Bài tập về hợp kim lớp 9 (cách giải + bài tập)

Chuyên đề phương pháp giải bài tập về hợp kim lớp 9 chương trình sách mới hay, chi tiết với bài tập tự luyện đa dạng giúp học sinh ôn tập, biết cách làm bài tập về hợp kim.

Bài tập về hợp kim lớp 9 (cách giải + bài tập)

A. Lý thuyết và phương pháp giải

1. Quá trình sản xuất gang và thép:

a) Sản xuất gang từ nguồn quặng chứa iron (III) oxide

- Nguyên liệu: quặng sắt (thường là quặng hematite với thành phần chính là Fe₂O₃), than cốc và chất tạo xỉ như CaCO₃, SiO₂,…

- Các giai đoạn chính:

+ Tạo thành khí CO:

C + O₂  $\stackrel{t^o}{\to }$ CO₂

C + CO₂ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2CO

+ Khí CO phản ứng với các oxide của sắt có trong quặng:

3CO + Fe₂O₃ $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + 3CO₂

Sắt nóng chảy hoà tan một lượng nhỏ carbon cùng một số nguyên tố khác tạo thành gang lỏng.

+ Tạo xỉ, tách xỉ thu được gang:

CaCO₃  $\stackrel{t^o}{\to }$ CaO + CO₂

CaO + SiO₂  $\stackrel{t^o}{\to }$ CaSiO₃

b) Sản xuất thép

- Nguyên liệu chính: 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.

2. Phương pháp giải:

- Bước 1: Tính số mol các chất đã cho.

- Bước 2: Viết phương trình hóa học, cân bằng phương trình phản ứng.

- Bước 3: Xác định chất dư, chất hết (nếu có), tính toán theo chất hết.

Có thể áp dụng định luật bảo toàn nguyên tố:  $n_{Fe}=2n_{F{e}_2{O}_3}+3n_{F{e}_3{O}_4}$

B. Ví dụ minh hoạ

Ví dụ 1. Cần ít nhất bao nhiêu tấn Fe₂O₃ để thu được 1 tấn gang có hàm lượng sắt 96,6%?

Hướng dẫn giải

1 tấn gang chứa lượng sắt (Fe) là: 1. $\frac{96,6}{100}$ = 0,966 tấn

Trong 160 gam Fe₂O₃ chứa 56.2 = 112 gam Fe.

Vậy m tấn Fe₂O₃ chứa 0,966 tấn Fe.

→ m = 160.$\frac{\mathbf{0},\mathbf{966}}{112}$ = 1,38 tấn

Ví dụ 2. Quặng oxide sắt từ (Fe₃O₄) chứa 64,15% sắt. Hãy tính lượng gang sản xuất được từ 1 tấn quặng nói trên. Biết rằng, trong lò cao có 2% sắt bị mất theo xỉ và lượng sắt có trong gang là 95%.

Hướng dẫn giải

Khối lượng Fe có trong quặng: $1.\frac{64,15}{100}$ = 0,6415 tấn

Khối lượng Fe có trong gang: $0,6415\text{ .}\frac{\left(100-2\right)}{100}$ = 0,62867 tấn

Khối lượng gang sản xuất được: 0,62867$.\frac{100}{95}$ ≈ 0,662 tấn

C. Bài tập tự luyện

Câu 1. 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 2. Chất nào sau đây không phải là nguyên liệu sản xuất gang?

A. Quặng sắt.

B. Than cốc.

C. Đá vôi.

D. Đất sét.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Nguyên liệu sản xuất gang gồm: quặng sắt (thường là quặng hematite với thành phần chính là Fe₂O₃), than cốc và chất tạo xỉ như CaCO₃ (đá vôi), SiO₂, …

Câu 3. Chất nào sau đây không phải là nguyên liệu sản xuất thép?

A. Gang.

C. Khí oxygen.

B. Thép phế liệu.

D. Khí carbon dioxide.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Nguyên liệu chính để sản xuất thép là gang (hoặc thép phế liệu) và khí oxygen.

Câu 4. 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 5. Phát biểu nào sau đây là không đúng về gang và thép?

A. Gang và thép đều là vật liệu kim loại tạo bởi kim loại cơ bản là sắt.

B. Gang được sử dụng phổ biến hơn thép.

C. Hàm lượng carbon trong thép nhỏ hơn hàm lượng carbon trong gang.

D. Gang và thép cứng hơn kim loại sắt.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Do: thép được sử dụng phổ biến hơn gang.

Câu 6. Xỉ lò là chất nào sau đây?

