Bài tập về Hợp kim sắt: Gang, thép
Lý thuyết
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
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
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 chi tiết máy, dụng cụ lao động, phướng tiện giao thông...
Sản xuất Gang, Thép
1. Sản xuất gang như thế nào?
a) Nguyên liệu:
Nguyên liệu sản xuất gang là quặng sắt, thí dụ quặng manhetit (chứa Fe3O4), quặng hematit (chứa Fe2O3); 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 (lò cao).
c) Quá trình sản xuất gang trong lò cao:
Quặng, than cốc, đá vôi có kích thước vừa phải được đưa vào lò cao qua miệng lò và xếp thành từng lớp xen kẽ nhau. Không khí nóng được thổi từ hai bên lò từ dưới lên.
- Phản ứng tạo thành khí CO:
- Phản ứng khử oxit sắt thành sắt.
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.
Xỉ nhẹ nổi lên trên và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.
2. Sản xuất thép như thế nào
a) Nguyên liệu sản xuất:
Nguyên liệu sản xuất thép là gang, sắt phế liệu, khí oxi.
b) Nguyên tắc sản xuất:
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,...
c) Quá trình sản xuất thép:
Luyện thép được thực hiện trong lò Bet-xơ-me.
Thổi khí oxi vào lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khí oxi oxi hóa các nguyên tố trong gang như C, Mn, Si,..
Sản phẩm thu được là thép.
Bài tập tự luyện
Bài 1: Gang là hợp kim của sắt với cacbon và một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: Si, Mn, S,… trong đó hàm lượng cacbon chiếm:
A. Từ 2% đến 6%
B. Dưới 2%
C. Từ 2% đến 5%
D. Trên 6%
Lời giải
Từ 0,01 – 2% khối lượng C là thép và từ 2 – 5% khối lượng C là gang
Đáp án: C
Bài 2: Trong sản xuất gang, người ta dùng một loại than vừa có vai trò là nhiêu liệu cung cấp nhiệt cho lò cao, vừa tạo ra chất khử CO, vừa tạo thành phần từ 2-5% C trong gang. Loại than đó là:
A. than non
B. than đá
C. than gỗ
D. than cốc
Lời giải
Trong sản xuất gang, người ta dùng một loại than vừa có vai trò là nhiêu liệu cung cấp nhiệt cho lò cao, vừa tạo ra chất khử CO, vừa tạo thành phần từ 2-5% C trong gang. Loại than đó là than cốc.
Đáp án: D
Bài 3: Nguyên tắc luyện thép từ gang là
A. tăng thêm hàm lượng cacbon trong gang để thu được thép.
B. dùng chất khử CO khử oxit sắt thành sắt ở nhiệt độ cao.
C. dùng CaO hoặc CaCO3 để khử tạp chất Si, P, S, Mn, … trong gang để thu được thép.
D. dùng O2 oxi hóa các tạp chất Si, P, S, Mn, … trong gang để thu được thép.
Lời giải
Nguyên tắc luyện thép từ gang là : làm giảm hàm lượng các tạp chất (C, S, Si, Mn,..) có trong gang bằng cách oxi hoá các tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép
Đáp án: D
Bài 4: Quá trình sản xuất thép từ gang trắng, người ta cho thêm oxi của không khí vào. Vai trò của oxi là
A. oxi hóa tạp chất
B. oxi hóa cacbon
C. oxi hóa một phần Fe
D. cả A, B, C đều xảy ra
Lời giải
Vai trò của oxi là để oxi hóa các tạp chất (S, Si, Mn), C và oxi hóa 1 phần Fe để tạo thành xỉ và tách ra khỏi gang
Đáp án: D
Bài 5: Một loại quặng chứa sắt trong tự nhiên đã được loại bỏ tạp chất. Hòa tan quặng này trong dung dịch HNO3 thấy có khí màu nâu bay ra, dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch BaCl2 thấy có kết tủa (không tan trong axit mạnh). Loại quặng đó là
A. xiđerit.
B. hematit.
C. manhetit.
D. pirit sắt.
Lời giải
Kết tủa không tan trong axit mạnh là BaSO4 => trong quặng sắt có chứa nguyên tố S
=> quặng đó là pirit sắt
Đáp án: D
Bài 6: Cho các phát biểu sau:
(1) Gang là hợp kim của sắt chứa từ 1 - 3,1% là các nguyên tố C, Si, Mn, S và còn lại là Fe.
(2) Thép là hợp kim của sắt trong đó hàm lượng cacbon chiếm 0,01 - 2%.
(3) Thép được sử dụng trong ngành chế tạo máy và máy bay.
(4) Để luyện thép, người ta oxi hóa gang nóng chảy để loại phần lớn các nguyên tố C, P, Si, Mn, S.
