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

Đỗ Hương Ly Ngày: 12-05-2022 Lớp 9

2.1 K

Tailieumoi.vn giới thiệu Giải bài tập Hóa học 9 Bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thép chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Hợp kim sắt: Gang, thép lớp 9

Giải bài tập Hóa học lớp 9 Bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thép

Câu hỏi và bài tập (trang 63 sgk Hóa học lớp 9)

Bài 1 trang 63 sgk hoá học 9: Thế nào là hợp kim ? Thế nào là gang và thép ? Nêu thành phần, tính chất, ứng dụng của gang và thép.

Phương pháp giải:

Dựa vào lý thuyết Hợp kim sắt: Gang, 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	Thép
Thành phần	Sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%, ngoài ra còn có 1 lượng nhỏ các nguyên tố khác như Si, Mn,S…	Sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%
Tích chất	Gang cứng và giòn hơn sắt	Đàn hồi, cứng, ít bị ăn mòn..
Ứng dụng	Gang trắng dung để luyện thép, gang xám dùng đế đúc bệ máy, ống dẫn nước..	Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo máy, dụng cụ lao động…

Bài 2 trang 63 sgk hoá học 9: Hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang và viết các phương trình hoá học.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức sản xuất gang

Lời giải:

Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.

Quá trình sản xuất gang trong lò luyện kim (lò cao).

– 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 với SiO₂ có trong quặng tạo thành xỉ.

– Xỉ nhẹ nổi lên trên và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.

Phương trình hóa học xảy ra:

C + O₂ → CO₂

C + CO₂ → 2CO

3CO + Fe₂O₃→ 2Fe + 3CO₂

CaO + SiO₂→ CaSiO₃

Bài 3 trang 63 sgk hoá học 9: Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hoá học.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức trang 62- sgk- hóa 9 để trả lời

Lời giải:

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

– Quá trình luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me. Khí oxi oxi hóa các nguyên tố trong gang như C, Mn, Si,.. Sản phẩm thu được là thép.

Phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra:

2Fe + O₂ 2 FeO

FeO + C Fe +CO

2FeO + Si 2 Fe + SiO₂

FeO + Mn Fe + MnO

Bài 4 trang 63 sgk hoá học 9: Những khí thải (CO₂, SO₂...) trong quá trình sản xuất gang thép có ảnh hưởng như thế nào đến môi trường xung quanh ? Dấn 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 có ảnh hưởng đến môi trường xung quanh: Khí SO₂gây ra hiện tượng mưa axit, làm cho nồng độ axit trong nước mưa cao hơn mức bình thường. Khí CO₂ gây ra hiệu ứng “nhà kính”, làm nhiệt độ Trái Đất nóng lên làm tan băng ở hai cực.

SO₂ + H₂O → H₂SO₃

$H_{2} S O_{3}$ tiếp tục bị oxi hóa thành $H_{2} S O_{4}$

$C O_{2} + H_{2} O \to H_{2} C O_{3}$

Biện pháp chống ô nhiễm môi trường : Xây hệ thống liên hoàn xử lí khí thải độc hại trước khi dưa khí thải ra ngoài không khí; Trồng vành đai cây xanh để hấp thụ CO₂...

Bài 5 trang 63 sgk hoá học 9: Hãy lập các phương trình hoá học theo sơ đồ sau đây :

a) O₂ + 2Mn 2MnO

b) Fe₂O₃ + CO Fe + CO₂

c) O₂ + Si SiO₂

d) O₂ + S SO₂

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:

Lập các phương trình hóa học theo sơ đồ sau:

a) O₂ + 2Mn $\overset{t^{0}}{\to}$ 2MnO

b) Fe₂O₃ + 3CO $\overset{t^{0}}{\to}$ 2Fe + 3CO₂

c) O₂ + Si $\overset{t^{0}}{\to}$ SiO₂

d) O₂ + S $\overset{t^{0}}{\to}$ SO₂

Phản ứng (b) xảy ra trong quá trình luyện gang

Phản ứng (a), (c), (d) xảy ra trong luyện thép

Chất oxi hóa là O₂, Fe₂O₃; chất khử là Mn, CO, Si, S.

Bài 6 trang 63 sgk hoá học 9: Tính khối lượng quặng hematit chứa cần thiết để sản xuất được tấn gang chứa Fe. Biết hiệu suất của quá trình là

Phương pháp giải:

Ghi nhớ công thức tính hiệu suất phản ứng:

$% H = \frac{l u o n g p h a n u n g}{l u o n g b a n d a u} .100 %$

Bước 1: Tính lượng Fe có trong 1 tấn gang=> Tính mol Fe

Bước 2: Từ phương trình hóa học, tính lượng $F e_{2} O_{3}$ theo lý thuyết

Bước 3: Từ hiệu suất phản ứng, tính lượng $F e_{2} O_{3}$ thực tế cần dùng

Bước 4: quặng hematit chứa 60% $F e_{2} O_{3}$ => tính được khối lượng quặng

Lời giải:

Khối lượng Fe có trong $1$ tấn gang = $1 . \frac{95}{100} = 0, 95$ tấn.

Phương trình hóa học: $F e_{2} O_{3} + 3 C O \to 2 F e + 3 C O_{2}$

Theo phương trình, khối lượng $F e_{2} O_{3}$ phản ứng= $m = \frac{0, 95.160}{2.56} = 1, 357$ (tấn)

Với hiệu suất phản ứng chỉ đạt $80 %$ nên khối lượng thực tế $F e_{2} O_{3}$ cần = $\frac{1, 357.100}{80} = 1, 696$ (tấn).

Khối lượng quặng hematit chứa 60% $F e_{2} O_{3}$ = $\frac{1, 696.100}{60} = 2, 827$ (tấn)

Lý thuyết Bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thép

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 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 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 máy, dụng cụ lao động...

II. SẢN XUẤT GANG, THÉP

1. Sản xuất gang như thế nào?

- Nguyên liệu: sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe₃0₄), quặng hematit; than cốc (than đã được tinh chế); không khí giàu oxi và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO₃,...