Bài tập về hợp kim sắt gang théo
|
Giải Hóa học 9 Bài 20 giúp các bạn học sinh có thêm nhiều gợi ý tham khảo để trả lời các câu hỏi phần nội dung bài học và câu hỏi cuối bài Hợp kim sắt, gang, thép và SBT Hóa 9 bài 20 thuộc chương 2 Kim loại. Show Soạn Hóa 9 bài 20 Hợp kim sắt, gang, thép được biên soạn với các lời giải chi tiết, đầy đủ và chính xác bám sát chương trình sách giáo khoa. Hi vọng đây sẽ là tài liệu cực kì hữu ích hỗ trợ các em học sinh lớp 9 trong quá trình giải bài tập. Ngoài ra các bạn xem thêm nhiều tài liệu khác tại chuyên mục Hóa học 9. Hoá học 9 Bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thépGiải SGK Hóa 9 Bài 20 trang 63Câu 1Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang và thép? Nêu thành phần, tính chất, ứng dụng của gang và thép. Gợi ý đáp án 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:
Câu 2Hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang và viết các phương trình phản ứng hóa học. Gợi ý đáp án 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. Câu 3Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hóa học. Gợi ý đáp án 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. Câu 4Những 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. Gợi ý đáp án 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. Câu 5Hãy 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? Gợi ý đáp án
Phản ứng xảy ra trong quá trình luyện gang là (b), phản ứng xảy ra trong luyện thép là (a), (c), (d). Chất oxi hóa là O2, Fe2O3; chất khử là Mn, CO, Si, S. Câu 6Tính khối lượng quặng hematit chứa 60% Fe2O3 cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình là 80%. Gợi ý đáp án Khối lượng Fe có trong 1 tấn gang = 1 x (95/100) = 0,95 tấn. Fe2O3 + 3CO → 2Fe + 3CO2 Tỉ lệ: 160 2,56 (tấn) P.ư: m 0,95 Khối lương Fe2O3, phản ứng: m = (0,95.160)/(2.56) = 1,357 tấn Vì hiệu suất phản ứng chỉ đạt 80% nên khối lượng thực tế cần là: (1,357.100)/80 = 1,696 tấn. Fe2O3 chỉ chiếm 60% khối lượng quặng sắt nên khối lượng quặng sắt cần là: mquặng = (1,969.100)/60 = 2,827 tấn Giải SBT Hóa 9 Bài 20Bài 20.1So sánh hàm lượng các nguyên tố trong gang và thép. Nêu ứng dụng của gang, thép. Lời giải: Ứng dụng: - Gang xám chứa c ở dạng than chì, dùng để đúc các bệ máy, vô lăng. - Gang trắng chứa ít cacbon hơn và cacbon chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C)? được dùng để luyện thép. - Thép: + Thép mềm: làm thép sợi, đinh, bu lông, thép lá. + Thép cứng: làm các công cụ, một số kết cấu và chi tiết máy. + Thép hợp kim (thép đặc biệt): thép crom-niken dùng làm đồ dùng trong gia đình; thép crom-vanađi dùng làm đường ống, các chi tiết động cơ máy bay và máy nén; thép vonfam được dùng làm những dụng cụ cắt, gọt; thép mangan dùng làm máy nghiền đá, bộ ghi của đường sắt, bánh xe và đường ray tàu hỏa; thép silic chế tạo lò xo, nhíp ô tô... So sánh hàm lượng các nguyên tố trong gang và thép. Bài 20.2Nêu nguyên tắc chung để luyện quặng thành gang. Viết các phương trình hoá học trong quá trình luyện quặng thành gang và luyện gang thành thép. Lời giải: Nguyên tắc chung để sản xuất gang: Khử sắt trong oxit bằng CO ở nhiệt độ cao. Trong lò cao, sắt có hoá trị cao bị khử dần đến sắt có hoá trị thấp theo sơ đồ: Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe Người ta nạp nguyên liệu vào lò cao thành từng lớp than cốc và lớp quặng (và chất chảy) xen kẽ nhau. Không khí nóng được đưa vào từ phía trên nồi lò đi lên. Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang. - Phản ứng tạo chất khử co: Không khí nóng được nén vào lò cao, đốt cháy hoàn toàn than cốc: C + O2 → CO2 Khí CO2 đi lên trên, gặp than cốc, bị khử thành CO: CO2 + C → 2CO - CO khử sắt trong oxit sắt 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2 Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2 FeO + CO → Fe + CO2 Sắt nóng chảy hoà tan một phần C, Si, P và S tạo thành gang. Những phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện gang thành thép sẽ Không khí giàu oxi hoặc oxi sẽ oxi hoá lần lượt các tạp chất trong gang nóng chảy, Trước hết, silic và mangan bị oxi hoá: Si + O2 → SiO2; 2Mn + O2 → 2MnO. Tiếp đến cacbon, lưu huỳnh bị oxi hoá: 2C + O2 → 2CO; S + O2 → SO2. Sau đó photpho bị oxi hoá: 4P + 5O2 → 2P2O5 Sau khi các tạp chất trong gang bị oxi hoá hết, sẽ có một phần sắt bị oxi hoá: 2Fe + O2 → 2FeO Trước khi kết thúc quá trình luyện gang thành thép, cần thêm vào lò một lượng gang giàu mangan nhằm 2 mục đích sau: - Mn khử sắt (II) trong FeO thành sắt: Mn + FeO → Fe + MnO. - Gia tăng một lượng nhất định cacbon trong sắt nóng chảy để được loại thép có hàm lượng cacbon như ý muốn. Bài 20.3Quặng oxit sắt từ (Fe3O4) chứa 64,15% sắt. Hãy tính lượng gang sản xuất được từ 1 tấn quặng nói trên. Biết rằng, trong lò cao có 2% sắt bị mất theo xỉ và lượng sắt có trong gang là 95%. Lời giải: Khối lượng Fe có trong quặng: 1x64,15/100 = 0,6415 tấn Khối lượng Fe có trong gang: 0,6415 x (100-2)/100 = 0,62867 tấn Khối lượng gang sản xuất được: 0,62867 x 100/95 ≈ 0,662 tấn Bài 20.4Để có 1 tấn thép (98% Fe) cần dùng bao nhiêu tấn quặng hematit nâu (Fe2O3.2H20)? Hàm lượng hematit nâu trong quặng là 80%. Hiệu suất quá trình phản ứng là 93%. Lời giải: Khối lượng Fe: 1x98/100 = 0,98 tấn Trong 196 tấn (Fe2O3.2H2O) có 112 tấn Fe Trong 0,98 tấn Fe có 1,715 tấn (Fe2O3.2H2O) Khối lượng quặng: 1,715 x 100/80 = 2,144 tấn Khối lượng quặng thực tế cần dùng: 2,144 x 100/93 = 2,305 tấn Bài 20.5Dùng 100 tấn quặng Fe3O4 để luyện gang (95% sắt). Tính khối lượng gang thu được. Cho biết hàm lượng Fe3O4 trong quặng là 80%. Hiệu suất quá trình phản ứng là 93%. Lời giải: Khối lượng Fe3O4: 100 x 80 / 100 = 80 tấn Trong 232 tấn Fe3O4 có 168 tấn Fe 80 tấn Fe3O4 có y tấn Fe y = 57,931 (tấn) Khối lượng Fe để luyện gang: 57,931 x 93/100 = 53,876 tấn Khối lượng gang thu được: 53,876 x 100 / 95 = 56,712 tấn Bài 20.6Cứ 1 tấn quặng FeCO3 hàm lượng 80% đem luyện thành gang (95% sắt) thì thu được 378 kg gang thành phẩm. Tính hiệu suất của quá trình phản ứng. Lời giải: Khối lượng FeCO3 có trong quặng: 1.80/100 = 0,8 tấn Trong 116 kg FeCO3 có 56 kg Fe. Vậy 800 kg FeCO3 có z kg Fe. z = 386,207 (kg). Khối lượng gang tính theo lí thuyết thu được: 386,207 x 100/96 = 406,534kg H% = 378x100%/406,534 = 92,98% Lý thuyết Hóa 9 Hợp kim sắt: Gang, thép1. Hợp kim sắtHợp 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. |
