Hợp kim sắt: Gang, thép - Huỳnh Thị Thùy Dương

Ngày dạy: 12/11/2012
Tuần 13
Tiết 26 
1. MỤC TIÊU
1.1 Kiến thức:
HS biết được:
- Gang là gì? Thép là gì? Tính chất và một số ứng dụng của gang thép.
- Nguyên liệu và quá trình sản xuất gang trong lò cao.
- Nguyên liệu và quá trình sản xuất thép.
HS hiểu được: nguyên tắc sản xuất gang, thép
1.2 Kỹ năng:
HS thực hiện được:
- Biết đọc và tóm tắt kiến thức từ SGK ; biết sử dụng các kiến thức thực tế về gang, thép để rút ra ứng dụng của gang thép ; biết khai thác tông tin về sản xuất gang, thép từ sơ đồ lò luyện gang và lò luyện thép.
HS thực hiện thành thạo:
- Viết các PTHH chính xảy ra trong quá trình sản xuất gang, thép.
1.3 Thái độ:
Biết được chu trình khép kín bảo vệ môi trường không khí và từ đó có thái độ tích cực chống ô nhiễm môi trường nước, không khí.
2. NỢI DUNG BÀI HỌC
Khái niệm hợp kim
Sản xuất gang, thép
3.CHUẨN BỊ
3.1 GV: bảng phụ, phiếu học tập, tranh 2.16 Sơ đờ lò luyện gang
3.2 HS:đọc bài ở nhà, bài 20:” hợp kim sắt: gang – thép” và qua đó xác định được:
Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang? Thế nào là thép?
Nguyên tắc sản xuất gang và viết các PTHH.
Nguyên tắc luyện gang thành thép và viết PTHH.
4. TỞ CHỨC CÁC HOẠT ĐỢNG HỌC TẬP
4.1 Ổn định tổ chức& kiểm diện :kiểm tra sĩ sớ HS
4.2 Kiểm tra miệng
Câu hỏi:
Câu 1: Nêu tính chất hóa học của sắt. Viết PTHH minh họa (9đ)
Câu 2: Một học sinh đổ nhầm dung dịch đồng (II) sunfat vào lọ chứa sẳn dung dịch sắt (II) sunfat. Để thu được dung dịch chứa duy nhất muối sắt (II) sunfat, theo em dùng kim loại nào sau đây? (8đ)
A. Cu B. Fe C. Al D. Ag
Trả lời:
GV: gọi 2 HS lên bảng làm bài.
HS1: tính chất hóa học của sắt:
- Tác dụng với phi kim:
3Fe + 2O2 Fe3O4
PTHH: 2Fe + 3 Cl2 " 2FeCl3
- Tác dụng với dung dịch axit.
PTHH: Fe + 2HCl " FeCl2 +H2
- Tác dụng với dung dịch muối của kim loại kém hoạt động hóa học hơn sắt tạo ra muối sắt và kim loại mới.
Fe + CuSO4 " FeSO4 + Cu
HS2: Chọn B
GV: gọi 1 HS khác nhận xét, sửa sai nếu có và kết luận chấm điểm cho 2 HS.
4.3 Tiến trình bài học
HOẠT ĐỢNG 1: (10 phút)
I.Hợp kim của sắt
(1) Mục tiêu:
Kiến thức: Gang là gì? Thép là gì? Tính chất và một số ứng dụng của gang thép.
Kĩ năng: Biết đọc và tóm tắt kiến thức từ SGK ; biết sử dụng các kiến thức thực tế về gang, thép để rút ra ứng dụng của gang thép 
(2) Phương pháp, phương tiện dạy học: vấn đáp, tìm tòi ; thảo luận nhóm (kĩ thuật XYZ)
(3) Các bước của hoạt đợng:
HOẠT ĐỢNG CỦA GV VÀ HS
NỢI DUNG BÀI HỌC
GV:Hợp kim là gì?
HS:là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim.
GV: hợp kim của sắt gồm có mấy loại?
HS: Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng là gang và thép.
GV: Gang là gì? Thép là gì? Gang và thép có tính chất gì? Dùng để làm gì? Các em thỏa luận nhóm giải quyết vấn đề vừa được nêu ra.
HS: thảo luận khoảng 5 phút, xong đại diện nhóm trình bày
GV: gọi đại diện các nhóm khác bổ sung cho hoàn chỉnh vấn đề.
