Bài 20. Hợp kim sắt: Gang, Thép

a)Cu(NO3)2 + Fe -> Fe(NO3)2 + Cu (đk: t^o)

b)Fe + H2SO4 loãng -> FeSO4 + H2

c) ko xảy ra

d)ko xảy ra

1. Sản xuất gang

a) Nguyên liệu sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe₃0₄), quặng hematit; 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 sản xuất gang: Dùng cacbon oxit khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.

c) Quá trình sản xuất gang trong lò luyện kim (lò cao).

- Phản ứng tạo thành khí CO:

C + O₂ → CO₂

C + CO₂ → 2CO

- Dùng CO khử quặng sắt ở phần thân lò, phần giữa thân lò nhiệt độ khoảng 500-600⁰C

3CO + Fe₂0₃ 2Fe + 3C0₂

4CO + Fe₃0₄ 3Fe + 4C0₂

Sắt nóng chảy hòa tan một ít cacbon và một số nguyên tố khác tạo thành gang.

- Phản ứng tạo xỉ: ở phần bụng lò, nhiệt độ khoảng 1000⁰C

Đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp với SiO₂ có trong quặng tạo thành xỉ.

CaCO₃ CaO + CO₂

CaO + SiO₃ → CaSiO₃

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

2. Sản xuất thép

a) Nguyên liệu sản xuất thép:

+ Gang trắng hoặc gang xám, sắt phế liệu

+ Chất chảy: CaO

+ Dầu mazut hoặc khí đốt

+ Khí oxi

b) Nguyên tắc sản xuất thép: Oxi hóa các tạp chất C, S, Si, Mn,…, có trong gang thành oxi rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.

c) Các phương pháp luyện thép

* Phương pháp Bet-xơ-me: Quá trình luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me

- Oxi nén dưới áp suất 10atm được thổi trên bề mặt và trong lòng gang nóng chảy, do vậy oxi đã oxi hóa rất mạnh những tạp chất trong gang và thành phần các chất trong thép được trộn đều.

- Ngày nay có khoảng 80% thép được sản xuất bằng phương pháp này.
- Ưu điểm:

+ Các phản ứng xảy ra bên trong khối gang tỏa rất nhiều nhiệt

+ Thời gian luyện thép ngắn

+ Lò cỡ lớn có thể luyện được 300 tấn thép trong thời gian 45 phút.

Thổi oxi vào gang nóng chảy thì các tạp chất bị oxi hóa:

- C và S chuyển thành khí CO₂, SO₂ thoát khỏi gang:

C + O₂ CO₂

S + O₂ SO₂

- Si và P chuyển thành oxit axit là SiO₂ và P₂O₅ khó bay hơi:

Si + O₂ SiO₂

P + O₂ P₂O₅

SiO₂, P₂O₅ sẽ tác dụng với CaO tạo CaSiO₃, Ca₃(PO₄)₂. Các muối sinh ra dễ nóng chảy, nhẹ hơn thép lỏng, nổi lên trên, được tách ra

3CaO + P₂O₅ Ca₃(PO₄)₂

CaO + SiO₂ CaSiO₃

mdd CuSO4 = 50 . 1,12 = 56 g

=> nCuSO4 = 56. 15% / 160 = 0,0525 mol

m kim loại tăng = 0,16 g

PTHH: Fe + CuSO4 -> FeSO4 + Cu

x........x............x...............x

m kim loại tăng = 64x - 56x = 0,16

-> x = 0,02

-Dd sau pư bao gồm: CuSO4 dư (0,0525 - 0,02 = 0,0325 mol); FeSO4 (0,02 mol)

-Khối lượng kim loại tăng -> Khối lượng dd giảm

=>mdd sau pư = 56 - 0,16 = 55,84 g

=> C% dd CuSO4 dư =(0,0325 . 160 . 100% ) : 55,84 = 9,31%

C% dd FeSO4 = (0,02 . 152 . 100%) : 55,84 = 5,44%

Vậy ...

m_CuSO4(dd) = 50 . 1,12 = 56 g => m_CuSO4 = \(\dfrac{56.15}{100}\)= 8,4 g

=>n_CuSO4 = \(\dfrac{8,4}{160}\)= 0,0525 mol

n_Fe = \(\dfrac{5}{56}\)= 0,089 mol

Fe + CuSO₄ -> FeSO₄ + Cu

0,089(dư);0,0525(hết) -> 0,0525 mol

=>C%(FeSO₄) = \(\dfrac{0,0525.152}{5+0,16+8,4}\).100% \(\approx\) 58,85%

a) 1. Fe + 2HCl -> FeCl2 + H2

2. FeCl2 + Ba(OH)2 ->Fe(OH)2 +BaCl2

3. Fe(OH)2 + H2SO4 -> FeSO4 + 2H2O

4. FeSO4 + BaCl2 -> FeCl2 + BaSO4

b) 1. 2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3 (đk: t^o > 250^oC)

2. 2FeCl3+ 3Ba(OH)2 -> 2Fe(OH)3 + 3BaCl2

3. 2Fe(OH)3 -> Fe2O3 + 3H2O (đk: t^o)

4. Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O

b)

(1) 2Fe +6 HCl -> 2FeCl₃ + 3H₂\(\uparrow\)

