| A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ
I. Gang Gang là hợp kim của sắt với cacbon (2 – 5%) và một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S,… 1. Phân loại: gồm gang trắng và gang xám. 2. Sản xuất gang a) Nguyên liệu: quặng sắt, than cốc, chất chảy CaCO3. b) Những phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang: +) Phản ứng tạo thành chất khử CO: C + O2 → CO2 CO2 + C → 2CO +) Phản ứng khử oxit sắt: – Ở phần trên của thân lò (nhiệt độ khoảng 400°C) xảy ra phản ứng: 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2↑ – Ở phần giữa của thân lò (nhiệt độ khoảng 500 – 600°C): Fe3O4+ CO → 3FeO + CO2↑ – Ở phần dưới của thân lò (nhiệt độ khỏang 700 – 800°C): FeO + CO → Fe + CO2↑ +) Phản ứng tạo xỉ: CaCO3 → CaO + CO2↑ CaO + SiO2 → CaSiO3 (canxi silicat) II. Thép Thép là hợp kim của sắt với cacbon (0,01 – 2%) và một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, Cr, Ni, … 1. Phân loại: gồm thép thường (hay thép cacbon) và thép đặc biệt. 2. Sản xuất thép a) Nguyên liệu: gang trắng hoặc gang xám, sắt thép phế liệu, chất chảy (CaO); nhiên liệu là dầu ma zút hoặc khí đốt, khí oxi. b) Những phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện gang thành thép: – Cacbon và lưu huỳnh bị oxi hóa tạo CO2 và SO2 tách ra khỏi gang: C +O2 → CO2 S + O2 → SO2 – Silic và photpho bị oxi hóa thành những oxit khó bay hơi là SiO2 và P2O5: Si + O2 → SiO 4P+ 5O2 → 2P2O5 – Những oxit này hóa hợp với chất chảy là CaO tạo thành xỉ: 3CaO + P2O5 → Ca3(PO4)2 CaO + SiO2 → CaSiO3 c) Các phương pháp luyện thép. +) Phương pháp Betxome (lò thổi oxi) Lò thổi oxi có ưu điểm là các phản ứng xảy ra bên trong khối gang tỏa ra rất nhiều nhiệt, thời gian luyện thép ngắn. +) Phương pháp Mac-tanh (lò bằng) Ưu điểm: của phương pháp này là có thể kiểm soát được tỉ lệ các nguyên tố trong thép và bổ sung các nguyên tố cần thiết khác như Mn, Ni, Cr, Mo, W, V,… Do vậy có thể luyện được những loại thép có chất lượng cao.\ +) Phương pháp lò điện Phương pháp lò hồ quang điện có ưu điểm là luyện được những loại thép đặc biệt mà thành phần có những kim loại khó nóng chảy như confram (tác 3350°C), molipden (ta. 2620°C), crom (tn. 1890°C) và loại được hầu hết những nguyên tố có hại cho thép như lưu huỳnh, photpho. Nhược điểm của lò hồ quang điện là dung tích nhỏ nên khối lượng mỗi mẻ thép ra là không lớn. |
Nguồn website giaibai5s.com
- HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP ÁN BÀI TẬP SGK TRANG 208 Câu 1.
A – 2; B – 3; C – 1; D-6 (xemantit Fe3C); E – 4.. Câu 2.
- a) Thành phần các nguyên tố và ứng dụng của gang và thép: – Gang là hợp kim của sắt có chứa 2 – 5% cacbon. – Thép là hợp kim của sắt có chứa 0,01 – 2% cacbon. .. – Ứng dụng của gang: dùng để luyện thép, đúc các bộ phận của máy, ống dẫn nước, cánh cửa, … – Ứng dụng của thép: • Thép thường được sử dụng chế tạo các vật dụng trong đời sống,
xây dựng. • Chế tạo các dụng cụ y tế, chế tạo lưỡi phay, lưỡi bào, đường ray
xe lửa, … b) – Gang trắng: chứa ít cacbon, rất ít silic, chứa nhiều FegC. Gang trắng rất cứng và giòn, được dùng để luyện thép.
– Gang xám: chứa nhiều cacbon và silic, cứng kém hơn gang trắng. Gang xám dùng để đúc bộ máy, ống dẫn nước. c) – Thép thường (hay thép cacbon): có chứa ít cacbon, silic, mangan và rất ít lưu huỳnh, photpho; dùng trong xây dựng nhà cửa, chế tạo các vật dụng trong đời sống.