GV: kết luận.
Giới thiệu:thép có nhiều tính chất vật lý và tính chất hóa học rất quý mà sắt không có được như đàn hồi, ít bị ăn mòn
I. Hợp kim của sắt
- Hợp kim là chất rắn thu được sau khi làm nguội hỗn hợp nóng chảy của nhiều kim loại khác nhau hoặc của kim loại và phi kim.
- Hợp kim của sắt gồm: gang và thép
1) Gang:
+ Là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó làm lượng C chiếm từ 2 – 5%, ngoài ra, trong gang còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: Si, Mn, S
+ Tính chất: cứng, giòn, nên không kéo, rèn, dát mỏng được
+ Ứùng dụng:
Gang trắng: luyện thép.
Gang xám: đúc bệ máy, ống dẫn nước
2) Thép:
+ Là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm dưới 2% và một số nguyên tố khác.
+ Tính chất: đàn hồi, cứng, ít bị ăn mòn,..
+ Ứng dụng:chế tạo nhiều chi tiết máy, dụng cụ lao động, làm vật liệu xây dựng
HOẠT ĐỢNG 2: (20phút)
II. Sản xuất gang, thép
(1) Mục tiêu:
Kiến thức: 
- Nguyên liệu và quá trình sản xuất gang trong lò cao.
- Nguyên liệu và quá trình sản xuất thép.
Kĩ năng: Viết các PTHH chính xảy ra trong quá trình sản xuất gang, thép.
(2) Phương pháp, phương tiện dạy học: thuyết trình; vấn đáp, tìm tòi; tranh 2.16 Sơ đờ lò luyện gang.
(3) Các bước của hoạt đợng:
HOẠT ĐỢNG CỦA GV VÀ HS
NỢI DUNG BÀI HỌC
GV: em hãy cho biết nguyên liệu sản xuất gang?
HS: quặng manhetit (chứa Fe3O4) và hematit (chứa Fe2O3), than cốc, khí oxi, chất phụ gia: đá vôi.
GV:ở Việt Nam có nhiều quặng sắt hematit như Yên Bái, Thái Nguyên, Hà Tĩnh
GV:nguyên tắc sản xuất gang là gì?
HS:dùng khí CO khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim
GV: quá trình sản xuất gang xảy ra như thế nào? Các em quan sát sơ đồ lò luyện gang sau: (GV: đưa lên bảng H2.16 SGK trang 62) và thuyết trình:
- Quặng , than cốc, đá vôi, có kích thước vừa phải đưa vào lò cao qua miệng lò và xếp thành từng lớp xen kẽ nhau, không khí nóng được thổi từ 2 bên lò từ dưới lên. Như vậy ở đây xảy ra phản ứng tạo khí CO 
PTHH: C + O2 CO2 #
 CaCO3 CaO + CO2 #
 CO2 + C 2 CO #
- Tiết theo khí CO khử oxit sắt trong quặng thành sắt và một số oxit khác có trong quặng cũng bị khử thành Mn, Si..
PTHH:
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 #
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2#
MnO2 + 2CO Mn + 2CO2 #
SiO2 + 2CO Si + 2CO2 #
- Sắt nóng chảy hòa tan một phần C, Mn, Si tạo thành gang lỏng chảy xuống nồi lò và được đưa ra ngoài qua cửa tháo gang.
- Bên cạnh đó một số oxit có trong quặng không bị khử hết (SiO2, MnO2..) nên bị CaO kết hợp tạo thành xỉ.
CaO + SiO2 " CaSiO3
Xỉ nhẹ nổi lên trên và được đưa ra ngoài ở cửa tháo xỉ; còn khí tạo thành trong lò cao được thoát ra ở phía trên gần miệng lò.
Tích hợp GD hướng nghiệp
GV:những khí thải trong quá trình luyện gang như CO2, SO2 ảnh hưởng đến mơi trường khơng khí nên người ta tiến hành xây dựng hệ thống liên hồn chuyển chất khí độc hại đĩ thành hĩa chất khác phục vụ trong ngành cơng nghiệp sản xuất
GV: Em hãy cho biết nguyên liệu sản xuất thép?
HS: gang, sắt phế liệu, khí oxi.
GV: nguyên tắc sản xuất thép là gì?
HS: oxi hóa một số nguyên tố có trong gang: C, Mn, Si
GV: thuyết trình quá trình sản xuất thép: quá trình sản xuất thép được thưc hiện trong các lò luyện thép, thí dụ lò Bet- xơ- me (H2.17)
- Thổi khí oxi vào lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khí oxi oxi hóa sắt thành sắt (II) oxit. Sau đó FeO sẽ oxi hóa các nguyên tố trong gang, cuối cùng sản phẩm thu được là thép.
GV: các phản ứng hóa học xảy ra là:
Fe + O2 FeO
FeO + C Fe + CO
FeO + Si Fe + SiO2
FeO + Mn Fe + MnO
II. Sản xuất gang thép
1) Sản xuất gang:
a. Nguyên liệu: quặng manhetit (chứa Fe3O4) và hematit (chứa Fe2O3), than cốc, khí oxi, chất phụ gia: đá vôi.
b. Nguyên tắc: dùng khí CO khử oxit sắt ở nhiệt độ cao trong lò luyện kim
c. Quá trình sản xuất:
- Tạo ra khí CO:
PTHH: C + O2 CO2 #
 CaCO3 CaO + CO2 #
 CO2 + C 2 CO #
- Khí CO khử các oxit sắt tạo ra sắt
PTHH:
Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 #
Fe3O4 + 4CO 3Fe + 4CO2#
- Một số oxit khác có trong quặng cũng bị khử thành Mn, Si..
MnO2 + 2CO Mn + 2CO2 #
SiO2 + 2CO Si + 2CO2 #
-Sắt nóng chảy hòa tan một phần C, Mn, Si tạo thành gang
- Một số oxit có trong quặng không bị khử hết (SiO2, MnO2..) nên bị CaO kết hợp tạo thành xỉ.
CaO + SiO2 " CaSiO3
2) Sản xuất thép:
a. Nguyên liệu: gang, sắt phế liệu, khí oxi.
b. Nguyên tắc: oxi hĩa một số kim loại, phi kim để loại ra khỏi gang các nguyên tố C, Si, Mn thu được thép
c. Quá trình sản xuất: xảy ra các phản ứng hóa học sau:
- Thổi khí oxi vào lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao. Khí oxi oxi hóa sắt thành sắt (II) oxit. Sau đó FeO sẽ oxi hóa các nguyên tố trong gang, cuối cùng sản phẩm thu được là thép.
PTHH
Fe + O2 FeO
FeO + C Fe + CO
FeO + Si Fe + SiO2
FeO + Mn Fe + MnO
5. TỞNG KẾT VÀ HƯỚNG DẪN HỌC TẬP
5.1 Tởng kết
- Đọc nội dung tóm tắt SGK / 63
- Bài tập:
Hãy lập các PTHH sau đây và cho biết phản ứng hóa học nào xảy ra trong quá trình luyện gang, luyện thép.
FeO + Mn Fe + MnO
Fe2O3 + CO Fe + CO2 #
FeO + C Fe + CO
FeO + Si Fe + SiO2
1Đáp án:
Quá trình luyện gang: b.
PTHH: Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 #
Quá trình luyện thép: a, c, d.
5.2 Hướng dẫn học tập
Đới với bài học ở tiết học này:
- Học bài:
Khái niệm: hợp kim, gang, thép.
Tính chất và ứng dụng của gang, thép.
Các quá trình sản xuất của gang, thép.
- Làm bài tập:4, 5 ,6 SGK / 63
Đới với bài học ở tiết học tiếp theo:
Chuẩn bị bài 21:”Sự ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại không bị ăn mòn” SGK / 64 và trả lời theo nội dung sau đây:
Thế nào là sự ăn mòn kim loại?
Yếu tố nào ảnh hưởng đến sự ăn mòn kim loại?
Làm thế nào để bảo vệ kim loại khơng bị ăn mòn.
6. PHỤ LỤC
Bài tập để sử dụng cho mục 5.1
Hãy lập các PTHH sau đây và cho biết phản ứng hóa học nào xảy ra trong quá trình luyện gang, luyện thép.
FeO + Mn Fe + MnO
Fe2O3 + CO Fe + CO2 #
FeO + C Fe + CO
FeO + Si Fe + SiO2