Với tóm tắt lý thuyết Hóa học lớp 9 Hợp kim sắt: Gang, thép hay, chi tiết cùng với 17 câu hỏi trắc nghiệm chọn lọc có đáp án giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm, ôn luyện để học tốt môn Hóa học lớp 9.

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

A. Lý thuyết 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

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

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 chi tiết máy, dụng cụ lao động, phướng tiện giao thông...

II. Sản xuất Gang, Thép

1. Sản xuất gang như thế nào?

a) Nguyên liệu:

Nguyên liệu sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe₃O₄), quặng hematit (chứa Fe₂O₃); than cốc (than đã được tinh chế); không khí giàu oxi và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO₃,...

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

c) Quá trình sản xuất gang trong lò cao:

Quặng, than cốc, đá vôi có kích thước vừa phải được đưa vào lò cao qua miệng lò và xếp thành từng lớp xen kẽ nhau. Không khí nóng được thổi từ hai bên lò từ dưới lên.

- 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 vơi SiO₂ có trong quặng tạo thành xỉ.

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

2. Sản xuất thép như thế nào

a) Nguyên liệu sản xuất:

Nguyên liệu sản xuất thép là gang, sắt phế liệu, khí oxi.

b) Nguyên tắc sản xuất:

Nguyên tắc sản xuất thép là oxi hóa một số kim loại, phi kim để loại ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố cacbon, silic, mangan,...

c) Quá trình sản xuất thép:

Luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me.

Thổi khí oxi vào lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khí oxi oxi hóa các nguyên tố trong gang như C, Mn, Si,..

Sản phẩm thu được là thép.

B. Trắc nghiệm Hợp kim sắt: Gang, thép

Bài 1: Gang là hợp kim của sắt với cacbon và một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: Si, Mn, S,… trong đó hàm lượng cacbon chiếm:

A. Từ 2% đến 6%

B. Dưới 2%

C. Từ 2% đến 5%

D. Trên 6%

Lời giải

Từ 0,01 – 2% khối lượng C là thép và từ 2 – 5% khối lượng C là gang

Đáp án: C

Bài 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:

A. than non

B. than đá

C. than gỗ

D. than cốc

Lời giải

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.

Đáp án: D

Bài 3: Nguyên tắc luyện thép từ gang là

A. tăng thêm hàm lượng cacbon trong gang để thu được thép.

B. dùng chất khử CO khử oxit sắt thành sắt ở nhiệt độ cao.

C. dùng CaO hoặc CaCO₃ để khử tạp chất Si, P, S, Mn, … trong gang để thu được thép.

D. dùng O₂ oxi hóa các tạp chất Si, P, S, Mn, … trong gang để thu được thép.

Lời giải

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

Đáp án: D

Bài 4: Quá trình sản xuất thép từ gang trắng, người ta cho thêm oxi của không khí vào. Vai trò của oxi là

A. oxi hóa tạp chất

B. oxi hóa cacbon

C. oxi hóa một phần Fe

D. cả A, B, C đều xảy ra

Lời giải

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

Đáp án: D

Bài 5: 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 dung dịch BaCl₂ thấy có kết tủa (không tan trong axit mạnh). Loại quặng đó là

A. xiđerit.

B. hematit.

C. manhetit.

D. pirit sắt.

Lời giải

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

=> quặng đó là pirit sắt

Đáp án: D

Bài 6: Cho các phát biểu sau: 

(1) Gang là hợp kim của sắt chứa từ 1 - 3,1% là các nguyên tố C, Si, Mn, S và còn lại là Fe. 

(2) Thép là hợp kim của sắt trong đó hàm lượng cacbon chiếm 0,01 - 2%. 

(3) Thép được sử dụng trong ngành chế tạo máy và máy bay. 

(4) Để luyện thép, người ta oxi hóa gang nóng chảy để loại phần lớn các nguyên tố C, P, Si, Mn, S. 

