Giải bài tập SGK Hóa 12 Bài 33: Hợp kim và sắt

1. Giải bài 1 trang 151 SGK Hóa học 12

2. Giải bài 2 trang 151 SGK Hóa học 12

• 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 lò để oxy hóa tạp chất trong gang

- Ưu điểm: Có thể bổ sung các nguyên tố trong thép và bổ sung các nguyên tố cần thiết để sản xuất 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, molipden, crom,... và không chứa những tạp chất có hại như lưu huỳnh, photpho.

- Nhược điểm là dung tích không lớn, điện năng tiêu thụ cao.

3. Giải bài 3 trang 151 SGK Hóa học 12

Hòa tan quặng đó trong dung dịch HNO₃, dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch BaCl₂ thấy có kết tủa trắng (không tan trong axit mạnh) 

→ Kết tủa trắng là BaSO₄ → Tương ứng muối Fe₂(SO₄)₃ 

⇒ Quặng phải chứa nguyên tố lưu huỳnh (S) ⇒ Quặng sắt ban đầu có công thức là FeS₂ (pirit sắt).

Đáp án đúng là D.

Để khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe₃O₄, Fe₂O₃ đến Fe cần vừa đủ 2,24 lít khí CO (đktc). Khối lượng sắt thu được là

A. 15 gam.

B. 16 gam.

C. 17 gam.

D. 18 gam.

Phương pháp giải

FexOy + yCO → xFe + yCO₂

 n_CO2 = n_CO

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_OXIT + m_CO = m_KL + m_CO2

=> m_KL  = ?

Hướng dẫn giải

Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng ta có:

m_hh + m_CO = m_Fe + m_CO2

⇒ m_Fe = 17,6 + 0,1.28 - 0,1.44 = 16 (gam)

Khối lượng sắt thu được là 16 gam.

Nung một mẫu thép thường có khối lượng 10 gam trong O₂ dư thu được 0,1568 lít khí CO₂ (đktc). Thành phần phần trăm theo khối lượng của cacbon trong mẫu thép đó là

A. 0,82%.

B. 0,84%

C. 0,85%.

D. 0,86%.

Phương pháp giải

Để tính thành phần  phần trăm theo khối lượng của cacbon ta cần ghi nhớ thép là hợp kim của Fe với C (hàm lượng C từ 0,01 - 2%)

Viết PTHH, tính toán theo PTHH

C + O₂  \(\xrightarrow{{{t^o}}}\) CO₂

Hướng dẫn giải

\({n_C} = {n_{C{O_2}}} = \frac{{0,1568}}{{22,4}} = 0,007\,mol\)

⇒ m_C = 0,007.12 = 0,084 (gam)

⇒ \(\% {m_C} = \frac{{0,084}}{{10}}.100 = 0,84\% \)

Thành phần phần trăm theo khối lượng của cacbon trong mẫu thép đó là 0,84%

Cần bao nhiêu tấn quặng manhetit chứa 80% Fe₃O₄ để có thể sản xuất được 800 tấn gang có hàm lượng sắt là 95%. Biết rằng trong quá trình sản xuất, lượng sắt bị hao hụt là 1%.

Phương pháp giải

Để tính khối lượng quặng manhetit, ta thực hiện các bước:

• Bước 1: Tính khối lượng sắt có trong gang.
• Bước 2: Tính khối lượng sắt thực tế
• Bước 3: Tính khối lượng quặng manhetit cần dùng.

Hướng dẫn giải

Khối lượng sắt có trong 800 tấn gang chứa 95% sắt là: \(\frac{{800.95}}{{100}} = 760\) (tấn)

Khối lượng sắt thực tế cần phải có là: \(\frac{{760.100}}{{99}} = 767,68\) (tấn)

Fe₃O₄   →   3Fe

232 tấn      3.56 = 168 tấn

Muốn có 767,68 tấn sắt, cần: \(\frac{{767,68.232}}{{168}} = 1060,13\) (tấn) Fe₃O₄

Khối lượng quặng manhetit cần dùng là: \(\frac{{1060,13.100}}{{80}} = 1325,163\) (tấn)

Vậy cần 1325,163 tấn quặng manhetit để sản xuất 800 tấn gang.