Giải Hóa 12 SGK nâng cao Chương 7 Bài 42 Hợp kim của Sắt

Hãy ghép mỗi chữ cái ở cột trái với mỗi số ở cột phải sao cho phù hợp

A. Cacbon	1. Là nguyên tố kim loại
B. Thép	2. Là nguyên tố phi kim.
C. Sắt	3. Là hợp kim sắt - cacbon (0.01 - 2%).
D. Xementit	4. Là hợp kim sắt- cacbon(2-5%)
E. Gang	5. Là quặng hematit nâu.
	6. là hợp chất của sắt và cacbon.

Hướng dẫn giải:

A - 2

B - 3

C - l

D - 6

E - 4

---

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.

Hướng dẫn giải:

* Gang

+ Thành phần các nguyên tố: 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 %).

+ Ứng dụng:

– Gang xám dùng để đúc thân máy, bệ máy, ống dẫn nước…

– Gang trắng dùng để luyện thép.

* Thép

+ Thành phần các nguyên tố: Thép là hợp kim của sắt với cacbon ( 0,01-2% ) và một số lượng rất nhỏ các nguyên tố Si, Mn…

+ Ứng dụng:

– Thép thường được sử dụng rộng rãi trong các nghành kinh tế quốc dân.

– Thép đặc biệt dùng để chế tạo vòng bi, mũi khoan, lò xo, nhíp ô tô, tủ sắt…

---

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.

Hướng dẫn giải:

Câu 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.

Câu 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.

Câu c:

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

Luyện gang

+ Bước 1: Phản ứng tạo chất khử CO

C + O₂ → CO₂

C + CO₂ → 2CO

+ Bước 2: Phản ứng khử sắt oxit

3Fe₂O₃ + CO → 2Fe₃O₄ + CO₂  (đk: nhiệt độ)

Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂  (đk: nhiệt độ)

FeO + CO → Fe + CO₂   (đk: nhiệt độ)

+ Bước 3: Phản ứng tạo xi:

CaCO₃ → CaO + CO₂   (đk: nhiệt độ)

CaO + SiO₂ → CaSiO₃    (đk: nhiệt độ)

Luyện thép

+ Bước 1: Phản ứng loại C, S ra khỏi gang

C + O₂ →  CO₂

S + O₂ → SO₂

Si + O₂ →  SiO₂

+ Bước 2: Phản ứng tạo xi

4P + 5O₂ →  2P₂O₅

3CaO + P₂O₅ →  Ca(PO₄)₂

3CaO + SiO₂ →  CaSiO₃

---

Hãy nêu những ưu điểm và nhược điểm chính của 3 phương pháp luyện thép.

Hướng dẫn 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 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

---

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%.

Hướng dẫn giải:

Câu a:

Các PTHH:

Fe₃O₄ + CO → 3FeO + CO₂  (đk: nhiệt độ)

FeO + CO  → Fe + CO₂    (đk: nhiệt độ)

Câu b:

Phản ứng tổng hợp

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

Theo pt : 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

---

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%.

Hướng dẫn giải:

Câu 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

Câu 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 :

m_muối = 0,448 x 100 : 22,4 = 2 tấn

Câu 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

 

Trên đây là nội dung chi tiết Giải bài tập nâng cao Hóa 12 Chương 7 Hợp kim của sắt, với hướng dẫn giải chi tiết, rõ ràng, trình bày khoa học. Hoc247 hy vọng đây sẽ là tài liệu hữu ích giúp các bạn học sinh lớp 12 học tập thật tốt!