Bài 20 – Hợp kim sắt: Gang, thép – Hóa học 9

I.KIẾN THỨC CẦN NHỚ

1.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.

-Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng là gang và thép.

a.Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2 – 5%; ngoài ra trong gang còn có lượng rất nhỏ một số nguyên tố khác như: Si, Mn, S,…

-Gang cứng và giòn hơn sắt.

-Gang có 2 loại:

+ Gang trắng: dùng luyện thép.

+ Gang xám: dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,…      

b.Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.

-Thép thường cứng, đàn hồi, ít bị ăn mòn,…

-Dùng để chế tạo các chi tiết máy, vật dụng, dụng cụ lao động,…

-Dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo phương tiện giao thông, vận tải,…

2.Sản xuất gang, thép

a.Sản xuất gang

*Nguyên liệu sản xuất gang.

-Quặng sắt: Hematit (chứa Fe₂03), manhetit (chứa Fe₃O₄).

-Than cốc, không khí giàu khí oxi, phụ gia (CaCO3,…).

*Nguyên tắc sản xuất gang.

Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim (lò cao).

*Quả trình sản xuất gang trong lò cao.

b.Sản xuất thép

*Nguyên liệu sản xuất thép.

Gang, sắt phế liệu và khí oxi.

*Nguyên tắc sản xuất thép.

Oxi hóa một số kim loại, phi kim để loại ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố cacbon, silic, mangan,…

*Quá trình sản xuất thép.

Thổi khí oxi vào lò đụng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao.Khí oxi, oxi hóa sắt thành oxit sắt (FeO). Sau đó, FeO sẽ oxi hóa mệt số nguyên tố trong gang như: C, Mn, Si, s, p,…

(1) 2Fe + O2 → 2FeO

(2) 2FeO + Si → 2Fe + SiO2

(3) FeO + Mn → Fe + MnO

II.Giải bài tập

Bài 1. Trang 63 sách giáo khoa hóa học 9

Học sinh tự làm (tham khảo phần kiến thức cần nhớ)

Bài 2. Trang 63 sách giáo khoa hóa học 9

Nguyên tắc sản xuất gang là dùng cacbon monoxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim (lò cao).

Các phương trình hóa học:

Bài 3. Trang 63 sách giáo khoa hóa học 9

Nguyên tắc luyện gang thành thép: oxi hóa một số kim loại, phi kim để đưa ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố cacbon, silic, mangan…

Bài 4. Trang 63 sách giáo khoa hóa học 9

Ảnh hưởng đến môi trường:

-CO2 là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính làm cho Trái đất ấm dần, băng hai cực tan nhanh có thể nhấn chìm nhiều thành phố, làng mạc ven biển.

-Khí SO2 gây ô nhiễm trong không khí độc hại cho người, động thực vật.

+ Làm nồng độ axit trong nước mưa cao hơn:

SO₂  + H₂0 →H2SO3

H2SO3 tiếp tục bị oxi hóa → H2SO4 và CO2 + H2O → H2CO3

-Biện pháp chống ô nhiễm:

+ Xây dựng hệ thống liên hoàn xử lí khí thải độc hại (SO2).

+ Trồng cây xanh để hấp thu CO2.

Bài 5. Trang 63 sách giáo khoa hóa học 9

-Phản ứng b xảy ra trong quá trình luyện gang.

-Phản ứng a, c, d, xảy ra trong quá trình luyện thép.

Bài 6. Trang 63 sách giáo khoa hóa học 9

Mặt khác hiệu suất là 0,8 và quặng hematit chỉ có 60% Fe2O3 do đó khối lượng quặng hematit cần sử dụng là: