Trang chủ > Lớp 12 > Giải BT Hóa học 12 nâng cao > Bài 42: Hợp kim của sắt - Giải BT Hóa học 12 nâng cao

Bài 42: Hợp kim của sắt - Giải BT Hóa học 12 nâng cao

Bài 1 (trang 208 sgk Hóa 12 nâng cao): Hãy ghép mỗi chữ cái ở cột trái với mỗi số ở cột phải sao cho phù hợp

A. Cacbon1. Là nguyên tố kim loại
B. Thép2. Là nguyên tố phi kim.
C. Sắt3. Là hợp kim sắt - cacbon (0.01 - 2%).
D. Xementit4. Là hợp kim sắt- cacbon (2-5%)
E. Gang5. Là quặng hematit nâu.
6. là hợp chất của sắt và cacbon.

Bài giải:

A - 2

B - 3

C - l

D - 6

E - 4

Bài 2 (trang 208): Hãy cho biết thành phần các nguyên tố và ứng dụng của:

a. Gang và thép.

b. Gang xám và gang trắng.

c. Thép thường và thép đặc biệt.

Bài giải:

a) Gang và thép

Gang là hợp kim của sắt với cacbon (2-5%) và một số nguyên tố khác như Si (1 -4%), Mn (0,3-5%), P (0,1 -2%), S (0,01 -1 %).

b) Gang xám và gang trắng.

Gang trắng được dùng để luyện thép.

Gang xám được dùng đế đúc các bộ phận của máy, ống dẫn nước, hàng rào, cánh cửa. vv...

c. Thép thường và thép đặc biệt.

Thép là hợp kim của sắt với cacbon (0,01-2%) với một lượng rất nhỏ Si, Mn.

Bài 3 (trang 208): Hãy cho biết:

a. Nguyên tắc sản xuất gang và nguyên tắc sản xuất thép.

b. Những nguyên liệu sản xuất gang và sản xuất thép.

c. Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện gang và luyện thép.

Bài giải:

a. Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng CO khử oxit sất thành sất theo từng giai đoạn:

Fe2O3 → Fe3O4 → FeO → Fe

Nguyên tắc sản xuất thép: Oxi hóa các tạp chất trong gang.

b. Những nguyên liệu sản xuất gang: Quặng sắt, chất chảy, than cốc.

Những nguyên liệu sản xuất thép: Gang trắng hay gang xám. Sắt thép phế liệu, chất chảy là CaO. nhiên liệu là dầu ma dút, khí đốt, khí oxi.

c. Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện gang và luyện thép

Luyện gang:

Luyện thép:

Bài 4 (trang 208): Hãy nêu những ưu điểm và nhược điểm chính của 3 phương pháp luyện thép.

Bài giải:

* Những ưu điểm và nhược điểm chính của 3 phương pháp luyện thép:

+) 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 phun vào lò để oxy hóa tạp chất trong gang.

– Ưu điểm: Có thể bổ sung các nguyên tố trong thép và bổ xung các nguyên tố cần thiết để sản suất 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, modipden.

– Nhược điểm là mỗi mở không lớn, điện năng tiêu thụ cao.

Bài 5 (trang 208): Người ta luyện gang từ quặng Fe3O4 trong lò cao.

a. Viết các phương trình hóa học cho các phản ứng xảy ra.

b. Tính lượng quặng chứa 92,8% Fe3O4 để có 10,0 tấn gang chứa 4% C và một số tạp chất. Giả thiết hiệu suất của quá trình là 87,5%.

Bài giải:

a) Các PTHH:

b) Phản ứng tổng hợp

Trong 10 tấn gang có 96% Fe có 9,6 tấn sắt.

Theo phương trình: Cứ 232 gam Fe3O4 tạo ra 3.56 = 168 gam Fe.

Vậy để có 9,6 tấn Fe cần lượng Fe3O4 là: 9,6 x 232: 168 = 13,257 tấn.

Hiệu suất phản ứng là 87,5% nên lượng Fe3O4 cần lấy là:

13,257 x 100: 87,5 = 15,151 tấn

Mà Fe3O4 chỉ chiếm 92,8% khối lượng quặng nên khối lượng quặng cần lấy là:

15,151 x 100: 92,8 = 16,326 tấn.

Bài 6 (trang 208):

a. Viết một số phương trình hóa học của phản ứng xảy ra khi luyện thép từ gang.

b. Cần bao nhiêu muối chứa 80% sắt (III) sunfat để có một lượng sắt bằng lượng sắt trong một tấn quặng hematit chứa 64% Fe2O3?

c. Nếu lấy quặng hematit trên đem luyện gang, rồi luyện thép thì từ 10,0 tấn quặng sẽ thu được bao nhiêu tấn thép chứa 0,1% c và các tạp chất. Giả thiết hiệu suất của quá trình là 75%.

Bài giải:

a) Một số phản ứng xảy ra trong quá trình luyện thép từ gang:

C + O2 → CO2

4P + 5O2 → 2P2O5

2Mn + O2 → 2MnO

Si + O2 → SiO2

b) Trong 1 tấn quặng hematit chứa 64% Fe2O3 có khối lượng sắt là:

0,64 x 112: 160 = 0,448 tấn

Trong hợp chất sắt (III) sunfat Fe2(SO4)3 thì %Fe = (56 x 2: 400) x 80% = 22,4% khối lượng muối.

Khối lượng muối cần lấy để có 0,448 tấn sắt là:

mmuối = 0,448 x 100: 22,4 = 2 tấn.

c) Lấy 10 tấn quặng hematit nói trên để luyện gang, rồi luyện thép với hiệu suất 75% thì khối lượng thép (99,9% Fe) thu được là:

(0,448 x 10 x 100: 99,9) x 75% = 3,363 tấn.