Gang là gì (chi tiết nhất)

Bài viết Gang là gì lớp 12 chi tiết nhất là kiến thức có trong chương trình Hóa học 12 giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Gang.

Gang là gì (chi tiết nhất)

1. Gang là gì?

Gang là hợp kim chứa khoảng 95% sắt, 2% đến 4% carbon và một số nguyên tố khác như manganese, silicon, phosphorus, sulfur,... Gang cứng hơn nhưng cũng giòn hơn sắt. Gang được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất thép, chế tạo dụng cụ đun nấu, các chi tiết máy,...

2. Kiến thức mở rộng

2.1. Thép

- Thép là hợp kim của sắt chứa ít hơn 2,0% carbon và một số nguyên tố như chromium, manganese, silicon,... tạo cho thép có tính cứng, tính chịu nhiệt và các tính chất quý khác. Thép là vật liệu chủ yếu trong ngành chế tạo máy, xây dựng và nhiều lĩnh vực khác của đời sống và sản xuất.

- Các tính chất của thép có thể được điều chỉnh để phù hợp với mục đích sử dụng, thường bằng cách thêm các kim loại như titanium, vanadium, manganese,... vào hợp kim.

Ví dụ: thép không gỉ là hợp kim của sắt có chứa ít nhất 10% chromium theo khối lượng, ngoài ra còn có một lượng nhỏ carbon. Thép không gỉ có khả năng chống ăn mòn cao hơn nhiều so với sắt nguyên chất, thường được sử dụng làm dụng cụ y tế,...

2.2. Khái niệm hợp kim

- Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim.

Ví dụ:

+ Thép, gang là hợp kim của Fe với C và một số nguyên tố khác (Mn, Si,...);

+ Duralumin là hợp kim của Al với Cu, Mn, Mg, Si.

- Hợp kim thường được điều chế bằng cách nung chảy các thành phần rồi để nguội.

2.3. Ứng dụng của hợp kim

Từ thời cổ đại, con người đã biết sử dụng hợp kim để làm công cụ lao động và chế tạo vũ khí. Ngày nay, hợp kim được sử dụng rộng rãi trong đời sống và sản xuất.

+ Trong lĩnh vực chế tạo máy bay, ô tô,... sử dụng những hợp kim nhẹ, bền, chịu nhiệt,...

+ Ngành công nghiệp hoá chất sử dụng những hợp kim có tính bền hoá học và cơ học cao,...

+ Các đồ gia dụng được làm từ những hợp kim không gỉ, không độc hại,...

2.4. Tính chất của hợp kim

Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể của hợp kim. Nhìn chung, hợp kim có nhiều tính chất hoá học tương tự các kim loại thành phần, nhưng tính chất vật lí thường khác nhau nhiều.

- Hợp kim có những tính chất vật lí chung như có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt,... Tuy nhiên, tính dẫn điện và dẫn nhiệt kém hơn kim loại cơ bản trong hợp kim.

Ví dụ: đồng dẫn điện tốt hơn hợp kim đồng.

- Độ cứng của hợp kim thường lớn hơn độ cứng của kim loại thành phần trong hợp kim và độ dẻo thường kém hơn.

Ví dụ: hợp kim Au - Cu (khoảng 8% - 12% Cu) cứng hơn vàng, dùng đúc tiền, làm đồ trang sức, ngòi bút máy.

- Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim tuỳ thuộc vào thành phần và cấu tạo tinh thể của hợp kim, nhưng khác so với kim loại thành phần trong hợp kim.

Ví dụ: gang là hợp kim Fe - C có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiệt độ nóng chảy của sắt nguyên chất.

3. Bài tập minh họa

Câu 1. Một loại hợp kim của sắt trong đó có nguyên tố C (0,01% − 2%) và một lượng rất ít các nguyên tố Si, Mn, S, P. Hợp kim đó là

A. gang trắng.

B. thép.

C. gang xám.

D. duralumin.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Hợp kim của sắt trong đó có nguyên tố C (0,01% − 2%) và một lượng rất ít các nguyên tố Si, Mn, S, P là gang.

Câu 2. Khi chế tạo thép từ gang, có thể làm giảm tỉ lệ phần trăm carbon trong gang bằng cách nào sau đây?

