Hợp Kim Của Sắt: Gang, Thép Là Gì? Sản Xuất Gang Thép Như Thế ...

Vậy Gang là gì? Thép là gì? Gang, thép được sản xuất như thế nào? có ứng dụng gì? chúng ta cùng tìm hiểu chi tiết qua bài viết này.

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.

1. Gang là gì?

- 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.  

2. Thép là gì?

- 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. Thép được dùng làm vật liệu xây dựng, chế tạo máy, dụng cụ lao động,...

II. Sản xuất Gang, Thép

1. Sản xuất Gang như thế nào?

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: 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

- Phản ứng khử oxit sắt thành sắt.

 3CO + Fe2O3  2Fe + 3CO2

Sắt nóng chảy hòa tan một ít cacbon tạo thành gang.

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

 CaO + SiO3  CaSiO3

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

2. Sản xuất Thép như thế nào?

- Nguyên liệu: sản xuất thép là gang, sắt phế liệu, khí oxi.

- 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,...

- Quá trình: luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me. Khí oxi oxi hóa các nguyên tố trong gang như C, Mn, Si,..

II. Bài tập Hợp kim của sắt: Gang, Thép

* Bài 1 trang 63 SGK Hóa 9: Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang, thép? Nếu thành phần, tính chất và ứng dụng của gang và thép.

>> Giải bài 1 trang 63 SGK Hóa 9

* Bài 2 trang 63 SGK Hóa 9: Hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang và viết các phương trình phản ứng hóa học.

>> Giải bài 2 trang 63 SGK Hóa 9

* Bài 3 trang 63 SGK Hóa 9: Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hóa học.

>> Giải bài 3 trang 63 SGK Hóa 9

* Bài 4 trang 63 SGK Hóa 9: Những khí thải (CO2, SO2,...) trong quá trình sản xuất gang, thép có ảnh hưởng như thế nào đến môi trường xung quanh? Dẫn ra một số phản ứng để giải thích. Thử nêu biện pháp để chống ô nhiễm môi trường ở khu dân cư gần cơ sở sản xuất gang thép.

>> Giải bài 4 trang 63 SGK Hóa 9

* Bài 5 trang 63 SGK Hóa 9: Hãy lập các phương trình hoá học theo sơ đồ sau đây:

a) O2 + Mn  MnO

b) Fe2O3 + CO  Fe + CO2

c) O2 + Si  SiO2

d) O2 + S  SO2

Cho biết phản ứng nào xảy ra trong quá trình luyện gang, phản ứng nào xảy ra trong quá trình luyện thép, chất nào là chất oxi hoá, chất nào là chất khử?

>> Giải bài 5 trang 63 SGK Hóa 9

* Bài 6 trang 63 SGK Hóa 9: Tính khối lượng quặng hematit chưa 60% Fe2O3 cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình là 80%.

>> Giải bài 6 trang 63 SGK Hóa 9