(2) 2FeCl₃ + 3Ba(OH)₂ -> 2Fe(OH)₃ + 3BaCl₂

(3) 2Fe(OH)₃ -> Fe₂O₃ +3 H₂O ( pứ cần t^o)

(42 Fe₂O₃ + 6H₂ ->2 Fe + 3H₂O

a) 1. Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2. FeCl₂ + 2NaOH → 2NaCl + Fe(OH)₂↓

3. Fe(OH)₂ + H₂SO₄ → FeSO₄ + 2H₂O

4. FeSO₄ + BaCl₂ → FeCl₂ + BaSO₄↓

b) 1. 2Fe + 3Cl₂ -^to-➢ 2FeCl₃

2. FeCl₃ + 3NaOH → 3NaCl + Fe(OH)₃↓

3. 2Fe(OH)₃ -^to-➢ Fe₂O₃ + 3H₂O

4. Fe₂O₃ + 2Al -^to-➢ Al₂O₃ + 2Fe

có ai giải cho bài này được ko?

3. BẰng phương pháp hóa học, hãy trình bày cách phân biệt 3 kim loại riêng biệt sau: BẠc, nhôm, sắt. Viết PTHH của các phản ứng xảy ra (nếu có).

(Các dụng cụ, hóa chất cần thiết coi như có đủ).

Bài 6 :

PTHH : \(Fe_2O_3+3CO\rightarrow2Fe+3CO_2\)

1 tấn gang = 1000kg gang

trong 1 tấn gang có : \(\dfrac{96}{100}.1000=960kg\left(Fe\right)\)

n_Fe = \(\dfrac{960}{56}\left(mol\right)\)

Theo PTPƯ ta có :

\(n_{Fe_2O_3}=\dfrac{1}{2}n_{Fe}=\dfrac{1}{2}.\dfrac{960}{56}=\dfrac{60}{7}\left(mol\right)\)

\(\rightarrow m_{Fe_2O_3}=\dfrac{60}{7}.160\approx1371,43\left(kg\right)\)

Vì hiệu suất p/ứ chỉ đạt 80% nên :

\(m_{Fe_2O_3}=1371,43.\dfrac{100}{80}\approx1714,29\left(kg\right)\)

vì quặng có 60% Fe2O3 nên :

\(m_{quặng}=1714,29.\dfrac{100}{60}=2857,15\left(kg\right)\)

Bài 1 :

- Có tất cả 2 PTHH :

a) \(Cu\left(NO_3\right)_2+Fe\rightarrow Fe\left(NO_3\right)_2+Cu\)

b) \(Fe+H_2SO_4\rightarrow FeSO_4+H_2\)

Gang trắng dùng để luyện thép, gang xám dùng để đúc bệ máy, ống dẫn nước,…
Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo máy, dụng cụ lao động...

- Dùng cacbon oxit khử oxi sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim( lò cao)

-Các PTPƯ

C + O₂ → CO₂

C + CO2 -> 2CO

3CO + Fe2O3 -> 3CO2 + Fe

CaO + SiO2 -> CaSiO3

- Luyện gang thành thép: Oxi hóa một số kim loại, phin kim để loại khỏi gang phần lớn các ngtố C, Si, Mn, ....

- Các PTPƯ

FeO + C -> Fe + CO

Các pư bạn thêm nhiệt độ cao vào nha.

m_Fe2O3=580(kg)

Fe₂O₃ -> Fe

160g 56g

580kg a(kg)

=>a=\(\dfrac{56.580}{160}=203\left(kg\right)\)

m_{Fe thực tế}=203.85%=172,55(kg)

m_gang=172,55:95%=181(kg)

Vì lượng Fe hao phí 5% nên

=> mFe = \(\dfrac{1.\left(90+5\right)}{100}=0,95\left(tấn\right)\)

PTHH :

\(Fe2O3+3CO-^{t0}->2Fe+3CO2\uparrow\)

160 tấn ---------------------> 112 tấn

x tấn ----------------------> 0,95 tấn

=> x = \(\dfrac{0,95.160}{112}\approx1,357\left(tấn\right)\)

=> m(quặng) = \(\dfrac{1,357.100}{87}\approx1,56\left(tấn\right)\)

gọi công thúc hóa học của muối sắt clorua là FeCl_x với x là hóa trị của sắt trong muối săt clorua này ta có khi cho muối sắt clorua pư với dd AgNO₃ ta có pthh:

FeCl_x+xAgNO₃\(\rightarrow\)Fe(NO₃)_x+xAgCl(1)

theo pthh(1) và đề bài ta có: nAgCl=8,61:143,5=0,06(mol)

và theo pthh(1) ta lại có:\(\dfrac{3,25}{35,5\times x+56}\)=\(\dfrac{0,06}{x}\)

\(\Rightarrow\)3,25\(\times\)x=2,13\(\times\)x+3,36

hay x=3,36:(3,25-2,13)=3

vậy cthh của muối sắt clorua là FeCl₃

\(n_{\downarrow}=0,06\left(mol\right)\)

\(FeCl_x+xAgNO_3->Fe\left(NO_3\right)_x+xAgCl\)

0,06/x........................................................0,06

\(M_{FeCl_x}=\dfrac{3,25}{\dfrac{0,06}{x}}=56+35,5x\)

=> x=3

CTHH FeCl3