Giáo án Hóa học 12 bài 33: Hợp kim của sắt

HÓA HỌC 12

HỢP KIM CỦA SẮT
I. MỤC TIÊU
1. Kiến thức: Học sinh biết:
- Thành phần , tính chất và ứng dụng của gang và thép
- Nguyên tắc và qui trình sản xuất gang và thép.
2. Kỹ năng:
- Giải bài tập liên quan đến gang và thép.
II. CHUẨN BỊ
- Tranh vẽ lò mác tanh, lò điện.
III. PHƯƠNG PHÁP
- Nêu vấn đề - đàm thoại.
IV. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG
1. Ổn định lớp:
2. Kiểm tra bài cũ:
- Em hãy nêu tính chất của hợp chất sắt II và III lấy ví dụ.
- Hợp kim là gỉ?
3. Bài mới:
Hoạt động của thầy
Hoạt động 1.
Tìm hiểu khái niệm và phân loại gang.
- Em hãy nêu khái niệm về gang

Em hãy cho biết gang được phân làm mấy loại
ứng dụng của nó?

Hoạt động 2.
Tìm hiểu về nguyên tắc và nguyên liệu để sản
xuất gang.
Em hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang.

GV gợi ý: căn cứ vào thành phần của gang HS
nêu:
+ Những nguyên liệu để sản xuất gang ?
+ Than cốc có ở đâu ?
+ Vai trò của chất chảy ?
GV: Mô tả về cách nạp nguyên liệu vào lò cao

Hoạt động của trò
I. Gang:
1. khái niệm
- Gang là hợp kim của sắt với các bon trong đó có
từ 2 đến 5% khối lượng các bon, ngoài ra còn một
lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S,…
2. Phân loại:
a. Gang xám:
- Là gang chứa các bon ở dạng than chì.
- Dùng để đúc bên máy, ống dẫn nước, camhs cửa,..
b. Gang trắng:
- Là gang chứa ít các bon hơn, chủ yếu ở dạng
Xementit (Fe3C)
- Dùng để luyện thép.
3. Sản xuất gang:
a. Nguyên tắc.
- Khử quặng sắt oxit bằng than cốc trong lò cao.
b. Nguyên liệu:
- Quặng sắt oxit (quặng hematit đỏ Fe2O3), than
cốc, chất chảy (CaCO3 hoặc SiO2).

c. Các phản ứng xảy ra trong quá trình luyện

HÓA HỌC 12
* Những phản ứng trong quá trình luyện gang ?
+Dựa vào hình vẽ HS mô tả và viết phương
trình hoá học ?

+ Xỉ có vai trò gì trong gúa trình luyện gang ?
Viết các phản ứng xảy ra trong quá trình tạo xỉ?
* GV nếu sự tạo thành gang

Hoạt động 3.
Tìm hiểu khái niệm về thép và phân loại thép,
ứng dụng của từng loại.
Em hãy cho biết khái niệm về thép?
Thép được phân làm mấy loại và ứng dụng của
từng loại?

quặng thành gang.
* Phản ứng tạo chất khử CO.
- Phần trên của nồi lò.
t0
C + O2 ��
� CO2
- Khí CO2 đi lên bị khử thành CO
t0
CO2 + C ��
� 2CO
* Phản ứng khử sắt oxit.
- Phần thân lò có nhiệt độ khoảng 4000C.
t0

3Fe2O3 + CO ��
� 2Fe3O4 + CO2 �
- Phần giữa thân lò nhiệt độ khoảng 500 – 6000C.
t0
Fe3O4 + CO ��
� 3FeO + CO2 �.
- Phần dưới thân lò nhiệt độ khoảng 700 – 8000C.
t0
FeO + CO ��
� Fe + CO2 �
* Phản ứng tạo xỉ.
0

t
� CaO + CO2 �
CaCO3 ��
t0

� CaSiO3.
CaO + SiO2 ��
d. Sự tạo thành gang.
Ở phần bụng lò có nhiệt độ khoảng 15000C Sắt
nóng chảy từ thân lò đi xuống bụng lò hoà tan một
phần C và một lượng nhỏ Mn, Si….tạo thành gang
( có d = 6,9) chìm xuống dưới, xỉ nhẹ hơn nổi lên
trên bảo vệ gang khôing bị oxi hoá. Sau một thời
gian tháo xỉ và gang ra.
II. Thép:
1. Khái niệm:
- Thép là hợp kim của sắt chứa từ 0,01 – 2% khối

lượng các bon, cùng với một số nguyên tố khác (Si,
Mn, Cr, Ni,,…)
2. Phân loại:
a. Thép thường (hay thép các bon)
- Thép mềm : chứa không quá 0,1% C. Dễ gia
công.
+ ứng dụng: kéo sợi, cán thành thép lá dùng để chế
tạo các vận dụng trong đời sống, sây dựng nhà
cửa,..
- Thép cứng: Chứa trên 0,9%C Dùng để chế tạo các
công cụ, các chi tiết máy,…
b. Thép đặc biệt:
- Đưa thêm vào thép thường một số nguyên tố làm
cho thép có tính chất đặc biệt.
+ Thép chứa 13%Mn rất cứng dùng làm máy
nghiền đá.
+ Thép chứa khoảng 20%Cr và 10%Ni rất cứng
không gỉ dùng làm dụng cụ gia đình, y tế…


