Hợp kim sắt: Gang, thép - Trần Vũ Yên Trang

Bài 10 - Tiết 26
Tuần: 13 HỢP KIM SẮT: GANG, THÉP
1. MỤC TIÊU:
1.1. Kiến thức:
* 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.
 * HS biết:
 - Thành phần chính của gang và thép.
1.2. Kĩ năng:
* HS thực hiện được: 
- Tính % về khối lượng của sắt, tính khối lượng củasắt 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. 
* HS thực hiện thành thạo: Viết PTHH sản xuất gang và thép.
1.3. Thái độ:
- Thói quen: Giáo dục học sinh tìm hiểu về ứng dụng của gang và thép.
- Tính cách: Giáo dục HS phương pháp học tập bộ môn.
2. NỘI DUNG HỌC TẬP: Khái niện hợp kim và cách sản xuất gang, thép.
3. CHUẨN BỊ:
3.1. Giáo viên: Vật mẫu gang , thép.
3.2. Học sinh: Vở bài tập, SGK. 
4. TỔ CHỨC CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP:
4.1. Ổn định tổ chức và kiểm diện: Kiểm tra sĩ số HS.
4.2. Kiểm tra miệng: 
 Câu 1: BT4/60 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 hợp kim nào? (2đ)
 Hợp kim của sắt có nhiều ứng dụng trong thực tế là: Gang và thép
4.3. Tiến trình bài học:
HOẠT ĐỘNG 1: Hợp kim của sắt.(Thời gian: 20’)
(1) Mục tiêu:
- Kiến thức: 
+ Thành phần chính của gang và thép. 
(2) Phương pháp, phương tiện dạy học: 
- Phương pháp: Trực quan, vấn đáp.
- Phương tiện: Vật dụng làm bằng gang và sắt.
(3) Các bước của hoạt động:
HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS
NỘI DUNG BÀI HỌC
Hợp kim của sắt.
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.
I. Hợp kim của sắt: 
1. Gang: 
- Là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon chiếm từ 2 – 5%
- Trong gang còn có một số nguyên tố khác: Si, Mn, S, .
2. Thép: 
Là hợp kim của sắt với cacbon và một số nguyên tố khác, trong đó hàm lượng cacbon dưới 2%
HOẠT ĐỘNG 2: Sản xuất gang, thép (Thời gian: 15’)
(1) Mục tiêu:
Kiến thức:
* HS hiểu:
- Sơ lược về phương pháp luyện gang và thép.
- Nguyên liệu , nguyên tắc sản xuất gang và luyện thép.
 Kĩ năng:
- Tính % về khối lượng của sắt, tính khối lượng củasắt 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. 
- Viết PTHH sản xuất gang và thép.
 (2) Phương pháp, phương tiện dạy học:
- Phương pháp: Vấn đáp, thảo luận nhóm
- Phương tiện: 
 (3) Các bước của hoạt động:
HOẠT ĐỘNG CỦA GV VÀ HS
NỘI DUNG BÀI HỌC
Hoạt động 3: Sản xuất gang, thép.
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.
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. Đá vôi bị phân hủy.
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.
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: Hãy cho biết nguyên liệu sản xuất thép?
HS: nguyên liệu: Sắt, gang, khí oxi.
GV: Nguyên tắc sản xuất thép ?
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
- Đá vôi bị phân hủy thành CaO. CaO kết hợp với SiO2 thành xỉ.
CaCO3 CaO + CO2
CaO + SiO2 CaSiO3
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:
 C + O2 CO2 
 C + FeO CO + Fe
Sản phẩm thu được là thép.
5. TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG DẪN HỌC TẬP:
5.1. Tổng kết (củng cố, rút gọn kiến thức): 
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
5.2. Hướng dẫn học tập (hướng dẫn HS tự học ở nhà)
* 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.
6. PHỤ LỤC: SGK, SGV