(5) Thép đặc biệt là thép ngoài những nguyên tố có sẵn như thép thường còn thêm các nguyên tố được đưa vào là Cr, Ni, Mo, W, Mn, …
Số phát biểu đúng là
A. 4 B. 2
C. 5 D. 3
Lời giải
(1) sai vì trong gang hàm lượng C chiếm 2 – 5% nên các nguyên tố C, Si, Mn, S chiếm ít nhất 2%
(3) sai vì thành phần của thép có chứa 18% W và 5% Cr nên rất cứng, ứng dụng để chế tạo máy cắt gọt, phay,… không dùng để chế tạo máy bay.
Đáp án: D
Bài 7: Quặng nào sau đây có hàm lượng Fe cao nhất?
A. Hematit đỏ (Fe2O3).
B. Pirit (FeS2).
C. Manhetit (Fe3O4).
D. Xiđerit (FeCO3).
Lời giải
Vậy quặng có hàm lượng Fe cao nhất là Fe3O4
Đáp án: C
Bài 8: Quặng hemantit có công thức hóa học là:
A. Fe3O4
B. Fe2O3
C. FeO
D. Al2O3
Lời giải
Quặng hemantit có công thức hóa học là: Fe2O3
Đáp án: B
Bài 9: 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%.
Lời giải
Bảo toàn nguyên tố C: nC (trong thép) = nCO2 = 0,007 mol
%C = 
= 0,84%
Đáp án: B
Bài 10: Một loại quặng chứa 82% Fe2O3. Thành phần phần trăm của Fe trong quặng theo khối lượng là:
A. 57,4%
B. 57,0 %
C. 54,7%
D. 56,4 %
Lời giải
Giả sử có 160g quặng
=> mFe2O3có trong 160g quặng = 160 . 0,82 = 131,2g
=> nFe2O3 = 131,2 : 160 = 0,82 mol
=> nFecótrongquặng = 2 nFe2O3 = 1,64 mol
=> mFe có trong quặng = 1,64 . 56 = 91,84g
=> %Fe trong quặng = (mFe : m quặng) . 100% = (91,84 : 160) . 100% = 57,4%
Đáp án: A
Bài 11: Thép là hợp kim Fe – C và một số nguyên tố khác, trong đó C chiếm khoảng
A. trên 2%
B. 5% đến 10%
C. 0,01% đến 2%
D. Không chứa C
Lời giải
Thép là hợp kim Fe – C và một số nguyên tố khác, trong đó C chiếm khoảng 0,01% đến 2%
Đáp án: C
Bài 12: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm:
A. Trên 2%
B. Từ 0,01 - 2%
C. Từ 2% đến 5%
D. Trên 5%
Lời giải
Đáp án B
Bài 13: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm:
A. Dưới 2%
B. Trên 2%
C. Từ 2-5%
D. Trên 5%
Lời giải
Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác trong đó hàm lượng cacbon chiếm: Dưới 2%
Đáp án: A
Bài 14: Gang và thép là hợp kim của Fe. Tìm phát biểu đúng.
A. Gang là hợp kim Fe – C (5% đến 10%).
B. Nguyên tắc sản suất gang là khử Fe trong oxit bằng CO, H2 hay Al ở nhiệt độ cao.
C. Nguyên tắc sản xuất thép là oxi hoá các tạp chất trong gang (C, Si, Mn, S, P) thành oxit nhằm giảm hàm lượng của chúng.
D. Thép là hợp kim Fe – C (2% đến 5%).
Lời giải
A sai vì: Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2-5%
B sai vì: Nguyên tắc sản xuất gang: dùng CO khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim.
D sai vì: Thép là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác (C, Mn, S, Si,…), trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2%.
Đáp án: C
Bài 15: A là quặng hematit chứa 60% Fe2O3. B là quặng manhetit chứa 69,6% Fe3O4. Trộn m1 tấn A với m2 tấn B thu được 1 tấn quặng C. Từ 1 tấn quặng C điều chế được 0,5 tấn gang chứa 4% cacbon. Tỉ lệ m1 : m2 là
A. 5:2
B. 4:3
C. 3:4
D. 2:5
Lời giải
0,5 tấn gang chứa 4% C => 0,5 tấn gang chứa 96% Fe hay mFe = 0,48 tấn
Trong gang: nFe = 3/350
Bảo toàn nguyên tố Fe: 2.nFe2O3 + 3.nFe3O4 = 3/350
(1)
+) Trộn m1 tấn A với m2 tấn B thu được 1 tấn quặng C
=> m1 + m2 = 1 (2)
Từ (1) và (2) => m1 = 2/7; m2 = 5/7 => m1 : m2 = 2 : 5
Đáp án: D
Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác:
30 Bài tập về Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Nhôm (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập của Dãy hoạt động hóa học của kim loại (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Tính chất vật lí của kim loại (2024) có đáp án chi tiết nhất
30 Bài tập về Tính chất hóa học của kim loại (2024) có đáp án chi tiết nhất
