Giải bài tập trang 63 SGK Hóa lớp 9: Hợp kim sắt: Gang, thép

Giải bài tập trang 63 SGK Hóa lớp 9: Hợp kim sắt: Gang, thép

Với mong muốn giúp các bạn học sinh dễ dàng và thuận tiện hơn trong việc hoàn thành các bài tập trong SGK, VnDoc.com xin gửi tới các bạn tài liệu: . Các tài liệu được trình bày rõ ràng, khoa học, dễ hiểu. Mời các bạn tham khảo.

Giải bài tập trang 60 SGK Hóa lớp 9: Sắt

Giải bài tập trang 57, 58 SGK Hóa lớp 9: Nhôm

Giải bài tập trang 54 SGK Hóa lớp 9: Dãy hoạt động hóa học của kim loại

Giải bài tập trang 51 SGK Hóa lớp 9: Tính chất hóa học của kim loại

Tóm tắt kiến thức cơ bản: Hợp kim sắt: Gang, thép

1. Hợp kim 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.

a. 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 dòn hơn sắt.
• Có hai loại gang: gang trắng và gang xám. Gang trắng dùng để luyện thép, gang xám dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,...

b. 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 máy, dụng cụ lao động...

2. Sản xuất gang, thép

a. Sản xuất gang

• Nguyên liệu sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe₃O₄), quặng hematit; than cốc (than đã được tinh chế); không khí giàu oxi và một số chất phụ gia khác như đá vôi CaCO₃,...
• 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: C + O₂ → CO₂

                                                              C + CO₂ → 2CO

• Phản ứng khử oxit sắt thành sắt: 3CO + Fe₂O₃ → 2Fe + 3CO₂
• 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.
• CaO + SiO₃ → CaSiO₃
• Xỉ nhẹ nổi lên trên và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.

b. Sản xuất thép

• Nguyên liệu sản xuất thép là gang, sắt phế liệu, khí oxi.
• 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,...
• 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.
• 2Fe + O₂ ------- > 2FeO
• FeO + C -------- > Fe + CO
• 2FeCO + Si ----------- > 2Fe + SiO₂

Giải bài tập trang 63 SGK Hóa lớp 9

Bài 1. Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang và thép? Nêu thành phần, tính chất, ứng dụng của gang và thép.

Hướng dẫn giải: Xem phần tóm tắt kiến thức cơ bản

Bài 2. Hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang và viết các phương trình hoá học.

Hướng dẫn giải: Xem phần tóm tắt kiến thức cơ bản

Bài 3. Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hoá học.

Hướng dẫn giải: Xem phần tóm tắt kiến thức cơ bản

Bài 4. Những khí thải (CO₂, SO₂...) trong quá trình sản xuất gang thép có ảnh hưởng như thế nào đến môi trường xung quanh? Dẫn 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.

Hướng dẫn giải.

• Khi SO₂ gây ô nhiễm không khí, độc hại đối với người và động vật; SO₂ là khí gây ra hiện tượng mưa axit: SO₂ + H₂O → H₂SO₃, axit sunfurơ tiếp tục bị oxi hóa thành axit sunfuric.
• Khí CO₂ gây ra hiệu ứng "nhà kính", làm nhiệt độ Trái Đất nóng lên làm tan băng ở hai cực.
• Các biện pháp bảo vệ môi trường: Xây hệ thống liên hoàn xử lí khí thải độc hại trước khi đưa khí thải ra ngoài không khí; Trồng vành đai cây xanh để hấp thụ CO₂...

Bài 5. 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?

Hướng dẫn giải:

a) O₂ + 2Mn 2MnO

b) Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂

c) O₂ + Si SiO₂

d) O₂ + S SO₂

Phản ứng xảy ra trong quá trình luyện gang là (b), phản ứng xảy ra trong luyện thép là (a), (c), (d).

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

Bài 6. Tính khối lượng quặng hematit chứa 60% Fe₂O₃ cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình là 80%.

Hướng dẫn giải:

Khối lượng Fe có trong 1 tấn gang = 1 x (95/100) = 0,95 tấn.

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
Tỉ lệ:     160           2,56 (tấn)
P.ư:       m           0,95

Khối lương Fe₂O₃, phản ứng: m = (0,95.160)/(2.56) = 1,357 tấn

Vì hiệu suất phản ứng chỉ đạt 80% nên khối lượng thực tế cần là: (1,357.100)/80 = 1,696 tấn.

Fe₂O₃ chỉ chiếm 60% khối lượng quặng sắt nên khối lượng quặng sắt cần là: 

m_quặng = (1,969.100)/60 = 2,827 tấn