Giáo án Hóa học 9 Bài 20 - Tiết 26 Hợp kim sắt: gang - thép

Bi 20- Tiết 26 HỢP KIM SẮT: Tuần dạy: 13 GANG - THÉP I. MỤC TIÊU: 1. Kiến thức : * HS biết: - Thành phần chính của gang và thép. * HS hiểu: - Sơ lược về phương pháp luyện gang và thép. - Nguyên liệu , nguyên tắc sản xuất gang trong lò cao và luyện thép trong lò luyện thép. 2. Kĩ năng: - Tính % về khối lượng của sắt, tính khối lượng của sắt tham gia phản ứng hoặc sản xuất được theo hiệu suất phản ứng. - Biết khai thác thông tin SGK về sản xuất gang và thép. 7- Rèn luyện kỹ năng viết PTHH sản xuất gang và thép. 3. Thái độ: - Áp dụng ứng dụng gang, thép trong thực tế. - Giáo dục HS biết phương pháp quan sát sơ đồ. II. NỘI DUNG HỌC TẬP: Khái niệm hợp kim và cách sản xuất gang, thép. III. CHUẨN BỊ: 1. Giáo viên: - Vật mẫu gang , thép.. - Tranh H. 2.10, H. 2.16 v H.2.17 / 62, 63 SGK 2. Học sinh: - Một số vật mẫu gang, thép IV. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP: 1. Ổn định tổ chức và kiểm diện: GV kiểm tra sĩ số HS 2. Kiểm tra miệng: GV gọi 1 hs lên trả bài. Câu 1: 4 / 60 SGK (8đ) a. Fe + Cu(NO3)2 ® Fe(NO3)2 + Cu¯ b. Không phản ứng HNO3 đặc nguội c. 2Fe + 3Cl2 2FeCl3 d. Không phản ứng với dd ZnSO4 Câu 2: Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng trong thực tế là chất nào? (2đ) Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng trong thực tế là: Gang và thép 3. Bài mới: HOẠT ĐỘNG CỦA GV V HS NỘI DUNG BÀI HỌC Hoạt động 1: (1 phút) Trong cuộc sống và trong kỹ thuật hợp kim của sắt là gang và thép được sử dụng rất rộng rãi . Vậy thế nào là gang ? Thế nào là thép ? Gang và thép được sản xuất như thế nào? Chúng có những ứng dụng nào ? Các em sẽ tìm hiểu trong bài học này. Hoạt động 2: (12 phút) Hợp kim của sắt Phương pháp: Trực quan. GV giới thiệu về hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng đó là gang và thép. GV: Cho HS quan sát mẫu vật một số đồ dùng làm bằng gang thép đồng thời yêu cầu HS liên hệ thực tế trả lời câu hỏi sau: 1. Cho biết gang và thép có một số đặc điểm gì khác nhau. 2. Kể một số ứng dụng của gang và thép. HS: Tiến hành thảo luận 2 câu hỏi trên theo nhóm HS: Đại diện nhóm trình bày kết quả. 1. Gang cứng, giòn hơn sắt. Thép cứng, đàn hồi, ít bị ăn mòn 2. - Gang trắng dùng để luyện thép, gang xám dùng để chế tạo máy móc - Thép chế tạo nhiều chi tiết máy dùng làm vật liệu xây dựng, phương tiện giao thông ( tàu hỏa, ô tô, xe đạp, ) HS: Nhóm khác nhận xét, bổ sung (nếu có) GV: Qua các vấn đề trên HS cho biết thế nào là gang, thế nào là thép? HS: - Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2 – 5% - Thép là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon dưới 2% GV: So sánh sự giống và khác nhau của gang và thép? HS: - Giống nhau: Gang và thép đều là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác. - Khác nhau: + Gang: cacbon chiếm từ 2 – 5% + Thép: cacbon dưới 2% HS: Nhận xét, bổ sung. GV: Chốt lại kiến thức gang và thép. Hoạt động 3: (20 phút) Sản xuất gang, thép. Phương pháp: Vấn đáp, thảo luận. GV: Yêu cầu HS đọc SGK và trả lời các câu hỏi: 1. Nguyên liệu sản xuất gang. 2. Nguyên tắc để sản xuất gang. 3. Quá trình sản xuất gang trong lò cao. Viết PTHH xảy ra. HS: Hoạt động nhóm thảo luận 3 câu hỏi trên và kết hợp tranh 2.10/ 62. Sơ đồ lò luyện gang. Đại diện nhóm trình bày kết quả. 1. Nguyên liệu: Fe3O4, Fe2O3, than cốc, chất phụ gia CaCO3, 2. Nguyên tắc sản xuất gang: dùng CO khử sắt oxit ở nhiệt độ cao (lò cao). 