. Từ 2% đến 5%
D. Trên 5%
Lời giải
Đáp án B
Câu 2: Gang là hợp kim của sắt với cacbon và một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: Si, Mn, S,… trong đó hàm lượng cacbon chiếm:
A. Từ 2% đến 6%
B. Dưới 2%
C. Từ 2% đến 5%
D. Trên 6%
Lời giải
Đáp án C
Câu 3: Nguyên liệu chính để sản xuất thép là:
A. Gang, sắt phế liệu, oxi.
B. Than đá, gang.
C. Quặng sắt,than cốc.
D. Quặng sắt, SiO2, CaO.
Lời giải
Đáp án A
Câu 4: Nguyên tắc luyện thép từ gang là
A. dùng O2 oxi hóa các tạp chất C, Si, P, S, Mn,.. trong gang để thu được thép.
B. dùng chất khử CO khử oxit sắt thành sắt ở nhiệt độ cao
C. dùng CaO hoặc CaCO3 để khử tạp chất Si, P, S, Mn,.. trong gang để thu được thép.
D. tăng thêm hàm lượng cacbon trong gang để thu được thép
Lời giải
Đáp án A
Câu 5: Có các nguyên liệu:
(1). Quặng sắt.
(2). Quặng Cromit.
(3). Quặng Boxit.
(4). Than cốc.
(5). Than đá.
(6). CaCO3.
Những nguyên liệu dùng để luyện gang là:
A. (1), (3), (4), (5).
B. (1), (4),
C. (1), (3), (5).
D. (1), (4), (6).
Lời giải
Đáp án D
Câu 6: Có thể dùng dung dịch nào sau đây để hòa tan hoàn toàn một mẫu gang?
A. Dung dịch HCl
B. Dung dịch NaOH
C. Dung dịch H2SO4
D. Không có dung dịch nào.
Lời giải
Đáp án D
Câu 7: Trong các chất sau đây chất nào chứa hàm lượng sắt nhiều nhất?
A. FeS2
B. FeO
C. Fe2O3
D. Fe3O4
Lời giải
Đáp án: B
Câu 8: Một loại quặng sắt có chứa 81,2% Fe3O4. Khối lượng Fe có trong 1 tấn quặng là:
A. 858 kg
B. 885 kg
C. 588 kg
D. 724 kg
Lời giải
Đáp án: C
Khối lượng Fe3O4 có trong 1 tấn quặng là
Câu 9: Khối lượng quặng hemantit chứa 60% Fe2O3 cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% sắt là? Biết hiệu suất của quá trình là 80%.
A. 2,5 tấn.
B. 2,2 tấn.
C. 2,8 tấn.
D. 2,9 tấn.
Lời giải
Đáp án: C
1 tấn = 1000kg
Trong 1 tấn gang chứa 95% Fe có:
Hiệu suất đạt 80% nên thực tế khối lượng Fe2O3 cần dùng:
Khối lượng quặng hematit chứa 60% Fe2O3 cần dùng
Câu 10: Những hợp kim có tính chất nào sau đây được ứng dụng để chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay
A. Những hợp kim nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ cao, áp suất cao
B. Những hợp kim không gỉ, có tính dẻo cao
C. Những hợp kim có tính cứng cao
D. Những hợp kim có tính dẫn điện tốt
Lời giải
Đáp án A.
******************
Trên đây là nội dung bài học Hóa học 9 Bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thép do THPT Ngô Thì Nhậm biên soạn bao gồm phần lý thuyết, giải bài tập và các câu hỏi trắc nghiệm có đáp án đầy đủ. Hy vọng các em sẽ nắm vững kiến thức về Hợp kim sắt: Gang, thép. Chúc các em học tập thật tốt và luôn đạt điểm cao trong các bài thi bài kiểm tra trên lớp.
Biên soạn bởi: Trường THPT Ngô Thì Nhậm
Chuyên mục: Hoá học 9