A. Sử dụng oxygen để đốt cháy carbon trong gang nóng chảy.

B. Lọc carbon ra khỏi gang.

C. Hoà tan carbon trong dung dịch sulfuric acid.

D. Cạo carbon ra khỏi bề mặt kim loại.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

A. Đúng. oxi hóa các tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép

B. Sai. vì quá trình lọc carbon không rõ ràng

C. Sai vì nếu dùng dung dịch sulfuric acid thì không còn Sắt nữa

D. Sai vì cạo carbon ra khỏi bề mặt kim loại khi cạo vẫn có cả Fe mất đi không ảnh hưởng gì đến tỉ lệ C trong gang

Câu 3. Gang và thép đều là hợp kim của Fe được điều chế bằng cách nung chảy Fe với C và Mn, Si, P… rồi để nguội. Phát biểu nào về gang và thép là không đúng?

A. So với thép hàm lượng C và các nguyên tố khác trong gang ít hơn. 

B. Thép là vật liệu chủ yếu có rất nhiều ứng dụng trong ngành chế tạo máy, xây dựng và nhiều lĩnh vực khác của đời sống và sản xuất.       

C. Thép không gỉ ( chứa ít nhất 10% chromidum theo khối lượng) có khả năng chống ăn mòn cao hơn so với sắt nguyên chất, thường được sử dụng làm dụng cụ  y tế… 

D. Để lâu một mẩu thép ngoài không khí ẩm thấy xuất hiện màu vàng nâu do thép bị ăn mòn hóa học.   

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

A. Sai vì  %C và các nguyên tố khác trong gang : 2-5% còn trong thép < 2%

B. Đúng

C. Đúng do cứng, bền, rất khó bị gỉ, vẻ sáng đẹp …..

D. Đúng Do tạo đủ 3 điều kiện của ăn mòn điện hóa: cặp điện cực khác chất Fe – C,  2 điện cực tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với dd CĐL ( nước hòa tan các khí O₂, CO₂,…)

Câu 4. Gang và thép có thành phần nguyên tố cơ bản nào khác nhau?

A. Sắt.

B. Manganese.

C. Carbon.

D. Nickel.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Gang và thép là hai hợp kim quan trọng của sắt với carbon và một số nguyên tố khác. Carbon chiếm hàm lượng từ 2% đến 5% trong gang và dưới 2% trong thép.

Câu 5. Từ 1 tấn gang có hàm lượng sắt 96% có thể thu được tối đa bao nhiêu kg thép có hàm lượng sắt 99%?

A. 960,0 kg.               

B. 950,4 kg.           

C. 969,7 kg.           

D. 1010 kg.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

1 tấn gang chứa lượng sắt (Fe) là: 1.$\frac{96}{100}$ =0,96 tấn = 960 kg

Trong 100 kg thép chứa 99 kg Fe (Do thép có hàm lượng sắt là 99%)

Vậy m kg thép chứa 960 kg Fe.

→m = 100.$\frac{960}{99}$ = 969,7 kg

Câu 6. Quá trình sản xuất thép từ gang trắng, người ta cho thêm oxygen không khí vào. Vai trò của oxygen là

A. oxi hóa tạp chất

B. oxi hóa carbon

C. oxi hóa một phần Fe

D. cả A, B, C đều xảy ra

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Vai trò của oxygen là oxi hóa tạp chất, carbon và một phần Fe.

Câu 7. Khi so sánh tính chất vật lí giữa gang và sắt, phát biểu nào sau đây là đúng?

A. Gang mềm hơn sắt.

B. Gang có từ tính cao hơn sắt.

C. Gang dẻo hơn sắt.

D. Gang cứng và giòn hơn sắt

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Gang cứng nhưng giòn hơn sắt.

Câu 8. Dùng 100 tấn quặng Fe₃O₄ để luyện gang (95% iron). Cho biết hàm lượng Fe₃O₄ trong quặng là 80%. Hiệu suất quá trình phản ứng là 93%). Khối lượng gang thu được là

A. 60 tấn.

B. 57,6 tấn.

C. 53,876 tấn.

D. 56,712 tấn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Khối lượng Fe₃O₄:  100.$\frac{80}{100}$ = 80 tấn

Trong 232 tấn Fe₃O₄ có 168 tấn Fe

80 tấn Fe₃O₄ có y tấn Fe

y = 57,931 (tấn)

Khối lượng Fe để luyện gang: $\frac{\mathbf{57},\mathbf{931}.\mathbf{93}}{100}$ = 53,876 tấn

Khối lượng gang thu được: $\frac{\mathbf{53},\mathbf{876}.\mathbf{100} }{95}$ = 56,712 tấn

Xem thêm các bài viết về định nghĩa & khái niệm môn Hóa học hay, chi tiết khác:

• Liên kết kim loại là gì

• Thép là gì

• Ăn mòn hóa học là gì

• Ăn mòn điện hóa là gì

• Tái chế kim loại là gì

• Phương pháp thủy luyện là gì

---