A. Fe₂O₃

B. CaSiO₃

C. CO₂

D. Fe₃O₄

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Xỉ lò được tạo thành theo phản ứng: CaO + SiO₂  $\stackrel{t^o}{\to }$ CaSiO₃

Câu 7. A là quặng hematite chứa 60% Fe₂O₃. B là quặng manhetite 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% carbon. Tỉ lệ m₁ : m₂ là

A. 5 : 2.

B. 4 : 3.

C. 3 : 4.

D. 2 : 5.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

0,5 tấn gang chứa 4% C ⟹ 0,5 tấn gang chứa 96% Fe hay m_Fe = 0,48 tấn

Trong gang: n_Fe =  $\frac{3}{350}$ (mol)

Bảo toàn nguyên tố Fe: $2.n_{F{e}_2{O}_3} +3.n_{F{e}_3{O}_4} = \frac{3}{350}$

$\Rightarrow \frac{2.0,6.m_1}{160}+\frac{3.0,696.m_2}{232}=\frac{3}{350}$ (1)

+) Trộn m₁ tấn A với m₂ tấn B thu được 1 tấn quặng C ⟹ m₁ + m₂ = 1  (2)

Từ (1) và (2) $\Rightarrow m_1 =\frac{2}{7}; m_2 =\frac{5}{7}\Rightarrow$ m₁ : m₂ = 2 : 5

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:  $\frac{100.80}{100}$ = 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:  $\frac{57,931.93}{100}$ = 53,876 tấn

Khối lượng gang thu được:  $\frac{53,876.100}{95}$ = 56,712 tấn

Câu 9. Người ta dùng 200 tấn quặng hematite hàm lượng Fe₂O₃ là 30% để luyện gang. Loại gang này chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình sản xuất là 96%. Khối lượng gang thu được là

A. 60 tấn.

B. 57,6 tấn.

C. 42,442 tấn.

D. 40,32 tấn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Khối lượng Fe₂O₃ trong quặng: $200.\frac{30}{100}$ = 60 tấn

Khối lượng  tham gia phản ứng: $60.\frac{96}{100}$ = 57,6 tấn

Phương trình của phản ứng luyện gang :

Fe₂O₃ + 3CO  $\stackrel{t^o}{\to }$ 2Fe + 3CO₂

m_Fe = x gam

Theo phương trình ta có: Cứ 160 g Fe₂O₃ thì tạo ra 112 g Fe

                                                57,6 tấn Fe₂O₃ thì tạo ra  x tấn Fe

⇒ x = $57,6.\frac{112}{160}$ = 40,32 tấn

Lượng sắt này hoà tan một số phụ gia (C, Si, P, S...) tạo ra gang. Khối lượng sắt chiếm 95% gang. Vậy khối lượng gang là : $40,32.\frac{100}{95}$ = 42,442 tấn.

Câu 10. Luyện gang từ 10 tấn quặng hematite chứa 64% Fe₂O₃ thu được m tấn gang chứa 2,5% carbon và tạp chất, hiệu suất của quá trình sản xuất là 85%. (Biết C = 12; O = 16; Fe = 56). Giá trị của m là

A. 9,75 tấn.

B. 4,48 tấn.

C. 4,59 tấn.

D. 3,91 tấn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Khối lượng Fe₂O₃ đem luyện gang là 10.64% = 6,4 (tấn)

Xét quá trình luyện gang:

Fe₂O₃ → 2Fe

 160        2.56  (tấn)

  6,4 →     x     (tấn)

⟹ m_Fe(LT) = x =  $\frac{6,\mathrm{4.2.56}}{160}$ = 4,48 (tấn)

Vì gang chứa 2,5% carbon và tạp chất hay chứa 97,5% sắt

⟹ m_gang(LT) = $\frac{x}{97,5\%}=4,59$ (tấn)

⟹ m _gang(TT) = m_gang(LT) H = 4,59.85% = 3,91 (tấn) (Do H = 85%).

Vậy m = 3,91 (tấn).

Xem thêm các dạng bài tập Khoa học tự nhiên 9 phần Hóa học hay, chi tiết khác:

• Bài tập về hợp kim
• Bài tập về tính chất vật lí của phi kim
• Bài tập về phản ứng của phi kim với oxygen
• Lập công thức phân tử của hợp chất hữu cơ
• Viết công thức cấu tạo của các hợp chất hữu cơ
• Bài tập về phản ứng cháy của alkane

Xem thêm các loạt bài Để học tốt Hóa học 9 hay khác:

• Giải bài tập Hóa học 9
• Giải sách bài tập Hóa 9
• Đề thi Hóa học 9
• Wiki 200 Tính chất hóa học
• Wiki 3000 Phản ứng hóa học quan trọng

• Hơn 20.000 câu trắc nghiệm Toán,Văn, Anh lớp 9 có đáp án

---