HÓA HỌC 12
Hoạt động 4.
Tìm hiểu nguyên tắc sản xuất thép và các
phương pháp sản xuất thép.
- Em hãy nêu nguyên tắc của sản xuất thép
( dựa vào thành phần của thép)
GV: Nêu các phản ứng xảy ra trong quá trình
luyên thép và phản ứng tạo xỉ.
Si + O2 � SiO2.
2Mn + O2 � MnO2.

2C + O2 � 2CO
S + O2 � SO2.
4P + 5O2 � 2P2O5.
Sau khi các tạp chất trong gang bị oxi hoá hết,
sẽ có một phần sắt bị oxi hoá:
2Fe + O2 � 2FeO
Lúc này người ta ngừng ngay quá trình nén
khí vào lò. Trước khi kết thúc quá trình luyện
thép, cần đưa thêm vào lò một lượng thép giàu
Mn nhằm:
+ Mn khử oxit sắt Mn + FeO � MnO + Fe
+ Gia tăng một lương nhất định Ctrong thép
nóng chảy để được thép có hàm lượng C như ý
muốn.
phản ứng tạo xỉ: ở nhiệt độ cao, những oxit
SiO2, P2O5 tác dụng với các oxit CaO tạo xỉ
3CaO + P2O5 � Ca3(PO4)2 xỉ photphat
CaO + SiO2 � CaSiO3.
xỉ cacbonat
HS nêu các phương pháp luyện thép, ưu điểm
và nhược điểm của từng phương pháp

+ Thép chứa 18%W và 5% Cr rất cứng dùng để chế
tạo máy căt, máy phay,…
3. Sản xuất thép.
a, Nguyên tắc.
- Giảm hàm lượng các tạp chất Si, Mn, S, P, C…
chất trong gang bằng cách Oxi hoá các tạp đó thành
oxit, rồi biến thành sỉ và tách ra khỏi thép.

b. Các phương pháp luyện thép.
* Phương pháp Bet – xơ – me:
Luyện thép trong lò hình quả lê, vỏ bằng thép bên
trong lát gạch chịu lửa.
Ưu điểm:
- Thời gian luyện thép nhanh (15’), khoảng cách
giữa 2 lần luyện ngắn ( 30 – 40 phút)
- Thiết bị đơn giản, vốn đầu tư ít
- không cần nhiên liệu.
* Nhược điểm:
- Không luyện được thép từ gang.
- thời gian luyện thép nhanh, không luyện được
thép theo ý muốn
- chất lượng thép không cao chứa nhiều phốt
pho.
* phương pháp Mactanh ( lò Mactanh)
- nạp vào lò: gang, thép phế liệu, chất chảy
- Đốt lò bằng dầu madut hoặc khí đốt, không khí
giàu oxi, nhiệt độ 17000C. Khí oxi, gỉ sắt oxi hoá


HÓA HỌC 12

+ Muốn luyện được thép chất lượng cao , giá
thành giảm thì dùng phương pháp nào ?

các chất trong gang
Fe2O3 + 3C � 2Fe + 3CO
- ưu điểm:
+ Tận dụng được thép phế liệu đề luyện thép.

+ Luyện được những loại thép chất lượng cao, có
thành phần như ý muốn
+ khối lượng thép mỗi mẻ lớn ( 100 – 200 tấn)
- Nhược điểm
+ Tốn nhiên liệu
+ Thời gian luyện thép mỗi mẻ dài ( 10 – 12 giờ)
* phương pháp lò điện.
nhiệt độ của lò cao, dễ điều chỉnh
- ưu điểm
Luyện được những loại thép đặc biệt, thành phần
có những kim loại khó nóng chảy như W, Mo, Cr,
và không chứa các tạp chất có hại
- Nhược điểm
Dung tích lò nhỏ, khối lượng mỗi mẻ thép không
lớn.

4. Củng cố nhắc nhở:
- Giải bài tập 2,4/ 151 sgk
- Về làm bài tập 5,6/151 ; 1 – 6/165sgk
- Chuẩn bị giờ sau luyện tập.
……………………………………………………………..