Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Hóa học lớp 12 Bài 33: Hợp kim của sắt chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Hợp kim của sắt lớp 12.
Bài giảng Hóa học 12 Bài 33: Hợp kim của sắt
Giải bài tập Hóa học 12 Bài 33: Hợp kim của sắt
Câu hỏi và bài tập (trang 151 SGK Hóa Học 12)
Bài 1 trang 151 SGK Hóa Học 12: Nêu các phản ứng chính xảy ra ở lò cao
Lời giải:
Những phản ứng chính xảy ra trong lò cao là:
C + O2 CO2.
C + CO2 2CO.
3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2.
Fe3O4 + CO 3FeO + CO2.
FeO + CO Fe + CO2.
CaCO3 CaO + CO2.
CaO + SiO2 CaSiO3.
Bài 2 trang 151 SGK Hóa Học 12: Nêu các phương pháp luyện thép và cho biết ưu điểm, nhược điểm của mỗi phương pháp.
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 lò để oxy hóa tạp chất trong gang
- Ưu điểm: Có thể bổ sung các nguyên tố trong thép và bổ sung các nguyên tố cần thiết để sản xuất 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, molipden, crom,... và không chứa những tạp chất có hại như lưu huỳnh, photpho.
- Nhược điểm là dung tích không lớn, điện năng tiêu thụ cao
Bài 3 trang 151 SGK Hóa Học 12: Một loại quặng chứa sắt trong tự nhiên đã được loại bỏ tạp chất. Hòa tan quặng này trong dung dịch HNO3 thấy có khí màu nâu bay ra, dung dịch thu được cho tác dụng với BaCl2 có thấy kết tủa màu trắng (không tan trong axit mạnh). Loại quặng đó là
A. xiđêrit B. hematit.
C. manhetit . D. pirit sắt.
Phương pháp giải:
Ghi nhớ công thức các quặng sắt:
A. xiđêrit : FeCO3 B. hemantit: Fe2O3
C. manhetit: Fe3O4 D. pirit sắt: FeS2
Dựa vào thành phần của các nguyên tố có trong chất này so với hiện tượng bài toán => chọn đáp án phù hợp
Lời giải:
Hòa tan quặng vào HNO3 thoát ra khí màu nâu là NO2 .Dung dịch thu được cho tác dụng với dd BaCl2 → kết tủa trắng là BaSO4 (không tan trong axit mạnh)
=> Quặng sắt ban đầu là FeS2
PTHH:
FeS2 + 18HNO3 Fe(NO3)3 + 2H2SO4 + 15NO2 + 7H2O
BaCl2 + H2SO4 BaSO4 + 2HCl
Đáp án D
Bài 4 trang 151 SGK Hóa Học 12: Để khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 đến Fe cần vừa đủ 2,24 lít khí CO (đktc). Khối lượng sắt thu được là
A.15 gam. B.16 gam.
C.17 gam. D.18 gam
Phương pháp giải:
FexOy + yCO → xFe + yCO2
nCO2 = nCO
áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:
mOXIT + mCO = mKL + mCO2
=> mKL = ?
Lời giải:
FexOy + yCO → xFe + yCO2
nCO2 = nCO = 2,24 :22,4 = 0,1 (mol)
.
=> mFe = 17,6 +0,1 . 1,28 - 0,1.44 = 16 (gam).
Đáp án B
Bài 5 trang 151 SGK Hóa Học 12: Nung một mẫu thép thường có khối lượng 10 gam trong O2 dư thu được 0,1568 lít khí CO2 (đktc). Thành phần phần trăm theo khối lượng của cacbon trong mẫu thép đó là :
A.0,82%. B. 0,84%
C. 0,85%. D. 0,86%.
Phương pháp giải:
Ghi nhớ: Thép là hợp kim của Fe với C ( hàm lượng C từ 0,01 - 2%)
Viết PTHH, tính toán theo PTHH
C + O2 CO2
Lời giải:
C + O2 CO2
(mol) => mC = 0,007.12 = 0,084 (gam).
=> %mC = 0,84%.
Đáp án B
Bài 6 trang 151 SGK Hóa Học 12: Cần bao nhiêu tấn quặng manhetit chứa 80% Fe3O4 để có thể sản xuất được 800 tấn gang có hàm lượng sắt là 95%. Biết rằng trong quá trình sản xuất, lượng sắt bị hao hụt là 1%.
Lời giải:
Khối lượng sắt có trong 800 tấn gang chứa 95% sắt là : (tấn).
Khối lượng sắt thực tế cần phải có là : (tấn).
Fe3O4 → 3Fe
232 tấn 3.56= 168 tấn
Muốn có 767,68 tấn sắt, cần : (tấn) Fe3O4
Khối lượng quặng manhetit cần dùng là : (tấn).
Lý thuyết Bài 33: Hợp kim của sắtI. GANG
1. Khái niệm
Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó C chiếm 2 – 5% về khối lượng, ngoài ra còn một lượng nhỏ các nguyên tố khác Si, Mn, S, …
2. Phân loại
- Gang trắng: chứa C ở dạng than chì, dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước, cánh cửa
- Gang xám: chứa ít C hơn và C chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C), được dùng để luyện thép
3. Sản xuất gang
- Nguyên tắc luyện gang: khử oxit sắt trong quặng bằng than cốc trong lò cao thành sắt.
- Nguyên liệu: quặng sắt oxit ( thường là quặng hemantit đỏ), than cốc và chất chảy ( CaCO3 và SiO2)
- Các phương trình hóa học:
+ Tạo chất khử
C + O2 -> CO2 và C + CO2 -> 2CO.
+ Quá trình khử: sử dụng chất khử CO
Fe2O3 -> Fe3O4 -> FeO -> Fe.
+ Loại tạp chất trong quặng :
CaCO3 -> CaO + CO2
CaO + SiO2 -> CaSiO3
II. THÉP
1. Khái niệm
Là hợp kim của sắt với C trong đó C chiếm 0,01 – 2% về khối lượng.
2. Phân loại
- Thép thường ( thép cacbon): Thép mềm chứa không quá 0,1%C; dễ gia công, được dùng kéo sợi hay cán thành thép lá dùng trong vật dụng đời sống và xây dựng
- Thép cứng: chứa trên 0,9%C dùng để chế tạo công cụ, chi tiết máy
- Thép đặc biệt: cho thêm vào thép 1 số nguyên tố làm thép có tính chất đặc biệt
+ Thép chứa 13%Mn rất cứng, được dùng làm máy nghiền đá
+ Thép chứa khoảng 20% Cr và 10% Ni rất cứng, không gỉ, dùng làm dụng cụ gia đình, y tế
+ Thép chứa khoảng 18% W và 5% Cr rất cứng, dùng để chế tạo máy cắt, gọt,..
3. Sản xuất thép
- Nguyên tắc luyện gang thành thép: loại bỏ phần lớn các nguyên tố C, Si,Mn, S,… ra khỏi gang bằng cách oxi hóa chúng và chuyển thành xỉ.
- Các phương trình hóa học :
C + O2 -> CO2; S + O2 -> SO2
Si + O2 -> SiO2 ; 4P + 5O2 -> 2P2O5 (xỉ)
CaO + SiO2 -> CaSiO3 ; 3CaO + P2O5 -> Ca3(PO4)2 (xỉ).
- Phương pháp luyện thép:
+ Phương pháp Bet-xơ-me (lò thổi oxi)
+ Phương pháp Mac-tanh (lò bằng)
+ Phương pháp lò điện.
- Gang và thép được sử dụng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp và đời sống.