– Thép đặc biệt: có chứa lượng đáng kể các nguyên tố như Si, Cr, Ni, W, … làm dụng cụ nhà bếp, lưỡi dao máy tiện, máy phay, … Câu 8.
- a) +) Nguyên tắc sản xuất gang: dùng khí CO để khử oxit sắt (nếu là quặng FeCO3 hay FeS2 thì nung trước để biến các quặng này thành sắt oxit).
+) Nguyên tắc sản xuất thép: tách khỏi gang phần lớn C, Cr, Si, . Mn và hầu hết P và S.
- b) +) Nguyên liệu sản xuất gang: quặng sắt (không chứa hoặc chứa rất ít P, S), than cốc, chất chảy là CaCO3.
+) Nguyên liệu sản xuất thép: gang trắng, gang xám, sắt thép phế liệu, chất chảy CaO; dầu mazut, khí oxi. c) Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình luyện gang: +) Tạo CO:
C+02 → CO2
CO2 + C° 200 +) Khử oxit sắt:
3Fe2O3 + co ‘ 2Fe304 + CO2 Fe3O4 + CO° 3FeO + CO2
FeO + CO -_→ Fe + CO2 +) Tạo xỉ:
CaCO3 + CaO + CO2
| CaO + SiO2 + CaSiO3 (canxi silicat) Các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện thép: +) Oxi hóa C, S:
C + O2ť> CO2
S + O2 + → SO2 +) Si và P cũng bị oxi hóa:
Si + 02°> SiO
4P + 502 _→ 2P205 +) Tạo xỉ:
3CaO + P205 → Caz(PO4)2
CaO + SiO2 + CaSiO2 Câu 4. âu 4. . . .
Có 3 phương pháp luyện thép là: +) Phương pháp lò thổi oxi: thời gian luyện thép ngắn, chủ yếu dùng để luyện thép thường. +) Phương pháp lò bằng: thường dùng để luyện thép có chất lượng cao. +) Phương pháp hồ quang điện: dùng để luyện thép đặc biệt, thành
phần có những kim loại khó nóng chảy như vonfram, crom, moliđen, ..
100
100
Câu 5. a) Phản ứng: Fe3O4 + 4CO + 3FeO + 4CO,
FeO + CO ť► Fe + CO2 b) Tính khối lượng quặng: . | Khối lượng Fe có trong 10 tấn gang chứa 96% sắt.
10 x 96 = 9,6 (tấn) Fe3O4 + 4CO 3 Fe + 4CO2. (tấn) 232
3×56 (tấn) x
9,6 => x = 13,257 (tấn). Vì H = 87,5% + khối lượng Fe3O4 đem dùng là: | 13,257 x 10 = 15,151 (tấn).
87,5 Vì trong quặng chứa 92,8% Fe2O, nên khối lượng quặng đem dùng là: 15,151 x 100
16,33 (tấn).
92,8 Câu 6.
- a) Phản ứng xảy ra khi luyện thép: – Oxi hóa C, S tạo khí:
C + 02 – < > CO2 ; S+ O2 SO2 – Oxi hóa P và Si tạo hợp chất khó bay hơi:
4P + 502_o > 2P,05 ; Si + 02 _ SiO2 – Tạo xỉ: .
3CaO + P2O6 + Ca3(PO4)2 ; CaO + SiO2 + CaSiO3 b) Khối lượng Fe2O3 trong một tấn quặng hematit:
64
1 x
= = 0,64 (tấn). 100
khối lượng Fe trong quặng là:
| 0,64 x 2 x 56 = 0,448 (tấn).
160 Vậy khối lượng muối chứa 80% sắt (III) sunfat là:
400 x 0,448 x 100 = 2 (tấn). 112 x 80
64
- c) Phản ứng:
Fe2O3 + 300_t° 2Fe + 3C02 Khối lượng Fe2O3 có trong quặng là:
10 x 6 = 6,4 tấn). Khối lượng Fe có trong quặng: mre = ? Vì H = 75% = me thực tế = 4,48 x 7 = 3,36 (tấn). Vì thép chứa 0,1% C và tạp chất 3 %Fe = 100% – 0,1% = 99,9% Vậy m thép = x 100% = 3,3634 (tấn).
6,4 x 2 x 56
= = 4,48 (tấn).
..
160
e thưc 1