(5) Thép đặc biệt là thép ngoài những nguyên tố có sẵn như thép thường còn thêm các nguyên tố được đưa vào là Cr, Ni, Mo, W, Mn, … 

Số phát biểu đúng là

A. 4               B. 2

C. 5               D. 3

Lời giải

(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.

Đáp án: D

Bài 7: Quặng nào sau đây có hàm lượng Fe cao nhất?

A. Hematit đỏ (Fe₂O₃).

B. Pirit (FeS₂).

C. Manhetit (Fe₃O₄).

D. Xiđerit (FeCO₃).

Lời giải

Vậy quặng có hàm lượng Fe cao nhất là Fe₃O₄

Đáp án: C

Bài 8: Quặng hemantit có công thức hóa học là:

A. Fe₃O₄

B.  Fe₂O₃

C. FeO

D. Al₂O₃

Lời giải

Quặng hemantit có công thức hóa học là: Fe₂O₃

Đáp án: B

Bài 9: 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%.

Lời giải

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

%C =  = 0,84%

Đáp án: B

Bài 10: Một loại quặng chứa 82% Fe₂O₃. Thành phần phần trăm của Fe trong quặng theo khối lượng là:

A. 57,4%

B. 57,0 %   

C. 54,7%

D. 56,4 %

Lời giải

Giả sử có 160g quặng

=> m_{Fe2O3có trong 160g quặng} = 160 . 0,82 = 131,2g

=> n_Fe2O3 = 131,2 : 160 = 0,82 mol

=> n_{Fecótrongquặng} = 2 n_Fe2O3 = 1,64 mol

=> mFe có trong quặng = 1,64 . 56 = 91,84g

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

Đáp án: A

Bài 11: Thép là hợp kim Fe – C và một số nguyên tố khác, trong đó C chiếm khoảng

A. trên 2%

B. 5% đến 10%

C. 0,01% đến 2%

D. Không chứa C

Lời giải

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

Đáp án: C

Bài 12: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm:

A. Trên 2%

B. Từ 0,01 - 2%

C. Từ 2% đến 5%

D. Trên 5%

Lời giải

Đáp án B

Bài 13: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm:

A. Dưới 2%

B. Trên 2%

C. Từ 2-5%

D.  Trên 5%

Lời giải

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

Đáp án: A

Bài 14: Gang và thép là hợp kim của Fe. Tìm phát biểu đúng.

A. Gang là hợp kim Fe – C (5% đến 10%).

B. Nguyên tắc sản suất gang là khử Fe trong oxit bằng CO, H₂ hay Al ở nhiệt độ cao.

C. Nguyên tắc sản xuất thép là oxi hoá các tạp chất trong gang (C, Si, Mn, S, P) thành oxit nhằm giảm hàm lượng của chúng.

D. Thép là hợp kim Fe – C  (2% đến 5%).

Lời giải

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%.

Đáp án: C

Bài 15: A là quặng hematit chứa 60% Fe₂O₃. B là quặng manhetit chứa 69,6% Fe₃O₄. Trộn m₁ tấn A với m₂ tấn B thu được 1 tấn quặng C. Từ 1 tấn quặng C điều chế được 0,5 tấn gang chứa 4% cacbon. Tỉ lệ m1 : m2 là

A. 5:2

B. 4:3

C. 3:4

D. 2:5

Lời giải

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

(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

Đáp án: D

Câu 16: Để luyện được 800 tấn gang có hàm lượng sắt 95% cần dùng x tấn quặng manhetit chứa 80% Fe₃O₄ (còn lại là tạp chất không chứa sắt). Biết rằng lượng sắt hao hụt trong quá trình sản xuất là 1%. Giá trị của x là

A. 1235.

B. 1325.

C. 1324.

D. 1650.

Đáp án: B

Câu 17: Khử một lượng quặng hemantit chứa 80% (Fe₂O₃) thu được 1,68 tấn sắt, khối lượng quặng cần lấy là:

A. 2,4 tấn

B. 2,6 tấn

C. 2,8 tấn

D. 3,0 tấn

Đáp án: D