Lý thuyết Hợp kim sắt: gang, thép (mới 2024 + Bài Tập) - Hóa học 9

Lý thuyết Hóa 9 Bài 20: Hợp kim sắt: gang, thép

Bài giảng Hóa 9 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.

Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng là gang và thép.

Hình 1: Một số sản phẩm chế tạo từ hợp 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.

- Có hai loại gang là gang trắng và gang xám. Gang trắng dùng để luyện thép, gang xám dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước …

Hình 2: Nắp cống bằng gang

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 như đàn hồi, cứng, ít bị ăn mòn…. Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo chi tiết máy, dụng cụ lao động, phương tiện giao thông...

Hình 3: Bồn chứa bằng thép không gỉ.

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:

C + O₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ CO₂

C + CO₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2CO

- Phản ứng khử oxit sắt thành sắt.

3CO + Fe₂O₃ $\stackrel{t^0}{\to }$ 2Fe + 3CO₂

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.

CaO + SiO₂ $\stackrel{t^0}{\to }$ CaSiO₃

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

Hình 4: Sơ đồ lò luyện gang

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.

Hình 5: Sơ đồ lò luyện thép

Trắc nghiệm Hóa học 9 Bài 20: Hợp kim sắt: gang, thép

Câu 1: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm

A. Trên 2%.

B. Dưới 2%.

C. Từ 2% đến 5%.

D. Trên 5%.

Câu 2: 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%.

Câu 3: Nguyên tắc luyện thép từ gang là

A. Dùng O₂ oxi hóa các tạp chất C, Si, P, S, Mn,.. 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. Tăng thêm hàm lượng cacbon trong gang để thu được thép.

Câu 4: Để hòa tan hoàn toàn một mẫu gang có thể dùng dung dịch nào sau đây?

A. Dung dịch HCl.

B. Dung dịch NaOH.

C. Dung dịch H₂SO_{4 loãng}.

D. A, B, C đều sai.

Câu 5: Chất nào chứa hàm lượng sắt nhiều nhất là

A. FeS₂.

B. FeO.

C. Fe₂O₃.

D. Fe₃O₄.

Câu 6: Muốn sản xuất 5 tấn thép chứa 98% sắt, cần số tấn gang chứa 94,5% sắt là (cho hiệu suất của quá trình bằng 85%)

A. 6,0 tấn.

B. 6,1 tấn.

C. 6,2 tấn.

D. 6,3 tấn.

Câu 7: Cứ 1 tấn quặng FeCO₃ hàm lượng 80% đem luyện gang (95% sắt) thì thu được 378 kg gang thành phẩm. Hiệu suất của quá trình phản ứng là:

A. 92,78%.

B. 92,88%.

C. 92,98%.

D. 92,99%.

Câu 8: Từ một tấn quặng manhetit- Fe₃O₄ (chứa 72% Fe), có thể sản xuất được bao nhiêu tấn gang chứa 92% là Fe?

A. 0,56 tấn.

B. 0,57 tấn

C. 0,58 tấn.

D. 0,59 tấn.

Câu 9: A là quặng hemantit chứa 60% Fe₂O₃, B là quặng manhetit chứa 69,6% Fe₃O₄. Để thu được quặng C mà từ 1 tấn quặng C có thể điều chế được 0,5 tấn gang chứa 4% cacbon, cần trộn A, B theo tỉ lệ khối lượng

A. m_A: m_B = 2 : 5.

B. m_A: m_B = 5 : 2.

C. m_A: m_B = 3 : 5.

D. m_A: m_B = 5 : 3.

Câu 10: Khối lượng quặng hemantit chứa 60% Fe₂O₃ cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% sắt là? Biết hiệu suất của quá trình là 80%.

A. 2,5 tấn.

B. 2,2 tấn.

C. 2,8 tấn.

D. 2,9 tấn.

Xem thêm các bài tổng hợp lý thuyết Hóa lớp 9 đầy đủ, chi tiết khác:

Lý thuyết Bài 21: Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn (12819)

Lý thuyết Bài 22: Luyện tập chương 2: Kim loại

Lý thuyết Bài 24: Ôn tập học kỳ 1

Lý thuyết Bài 25: Tính chất của phi kim

Lý thuyết Bài 26: Clo