Title BÀI 18. GIỚI THIỆU VỀ HỢP KIM (GV).docx ✅

1 BÀI 18. GIỚI THIỆU VỀ HỢP KIM I. HỢP KIM 1. Khái niệm hợp kim Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa ít nhất một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác. Kim loại cơ bản là kim loại chiếm thành phần chính trong hợp kim. Ví dụ: thép có kim loại cơ bản là sắt, đuy–ra (duralumin) có kim loại cơ bản là nhôm,... 2. Ưu điểm của hợp kim Hợp kim thường có nhiều ưu điểm vượt trội so với kim loại nguyên chất về độ cứng, độ bền, khả năng chống ăn mòn và gỉ sét, phù hợp với nhiều ứng dụng. II. MỘT SỐ HỢP KIM PHỔ BIẾN Gang, thép và hợp kim nhôm là các hợp kim phổ biến có thành phần, tính chất đặc trưng với nhiều ứng dụng quan trọng trong đời sống và sản xuất. Bảng. Thành phần, tính chất, ứng dụng của một số hợp kim của sắt và nhôm Hợp kim Thành phần Tính chất đặc trưng Ứng dụng phổ biến Gang Hợp kim của của sắt với carbon (khoảng 2 – 5% khối lượng) và một số nguyên tố khác. Cứng, giòn Sản xuất bếp, lò nướng, bánh răng làm đường ống và phụ kiện đường ống dẫn nước cấp, nổi và chảo, khuôn đúc,... Thép (thép thông thường) Hợp kim của của sắt với carbon (dưới 2% khối lượng) và lượng nhỏ nguyên tố khác. Cứng, dẻo hơn gang Làm vật liệu trong xây dựng, thiết bị, máy móc. Inox (thép đặc biệt) Hợp kim của Fe cùng một số nguyên tố khác như Cr, Ni,... Khó bị gỉ Làm đồ dùng, dụng cụ trong gia đình; chi tiết trong các dụng cụ, thiết bị y tế;... Duralumin (hay dural) Hợp kim của Al với một số nguyên tố khác như Cu, Mg, Mn. Nhẹ, bền Chế tạo cánh máy bay, áo giáp, khung xe đạp III. SẢN XUẤT GANG, THÉP 1. Sản xuất gang từ nguồn quặng chứa iron (III) oxide
2 – Nguyên liệu: quặng sắt (thường là quặng hematite với thành phần chính là Fe 2 O 3 ), than cốc và chất tạo xỉ như CaCO 3 , SiO 2 ,... Quặng sắt, than cốc, đá vôi được đưa vào lò cao qua miệng lò, chuyển dần từ trên xuống. Không khí nóng được thổi từ dưới lên. – Các giai đoạn chính của quá trình sản xuất gang: + Tạo CO: C + O 2 ot  CO 2 ; C + CO 2 ot  2CO + Tạo gang từ quặng: 3CO + Fe 2 O 3 ot  2Fe + 3CO 2 + Tạo xỉ, tách xỉ thu được gang: CaO + SiO 2 ot  CaSiO 3
3 Hình. Sơ đồ lò luyện gang 2. Sản xuất thép – Nguyên liệu chính để sản xuất thép là gang (hoặc thép phế liệu) và khí oxygen. – Quá trình sản xuất thép: Làm giảm các tạp chất C, Si, Mn,... trong gang bằng cách chuyển chúng thành các oxide và loại bỏ chúng để thu được thép. BÀI TẬP Phần 1. Tự luận Câu 1. Nêu các bước cơ bản trong quy trình tách kim loại từ quặng. Trình bày một số phương pháp điều chế kim loại mà em biết? Cho ví dụ. Đáp án – Từ các quặng kim loại, người ta làm giàu quặng bằng cách loại bỏ các tạp chất như đất, cát, đá,... Sau đó, tuỳ thuộc vào mức độ hoạt động hoá học của kim loại, có thể lựa chọn phương pháp hoá học phù hợp để tách kim loại ra khỏi hợp chất của nó. – Một số phương pháp: + Phương pháp điện phân nóng chảy được áp dụng để tách các kim loại hoạt động hoá học mạnh như Na, Ca, Mg, Al,... + Phương pháp nhiệt luyện thường được dùng để tách các kim loại hoạt động hoá học trung bình như Fe, Zn,...: có thể dùng các chất như C, CO, H 2 , Al,... tác dụng với oxide kim loại ở nhiệt độ cao, thu được kim loại. + Ngoài hai phương pháp trên, người ta còn dùng phương pháp thuỷ luyện để tách các kim loại hoạt động hoá học yếu như Ag, Au,... Câu 2. Tại sao khi bỏ một phần carbon và các tạp chất trong gang lại thu được thép? Đáp án Do hàm lượng carbon trong thép ít hơn hàm lượng carbon trong gang (carbon chiếm hàm lượng từ 2% – 5% trong gang và dưới 2% trong thép) do đó khi bỏ một phần carbon và các tạp chất trong gang lại thu được thép. Câu 3. Các quá trình sản xuất gang, sản xuất thép, tách kẽm từ zinc oxide bằng phương pháp nhiệt luyện có thể gây ô nhiễm cho bầu khí quyển không? Giải thích. Đáp án Phản ứng tạo thành các khí độc hại như CO, CO 2 gây ô nhiễm môi trường. 3CO + Fe 2 O 3 o t  2Fe + 3CO 2
4 C + ZnO o t  Zn + CO Câu 4. a) Trong quá trình sản xuất gang, phương pháp nào đã được sử dụng để tách kim loại ra khỏi oxide? Viết PTHH xảy ra? b) Vì sao khi sản xuất thép thì khí oxygen được thổi liên tục qua gang nóng chảy? Đáp án a) Phương pháp nhiệt luyện. 3CO + Fe 2 O 3 o t  2Fe + 3CO 2 b) Để khí oxygen tiếp xúc với gang tốt hơn giúp quá trình sản xuất thép xảy ra nhanh hơn. Câu 5. a) Trong công nghiệp, phương pháp nào dùng để sản xuất nhôm? Nguyên liệu để sản xuất nhôm là gì? b) Viết phương trình hóa học xảy ra trong các thí nghiệm sau và cho biết kim loại tạo thành trong mỗi phản ứng bằng phương pháp nào? (1) Điện phân nóng chảy Al 2 O 3 . (2) Điện phân nóng chảy KCl (sản phẩm là potassium và khí chlorine). (3) Cho CO dư qua CuO, nung nóng. (4) Cho C qua ZnO, nung nóng. (5) Cho H 2 dư qua Fe 3 O 4 , nung nóng. (6) Cho Cu tác dụng với dung dịch AgNO 3 . Đáp án a) Phương pháp điều chế nhôm trong công nghiệp là phương pháp điện phân nóng chảy. Nguyên liệu: Quặng bauxite. b) Phương trình hóa học Phương pháp điều chế (1) 2Al 2 O 3 (*)t đpnc cryolie 4Al + 3O 2 ↑ Điện phân nóng chảy (2) 2KCl đpnc  2K + Cl 2 Điện phân nóng chảy (3) CO + CuO o t  Cu + CO 2 Nhiệt luyện (4) C + 2ZnO o t  2Zn + CO 2 Nhiệt luyện (5) 4H 2 + Fe 3 O 4 o t  3Fe + 4H 2 O Nhiệt luyện (6) Cu + 2AgNO 3  Cu(NO 3 ) 2 + 2Ag Thủy luyện