Bài giảng Tiết 54: Hợp kim của sắt

Ngày soạn
Ngày dạy
Lớp
Sĩ số
 /3/2011
12D
 5/3/2011
 /3/2011
12E
 /3/2011
12C
Tiết 54: HỢP KIM CỦA SẮT 
I. Mục tiêu bài học:
 1.Về kiến thức: HS biết : 
 - Khái niệm và phân loại gang, sản xuất gang(nguyên tắc, nguyên liệu, cấu tạo và vận chuyển của lò cao, biện pháp kĩ thuật)
 - Khái niệm và phân loại thép, sản xuất thép(nguyên tắc chung, Phương pháp Mactanh, Becxơme, lò điện, ưu điểm và hạn chế)
 -Ứng dụng của gang thép.
 2. Về kĩ năng : 
 - Quan sát mô hình, hình vễ, sơ đồ... rút ra được nhận xét về nguyên tắc và quá trình sản xuất gang thép.
 - Viết phương trình hóa học của các phản ứng xảy ra trong lò luyện gang, luyện thép.
 - Phân biệt được một số đồ dùng bằng gang, thép.
 - Sử dụng và bảo quản hợp lí một số hợp kim của sắt.
 - Tính khối lượng quặng sắt cần thiết để sản xuất một lượng gang xác định theo hiệu xuất.
 - Đề xuất sử dụng phế liệu và chất thải góp phần làm sạch môi trường.
 3.Về thái độ: 
 - Có ý thức được môi trường tự nhiên và nhân tạo có mối liên hệ mật thiết với nhau
 - Sử lí chất thải sau thí nghiệm hợp lí.
II. Chuẩn bị :
 1.Chuẩn bị của GV: Bảng tuần hoàn, phần mềm hóa học, lò cao...
 2.Chuẩn bị của HS: chuẩn bị bài mới.
III. Tiến trình bài giảng :
 1. Kiểm tra bài cũ : 
 - Nêu tính chất hóa học của hợp chất sắt(III), Viết PTHH minh họa.
 - Nêu tính chất hóa học của hợp chất săt(III), Viết PTHH minh họa	
 2. Nội dung bài học:
Hoạt động của thầy và trò
Nội dung kiến thức
Hoạt động 1: Gang
GV: giới thiệu một số vật bằng gang, gang trắng, gang xám 
HS : Nghiên cứu SGK trả lời câu hỏi?
Gang là gì ? Gang có mấy loại? Chúng khác nhau ở chỗ nào? 
Tính chất và ứng dụng của các loại gang đó là gì? 
GV hướng dẫn HS nghiên cứu SGK 
HS: trả lời câu hỏi: Để luyện gang cần những nguyên liệu gì? 
Nêu nguyên tắc của luyện gang 
GV: sử dụng phần mềm hóa học cho HS quan sát hoạt động của lò cao
GV: Yêu cầu HS Cho biết những phản ứng hoá học xảy ra trong lò cao? 
 HS: Nghiên cứu trong SGK sơ đồ lò cao các pư xảy ra trong lò cao 
GV: tiếp tục đàm thoại với HS? Khí lò cao là gì? Thành phần của khí lò cao? khí lò cao có gây ô nhiễm môi trường không? Làm thế nào để giảm thiểu sự ô nhiễm đó? 
Hoạt động 2: Thép 
GV: Hướng dẫn HS nghiên cứu SGK? 
HS: Nêu:
 - thành phần nguyên tố có trong thép? 
- So với gang có gì khác? 
-Thép được chia thành mấy loại? Dựa trên cơ sở nào? 
- Cho biết ứng dụng của thép? 
Hoạt động 3: sản xuất thép
GV đàm thoại với HS . Nguyên tắc sản xuất thép? Nguyên liệu để SX thép? 
HS: nêu các phương pháp luyện thép, ưu điểm, nhược điểm của mỗi phương pháp? 
GV: Cho HS quan sát hình vẽ các lò sản xuất thép
GV; Cho HS So sánh các phương pháp luyện thép có gì giống và khác nhau?