3. Quá trình sản xuất: C cháy trong O2 tạo thành CO2. CO2 bị C khử và khí CO khử oxit sắt trong quặng thành sắt. HS: Đại diện nhóm khác nhận xét, bổ sung (nếu có) GV: Ở Việt Nam, quặng sắt thường có ở đâu? HS: Quặng hematit có nhiều ở Thái Nguyên, Yên Bái, Hà Tĩnh. GV giải thích thêm về than cốc. Sử dụng tranh 2.16 giới thiệu thêm: CO khử các oxit sắt, mặt khác một số oxit khác có trong quặng MnO2, SiO2, cũng bị khử tạo thành Mn. Si, HS: Nhóm viết PTHH xảy ra. GV: Có thể yêu cầu một HS khác dựa vào H 2.16 thuyết trình lại quá trình sản xuất gang GV: Hãy cho biết nguyên liệu sản xuất thép? HS: nguyên liệu: Sắt, gang, khí oxi. GV: Nguyên tắc sản xuất thép ? Hướng nghiệp: Lò cao là một thiết bị khổng lồ sản xuất gang từ quặng sắt. Muốn thu được gang từ quặng, phải sử dụng chất hòan nguyên sắt, đồng thời phải cung cấp nhiệt lượng để tạo điều kiện cho phản ứng hòan nguyên biến liệu lò thành dạng lỏng, tách xỉ gang. Khí than trong lò cao lưu động ngược hướng với liệu lò, liệu lò trong thời gian đã trải qua biến đổi hình thái từ dạng rắn rồi đến thể lỏng. Than cốc (C) vừa là chất tạo ra môi trường hòan nguyên, để làm cho đá vôi nóng chảy thành xỉ lò có điều kiện lưu động tự do, từ đó có thể tách khỏi gang, còn phải cho thêm một lượng chất trợ dung nhất định. Ngòai ra để giảm tỷ lệ kốc có thể phun một số nhiên liệu vào mắt gió như dầu nặng, khí than hoặc khí thiên nhiên để thay thế một phần than cốc. Như thế nguyên liệu dùng cho sản xuất lò cao chủ yếu có: Quặng sắt (quặng giàu thiên nhiên hoặc quặng giàu nhân tạo), than cốc, chất trợ dung và có thể phun nhiên liệu phụ. Các nguyên liệu đó (trừ chất phun) đều theo một tỷ lệ nhất định từ đỉnh lò nạp vào trong lò. Cấu tạo của lò cao bao gồm: - Cổ lò: có dạng hình trụ, được xây bằng gạch samốt. - Thân lò: thân lò được thiết kế sao cho phù hợp với quá trình giãn nở nhiệt . - Hông lò thu nhỏ có góc nghiêng phù hợp với nguyên liệu ở giai đoạn nóng chảy. - Nồi lò: là nơi xảy ra váng , tạo gang, tạo xỉ. Thể tích của nồi lò được thu nhỏ hơn so với các phần trên. GV: Nguyên tắc sản xuất thép ? HS: Quan sát H2.17 SGK cho biết quá trình sản xuất thép: Thổi oxi vào lò đựng gang nóng chảy nhiệt độ cao. Khí oxi ® FeO oxi hóa một số nguyên tố trong gang: C, Mn, Si, S, P. GV: Yêu cầu HS viết PTHH HS: Viết PTHH. HS: Lớp nhận xét. GV: Cho HS quan sát H2.17 / 63 nêu lại quá trình sản xuất thép. I . Hợp kim của sắt: 1. Gang: - Là hợp kim của sắt với cacbon và 1 số nguyên tố khác (Si, Mn, S), trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2 – 5%. 2. Thép: Là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon dưới 2%. II. Sản xuất gang, thép: 1. Sản xuất gang như thế nào? a. Nguyên liệu sản xuất gang: - Quặng Manhetit (chứa Fe3O4) và Hematit (chứa Fe2O3) - Than cốc, không khí giàu oxi và một số chất phụ gia khác CaCO3, b. Nguyên tắc sản xuất gang: Dùng CO khử sắt oxit ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim (lò cao). 3. Quá trình sản xuất gang trong lò cao - Quặng, than cốc, đá vôi đưa vào lò kích thước vừa phải C + O2 CO2 C + CO2 2CO - Khí CO khử sắt oxit trong quặng thành sắt 3CO + Fe2O3 3CO2 + 2Fe - Đối với bị phân hủy thành CaO. CaO kết hợp với SiO2 thành xỉ. CaCO3 CaO + CO2 CaO + SiO2 CaSiO3 - Khí tạo thành trong lò thóat ra ở phía trên gần miệng lò. 2. Sản xuất thép như thế nào? a. Nguyên liệu sản xuất thép: Là gang, sắt phế liệu, khí oxi b. Nguyên tắc sản xuất thép: Oxi hóa một số kim loại, phi kim để loại ra khỏi gang phần lớn các nguyên tố C, Mn, Si, c. Quá trình sản xuất thép: - Quá trình sản xuất thép được thực hiện trong lò luyện thép (H2.17) C + O2 CO2 C + FeO CO + Fe Sản phẩm thu được là thép. 4. Tổng kết: Viết PTHH luyện gang, thép. b. sản xuất thép a. Sản xuất gang: C + FeO CO + Fe C + O2 CO2 C + CO2 2CO 3CO + Fe2O3 3CO2 + 2Fe CaO + SiO2 CaSiO3 5. Hướng dẫn học tập: * Đối với bài học tiết này: - Làm bài tập: 4, 5, 6 / 63 SGK. * Đối với bài học ở tiết học tiếp theo: - Xem trước bài “Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn”. -Hướng dẫn bài tập 5 / 63 SGK: a. FeO + MnO ® ? + ? b. Fe2O3 + CO ® ? + ? c. FeO + Si ® ? + ? d. FeO + C ® ? + ? Xác định: Phản ứng nào là luyện gang? Phản ứng nào là luyện thép? - Làm thí nghiệm ở nhà H2.19/ 65 (Làm trước 1 tuần) đem kết quả. V. PHỤ LỤC: