Quặng nào sau đây có hàm lượng sắt cao nhất:
Hàm lượng %Fe trong các quặng:
Manhetit (Fe3O4):
Hemantit đỏ (Fe2O3):
Pirit sắt (FeS2):
Xederit (FeCO3)
Đem đun nóng một lượng quặng hematit chứa Fe2O3, có lẫn tạp chất trơ và cho luồng khí CO đi qua, thu được 300,8 gam hỗn hợp các chất rắn, đồng thời có hỗn hợp khí thoát ra. Cho hấp thụ hỗn hợp khí này vào bình đựng lượng dư dung dịch xút thì thấy khối lượng bình tăng thêm 52,8 gam. Nếu hòa tan hết hỗn hợp chất rắn trong lượng dư dung dịch HNO3 loãng thì thu được 387,2 gam một muối nitrat. Hàm lượng Fe2O3 theo khối lượng trong loại quặng hematit này là
Muối nitrat thu được là Fe(NO3)3:
nFe(NO3)3 = 1,6 mol
Bảo toàn Fe:
mFe2O3 = 0,8.160 = 128 gam
Sau khi hấp thụ khí vào dung dịch xút thì khối lượng bình tăng là khối lượng của CO2:
mCO2 = 52,8 gam
nCO2 = 1,2 mol
nO (bị khử) = nCO pư = 1,2 mol
Bảo toàn khối lượng ta có:
mquặng = mrắn + mO = 300,8 + 1,2.16 = 320 gam
Khử một lượng quặng hemantit chứa 80% (Fe2O3) thu được 1,68 tấn sắt, khối lượng quặng cần lấy là:
Ta có:
Fe2O3 → 2Fe
160 tấn → 112 tấn
? tấn ← 1,68 tấn
mFe2O3 = (1,68.160)/56 = 2,4 tấn
m quặng = mFe2O3/80% = 3 tấn
Cho phản ứng: Fe3O4 + CO 
3FeO + CO2
Trong quá trình sản xuất gang, phản ứng trên xảy ra ở vị trí nào của lò?
Các phản ứng CO khử các oxit sắt đều được thực hiện trong phần thân lò với nhiệt độ từ 400 – 800oC:
Phản ứng khử oxit sắt từ xảy ra ở phần giữa của thân lò với nhiệt độ khoảng 500 – 600oC.
Một tấn quặng manhetit chứa 81,2% Fe3O4. Khối lượng Fe có trong quặng là:
Khối lượng Fe3O4 có trong 1 tấn quặng là:
Có: nFe = 3.nFe3O4
= 588 kg
Một loại quặng trong tự nhiên đã loại bỏ hết tạp chất. Hoà tan quặng này trong axit HNO3 thấy có khí màu nâu bay ra, dung dịch thu được cho tác dụng với dung dịch BaCl2 thấy có kết tủa trắng xuất hiện (không tan trong axit). Quặng đó là
Dung dịch thu được tác dụng với dung dịch BaCl2 thấy có kết tủa trắng (không tan trong axit) là BaSO4 => Quặng đó phải chứa nguyên tố S. Chỉ có quặng pirit FeS2 chứa nguyên tố S.
Phương trình phản ứng minh họa:
2FeS2 + 14H2SO4 → Fe2(SO4)3 + 15SO2 + 14H2O
Fe2(SO4)3 + 3BaCl2 → 2 FeCl3 + 3BaSO4 ↓ (trắng)
Trong lò cao, sắt oxit có thể bị khử theo 3 phản ứng:
(1) 3Fe2O3 + CO → 2Fe3O4 + CO2
(2) Fe3O4 + CO → 3FeO + CO2
(3) FeO + CO → Fe + CO2
Ở nhiệt độ khoảng 700 - 800oC, thì có thể xảy ra phản ứng:
- Ở phần dưới của thân lò (nhiệt độ khoảng 700 - 800oC) xảy ra phản ứng khử sắt (II) oxit thành Fe:
FeO + CO → Fe + CO2
Hoà tan hoàn toàn 10 gam gang trong dung dịch HNO3 đặc nóng (dư), thu được V lít hỗn hợp 2 khí (đktc). Biết hàm lượng C trong gang là 4,8%, bỏ qua các nguyên tố khác trong gang. Giá trị của V là:
mC = 4,8% .10 = 0,48 gam nC = 0,04 mol
mFe = 10 - 0,48 = 9,52 gam nFe = 0,17 mol
Quá trình nhường nhận electron:
0,17 0,51 a a a
0,04 0,04 0,16
a = 0,51 + 0,16 = 0,67 mol
V = (0,67 + 0,04).22,4 = 15,904 lít
Khử hoàn toàn 11,6 gam oxit sắt bằng CO ở nhiệt độ cao. Sản phẩm khí dẫn vào dung dịch Ca(OH)2 dư tạo 20 gam kết tủa. Công thức của oxit sắt là
0,2 mol = nO trong oxit
mFe = moxit – mO
= 11,6 – 0,2.16 = 8,4 gam
nFe = 8,4 : 56 = 0,15 mol
nFe : nO = 0,15 : 0,2 = 3 : 4
Công thức oxit sắt là Fe3O4
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:
Có các nguyên liệu:
(1) Quặng sắt.
(2) Quặng cromit.
(3) Quặng boxit.
(4) Than cốc.
(5) Than đá.
(6) CaCO3.
(7) SiO2.
Những nguyên liệu dùng để luyện gang là:
- Quặng sắt dùng để sản xuất gang có chứa 30 - 95% oxit sắt, không chứa hoặc chứa rất ít lưu huỳnh, photpho.
- Than cốc có vai trò cung cấp nhiệt khi cháy, tạo ra chất khử là CO và tạo thành gang.
- Chất cháy CaCO3 ở nhiệt độ cao bị phân hủy thành CaO, sau đó hóa hợp với SiO2 là chất khó nóng chảy có trong quặng sắt thành xỉ silicat dễ nóng chảy, có khối lượng riêng nhỏ (D = 2,5 g/cm3) nổi lên trên gang (D = 6,9 g/cm3)
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
0,5 tấn gang chứa 4% C 0,5 tấn gang chứa 96% Fe hay mFe = 0,48 tấn
Trong gang: nFe = 3/350 (mol)
Bảo toàn nguyên tố Fe:
2.nFe2O3 + 3.nFe3O4 = 3/350
- 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
Muốn sản xuất 7 tấn thép chứa 98% sắt cần dùng bao nhiêu tấn gang chứa 94,5% sắt (cho hiệu suất của quá trình bằng 85%)?
Lượng sắt chứa trong 5 tấn thép là:
Lượng gang dùng theo lý thuyết là:
Do hiệu suất của quá trình bằng 85% nên khối lượng gang thực tế cần dùng là:
mgang thực tế =(7,2.100) : 85 = 8,54 tấn.
Để khử hoàn toàn 17,6 gam hỗn hợp gồm Fe, FeO, Fe3O4, Fe2O3 đến sắt cần vừa đủ 2,24 lít khí CO (đktc). Khối lượng sắt thu được là:
nCO = 2,24/22,4 = 0,1 mol
Bảo toàn nguyên tố C:
nCO2 = nCO = 0,1 mol
BT khối lượng:
mhỗn hợp + mCO = mFe + mCO2
⇒ mFe = 17,6 + 0,1. 28 – 0,1. 44 = 16 gam
Đem nung 116 gam quặng xiđerit, chứa FeCO3 và tạp chất trơ, trong không khí (coi như chỉ có oxi và nitơ) cho đến khối lượng không đổi. Cho hỗn hợp khí sau phản ứng hấp thụ vào bình đựng dung dịch nước vôi có hòa tan 0,4 mol Ca(OH)2, trong bình có tạo 20 gam kết tủa. Nếu đun nóng phần dung dịch, sau khi lọc kết tủa, thì thấy có xuất hiện thêm kết tủa nữa. Phần trăm khối lượng FeCO3 có trong quặng xiđerit là
nCaCO3 = 0,2 mol
2FeCO3 + ½ O2 Fe2O3 + 2CO2
Dẫn hỗn hợp khí sau phản ứng vào dung dịch Ca(OH)2 thấy có kết tủa, đun phần nước lọc, lại xuất hiện kết tủa CO2 tác dụng với dung dịch Ca(OH)2 tạo 2 muối:
CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3↓ + H2O
0,2 0,2 0,2
2CO2 + Ca(OH)2 → Ca(HCO3)2
0,4 0,2
nCO2 = 0,4 + 0,2 = 0,6 mol
nFeCO3 = nCO2 = 0,6 mol
Quặng sắt nào dưới đây có thể dùng để điều chế axit sunfuric?
Quặng pirit (FeS2) có thể dùng để điều chế axit sunfuric theo sơ đồ sau:
FeS2 SO2
SO3
H2SO4
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 được sử dụng trong ngành chế tạo máy và máy bay.
(3) Để luyện thép, người ta oxi hóa gang nóng chảy để loại phần lớn các nguyên tố C, P, Si, Mn, S.
(4) 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
Các phát biểu đúng là (3); (4).
(1) sai vì trong gang hàm lượng C chiếm 2 – 5% nên các nguyên tố C, Si, Mn, S chiếm ít nhất 2%.
(2) 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.
Phát biểu nào dưới đây là đúng?
Thép là hợp kim của Fe với C, trong đó có từ 0,01 - 2% khối lượng C, ngoài ra còn có một số nguyên tố khác như (Si, Mn, Cr, Ni, ...)
Cho các phát biểu sau:
(1) Hàm lượng cacbon trong gang nhiều hơn trong thép.
(2) Nguyên liệu dùng để sản xuất thép là gang.
(3) Nguyên tắc luyện gang là oxi hóa các tạp chất có trong gang.
(4) Fe(NO3)2 tác dụng được với KHSO4.
(5) Cho Fe dư tác dụng với Cl2 thu được muối FeCl2.
Số phát biểu đúng là:
(1) Đúng. Hàm lượng cacbon trong gang chiếm 2 – 5%. Hàm lượng cacbon trong thép chiếm 0,01 – 2%.
(2) Đúng. Thép được sản xuất theo nguyên tắc là làm giảm hàm lượng các tạp chất C, Si, S, Mn,... có trong gang bằng cách oxi hóa các tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép.
(3) Sai. Nguyên tắc luyện gang là khử quặng sắt oxit bằng than cốc trong lò cao.
(4) Đúng.
9Fe(NO3)2 + 12KHSO4 → 2Fe2(SO4)3 + 6H2O + 3NO + 6K2SO4 + 5Fe(NO3)3
(5) Đúng.
2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3
Fe dư + 2FeCl3 → 3FeCl2
Trong các quặng của sắt, quặng nào thường không được dùng để sản xuất gang?
Quặng pirit FeS2 không được dùng để sản xuất gang vì chứa nhiều lưu huỳnh, quặng này chủ yếu dùng để sản xuất axit sunfuric (H2SO4).
