Hướng dẫn giải bài tập SGK Hoá học lớp 9 bài 20: Hợp kim sắt: Gang, thép

Bài 1. Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang và thép? Nêu thành phần, tính chất, ứng dụng của gang và thép.

Hướng dẫn giải: Xem phần tóm tắt kiến thức cơ bản

Bài 2. Hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang và viết các phương trình hoá học.

Hướng dẫn giải: Xem phần tóm tắt kiến thức cơ bản

Bài 3. Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hoá học.

Hướng dẫn giải: Xem phần tóm tắt kiến thức cơ bản

Bài 4. 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.

Hướng dẫn giải.

• Khi SO₂ gây ô nhiễm không khí, độc hại đối với người và động vật; SO₂ là khí gây ra hiện tượng mưa axit: SO₂ + H₂O → H₂SO₃, axit sunfurơ tiếp tục bị oxi hóa thành axit sunfuric.
• Khí CO₂ gây ra hiệu ứng "nhà kính", làm nhiệt độ Trái Đất nóng lên làm tan băng ở hai cực.
• Các biện pháp bảo vệ môi trường: Xây hệ thống liên hoàn xử lí khí thải độc hại trước khi đưa khí thải ra ngoài không khí; Trồng vành đai cây xanh để hấp thụ CO₂...

Bài 5. Hãy lập các phương trình hoá học theo sơ đồ sau đây

a) O₂ + 2Mn 2MnO

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?

Hướng dẫn giải:

a) O₂ + 2Mn 2MnO

b) Fe₂O₃ + 3CO 2Fe + 3CO₂

c) O₂ + Si SiO₂

d) O₂ + S SO₂

Phản ứng xảy ra trong quá trình luyện gang là (b), phản ứng xảy ra trong luyện thép là (a), (c), (d).

Chất oxi hóa là O₂, Fe₂O₃; chất khử là Mn, CO, Si, S.

Bài 6. Tính khối lượng quặng hematit chứa 60% Fe₂O₃ cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình là 80%.

Hướng dẫn giải:

Khối lượng Fe có trong 1 tấn gang = 1 x (95/100) = 0,95 tấn.

Fe₂O₃ + 3CO → 2Fe + 3CO₂
Tỉ lệ:     160           2,56 (tấn)
P.ư:       m           0,95

Khối lương Fe₂O₃, phản ứng: m = (0,95.160)/(2.56) = 1,357 tấn

Vì hiệu suất phản ứng chỉ đạt 80% nên khối lượng thực tế cần là: (1,357.100)/80 = 1,696 tấn.

Fe₂O₃ chỉ chiếm 60% khối lượng quặng sắt nên khối lượng quặng sắt cần là: 

m_quặng = (1,969.100)/60 = 2,827 tấn