Bài tập hợp kim của sắt: Gang - Thép

- Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác (C, Mn, S, Si,…), trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.

- Vậy phương án B đúng: từ 0,01 - 2%

Hàm lượng cacbon trong gang chiếm 2 - 5%.

Giả sử có 160g quặng

=> m_{Fe2O3 có trong 160g quặng} = 160 . 0,82 = 131,2g

=> n_Fe2O3 = 131,2 : 160 = 0,82 mol

=> n_{Fe có trong quặng} = 2 n_Fe2O3 = 1,64 mol

=> m_{Fe có trong quặng} = 1,64 . 56 = 91,84g

=> %Fe trong quặng = (m_Fe : m _quặng) . 100% = (91,84 : 160) . 100% = 57,4%

                      Fe₂O₃              →        2Fe

Ta có:             160 tấn            →        112tấn

Bài ra              ? tấn                ←        1,68 tấn

=> m_Fe2O3 = (1,68 . 160) : 56 = 2,4 tấn

=> m _quặng = m_Fe2O3 : 80% = 3 tấn

Quặng hemantit có công thức hóa học là: Fe₂O₃

Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm: Dưới 2%

Thép là hợp kim Fe – C và một số nguyên tố khác, trong đó C chiếm khoảng 0,01% đến 2% 

A sai vì: Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%

B sai vì : Nguyên tắc sản xuất gang: dùng CO khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.

D sai vì : Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác (C, Mn, S, Si,…), trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.

Trong sản xuất gang, người ta dùng một loại than vừa có vai trò là nhiêu liệu cung cấp nhiệt cho lò cao, vừa tạo ra chất khử CO, vừa tạo thành phần từ 2-5% C trong gang. Loại than đó là than cốc.

Nguyên tắc luyện thép từ gang là : làm giảm hàm lượng các tạp chất (C, S, Si, Mn,..) có trong gang bằng cách oxi hoá các tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép

Vai trò của oxi là để oxi hóa các tạp chất (S, Si, Mn), C và oxi hóa 1 phần Fe để tạo thành xỉ và tách ra khỏi gang

Kết tủa không tan trong axit mạnh là BaSO₄ => trong quặng sắt có chứa nguyên tố S

=> quặng đó là pirit sắt (FeS₂)

(1) sai vì trong gang hàm lượng C chiếm 2 – 5% nên các nguyên tố C, Si, Mn, S chiếm ít nhất 2%

(3) sai vì thành phần của thép có chứa 18% W và 5% Cr nên rất cứng, ứng dụng để chế tạo máy cắt gọt, phay,… không dùng để chế tạo máy bay.

A. $\% {m_{F{\text{e}}}} = \frac{{2.56}}{{2.56 + 3.16}}.100\% = 70\% $

B. $\% {m_{{\text{Fe}}}} = \frac{{56}}{{56 + 2.32}}.100\% = 46,67\% $

C. $\% {m_{F{\text{e}}}} = \frac{{3.56}}{{3.56 + 4.16}}.100\% = 72,41\% $

D. $\% {m_{F{\text{e}}}} = \frac{{56}}{{56 + 12 + 16.3}}.100\% = 48,28\% $

Vậy quặng có hàm lượng Fe cao nhất là Fe_­3O₄

Bảo toàn nguyên tố C: n_{C (trong thép)} = n_CO2 = 0,007 mol

%C = $\dfrac{{0,007.12}}{{10}}.100\% $ = 0,84%

0,5 tấn gang chứa 4% C => 0,5 tấn gang chứa 96% Fe hay m_Fe = 0,48 tấn

Trong gang: n_Fe = 3/350

Bảo toàn nguyên tố Fe: 2.n_Fe2O3 + 3.n_Fe3O4 = 3/350

$= > {\text{ }}\dfrac{{2.0,6.{m_1}}}{{160}} + \dfrac{{3.0,696.{m_2}}}{{232}} = \dfrac{3}{{350}}$  (1)

+) Trộn m₁ tấn A với m₂ tấn B thu được 1 tấn quặng C

=> m₁ + m₂ = 1  (2)

Từ (1) và (2) => m₁ = 2/7;  m₂ = 5/7  => m₁ : m₂ = 2 : 5

Sơ đồ phản ứng: Fe₃O₄ → 3Fe

${m_{Fe}} = \frac{{800.95}}{{100}} = {\text{ }}760$ tấn

${m_{F{e_3}{O_4}}} = \frac{{760.232{\text{ }}}}{{3.56}}.\frac{{100}}{{99}}.\frac{{{\text{ }}100}}{{80}}$ = 1325,16 tấn