I : Gang : 
1. Khái niệm : Là hợp kim của sắt với các bon trong đó có từ 2-> 5 % KL các bon ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố Si, Mn, S 
2. Phân loại
a. Gang xám : Chứa C ở dạng than chì 
ứng dụng (SGK) 
b. Gang trắng : chứa ít C hơn và C chủ yếu ở dạng xementit (Fe3C) 
ƯD (SGK) 
3.Sản xuất gang :
 a, Nguyên tắc : Khử quặng sắt bằng than cốc trong lò cao 
b. Nguyên liệu : Quặng sắt oxit (thường là quặng hematit đỏ FetO3 ) than cốc chất chảy (CaCO3, SiO2 ) 
c. Các phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình luyện quặng thành gang 
Nguyên tắc SX 
Phản ứng tạo chất khử CO để khử các oxit sắt thành Fe ở nhiệt độ cao, theo sơ đồ sau 
Fe2O3 Fe3O4FeO Fe
Những phản ứng hoá học xảy ra: 
PƯ tạo CO: 
C + O2 CO2 + Q (T0 : 18000C ) 
C CO2 2 CO - Q ( t0 : 13000C ) 
b. Phản ứng khử oxit săt: 
3Fe2O3 +CO 2Fe3O4 + CO2
Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2
FeO + CO Fe +CO2 
C, Phản ứng tạo xỉ: 
CaCO3 CaO +CO2 
CaO + SiO2 CaSiO3(can xisilicát) 
d. Sự tạo thành gang : (SGK) 
II : Thép: 
1.Khái niệm : thép là hợp kimcủa sắt chứa từ 0,01- 2% KL 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 
- Thép cứng: Chứa trên 0,9 % C 
b. Thép đặcbiệt: Cho thêm vào thép một số nguyên tố làm cho thép có những tính chất đặc biệt: VD : Thép chứa 13% Mn rất cứng được dùng làm máy nghiền đá 
Thép chứa 20% Cr, và 10% Ni rất cứng không rỉ dùng làm dụng cụ gia đình, dụng cụ ytế 
3.Sản xuất thép: 
a.Nguyên tắc : Giảm hàm lượng các tạp chất C, S, Si, Mn , có trong gang bằng cách oxihoa các tạp chất đó thành oxit rồi biến thành xỉ và tách ra khỏi thép 
b. Các phương pháp luyện gang thành thép 
Phương pháp bet -xơ -me 
-Ưu điểm: - Thời gian ngắn, thiết bị đơn giản
Vốn đầu tư không lớn .
-Nhược điểm: Chuyển gang thành thép quá nhanh, không luyện được thép như ý muốn 
Phương pháp Mác – tanh 
-Ưu điểm: tận dụng được sắt, thép phế liệu, luyện được thép như ý muốn 
-Nhược điểm: Tiêu hao nhiên liệu, khí đốt, thời gian mỗi mẻ dài 
-Phương pháp lò điện 
-Ưu điểm: luyện được những loại thép đặc biệt mà thành phần có những KL khó nóng chảy như vonfam, cromvà không chứa những tạp chất có hại như S, P 
- Nhược điểm của lò dung tích nhỏ 
 3.Củng cố- luyện tập: HS nhắc lại nội dung bài học
Hãy viết các phản ứng hoá học xảy ra trong lò cao?
 C + O2 CO2
 CO2 + C 2CO
 3Fe2O3 + CO 2Fe3O4 + CO2 
 Fe3O4 + CO 3 FeO + CO2 
 FeO + CO Fe + CO2 
 CaCO3 CaO + CO2 
 CaO + SiO2 CaSiO3 
Bài 4: n O(của oxit) = nCO ( phản ứng) = 0,1 mO (của oxit) = 16 . 0,1 = 1,6 (g)
Bài 5: nC = n CO2 = = 0,007(mol) m C = 0,007 . 12 = 0,084 ( 0,84%)
Bài 6: Lượng sắt có trong 800 tán gang chứa 95% sắt là: = 760(tấn)
Lượng sắt thực tế cần phải có là: = 767,68(tấn)
Theo sơ đồ chuyển hóa: Fe3O4 3 Fe 
 232 tấn 3.56 = 168 tấn
Muốn có 767,68 tấn sắt cần: = 1060,13 (tấn) Fe3O4 
Lượng quặng manhetit cần dùng là: = 1325,163(tấn) 
4. Hướng dẫn HS tự học ở nhà: - Học thuộc lí thuyết
 - Làm bài tập 
 - Chuẩn bị bài luyện tập.
 Kiểm tra của tổ chuyên môn(BGH)
 Tổ trưởng