97 bài tập Khoa học tự nhiên 9 Tách kim loại và việc sử dụng hợp kim có lời giải (Phần 1)

Tại sao khi bỏ một phần carbon và các tạp chất trong gang lại thu được thép?

Các quá trình sản xuất gang, sản xuất thép, tách kẽm từ zinc oxide bằng phương pháp nhiệt luyện có thể gây ô nhiễm cho bầu khí quyển không? Giải thích.

a) Trong quá trình sản xuất gang, phương pháp nào đã được sử dụng để tách kim loại ra khỏi oxide? Viết PTHH xảy ra?

b) Vì sao khi sản xuất thép thì khí oxygen được thổi liên tục qua gang nóng chảy?

a) Trong công nghiệp, phương pháp nào dùng để sản xuất nhôm? Nguyên liệu để sản xuất nhôm là gì?

b) Viết phương trình hóa học xảy ra trong các thí nghiệm sau và cho biết kim loại tạo thành trong mỗi phản ứng bằng phương pháp nào?

(1) Điện phân nóng chảy Al₂O₃.

(2) Điện phân nóng chảy KCl (sản phẩm là potassium và khí chlorine).

(3) Cho CO dư qua CuO, nung nóng.

(4) Cho C qua ZnO, nung nóng.

(5) Cho H₂ dư qua Fe₃O₄, nung nóng.

(6) Cho Cu tác dụng với dung dịch AgNO₃.

Nhận định đúng/sai các câu dưới đây? Sửa lại các câu có nội dung chưa chính xác.

a) Phương pháp điện phân nóng chảy dùng để tách các kim loại mạnh như Na, K, Mg, Al, …

b) Phương pháp nhiệt luyện thường dùng để tách các kim loại yếu như Cu, Ag, …

c) Phương pháp thủy luyện thường dùng để tách các kim loại trung bình như Zn, Fe, …

d) Mỗi phương pháp trên đều có thể tách được tất cả các kim loại.

e) Để tách Al ra khỏi Al₂O₃ (thành phần chính của quặng bauxite) người ta dùng điện phân nóng chảy.

f) Để tách Fe ra khỏi Fe₂O₃ (thành phần chính của quặng hematite) người ra dùng CO hoặc H₂.

g) Để tách Zn ra khỏi ZnS (thành phần chính của quặng sphalerite) người ta dùng O₂ và _C.

h) Khi điện phân nóng chảy Al₂O₃ có dùng cryolite để tăng nhiệt độ nóng chảy của Al₂O₃.

Quặng magnesite chứa hợp chất magnesium carbonate (MgCO₃), được nghiền nhỏ rồi cho tác dụng với một dung dịch acid. Đem cô cạn phần dung dịch, thu được muối magnesium chloride.

a) Viết phương trình hóa học phản ứng tạo muối magnesium chloride theo mô tả trên.

b) Đề xuất phương pháp tác magnesium từ magnesium chloride. Giải thích vì sao em chọn phương pháp này. Viết phương trình hóa học minh họa.

Trình bày các cách có thể:

– Điều chế Ca từ CaCO₃

– Điều chế Cu từ CuSO₄

Viết phương trình hóa học của các phản ứng

Hãy cho biết nguyên tắc sản xuất gang và viết các phương trình phản ứng hóa học.

Hãy cho biết nguyên tắc luyện gang thành thép và viết các phương trình hóa học.

Những khí thải (CO₂, SO₂ ...) trong quá trình sản xuất gang, thép có ảnh hưởng như thế nào đến môi trường xung quanh? Dẫn ra một số phản ứng để giải thích. Thử nêu biện pháp để chống ô nhiễm môi trường ở khu dân cư gần cơ sở sản xuất gang thép.

Để hạn chế khí thải trên thoát ra môi trường, trong quá trình sản xuất gang thép có thể dẫn khí thải đó qua dung dịch nào?

Hãy giải thích vì sao vàng, đồng, sắt được con người biết đến và sử dụng trước nhôm hàng nghìn năm?

a) Quan sát trong nhà, em thấy những vật dụng nào được chế tạo từ hợp kim? Kể tên hợp kim làm nên vật dụng đó.

b) Vì sao người ta thường sử dụng hợp kim mà không dùng kim loại tinh khiết để chế tạo các vật dụng trong đời sống?

Tìm hiểu về hợp kim của magnesium, từ đó chỉ ra

a) Một số ưu điểm của loại vật liệu kim loại này.

b) Một số ứng dụng của loại vật liệu kim loại này.

Thế nào là hợp kim? Thế nào là gang, thép? Nếu thành phần, tính chất và ứng dụng của gang và thép.

a) Pha trộn bột mịn của Al và Mg với nhau có thu được hợp kim không? Giải thích

b) Theo em, nên sử dụng thép, inox hay duralumin để chế tạo chân (móng) và khung của bảng quảng cáo ngoài trời. Giải thích.

Gang, thép, inox, đuy–ra có thành phần và tính chất đặc trưng là gì? Tại sao các hợp kim này được sử dụng phổ biến trong công nghiệp và cuộc sống?

Thành phần, tính chất của kim loại và hợp kim của nó khác nhau như thế nào? Tại sao trong thực tiễn kim loại thường được sử dụng dưới dạng hợp kim. Lấy ví dụ minh hoạ.

Nhận định đúng/sai các câu dưới đây? Sửa lại các câu có nội dung chưa chính xác.

a) Gang chứa chủ yếu là sắt, 2% – 5% carbon và một số nguyên tố khác.

b) Thép thường (thép carbon) dẻo và cứng chứa hàm lượng carbon trên 2%.

c) Inox chứa chủ yếu là sắt và một số nguyên tố khác như Cr, Ni, … khó bị gỉ.

d) Đuy – ra (duralumin) là hợp kim của nhôm với Cu, Mg, Mn, … nặng và bền.

e) Nguyên liệu sản xuất thép là quặng sắt (hematite: Fe₂O₃), than cốc, chất tạo xỉ CaCO₃, SiO₂

f. Nguyên tắc sản xuất thép là dùng CO khử oxide sắt ở nhiệt độ cao.

g. Trong quá trình luyện thép, các tạp chất (C, S, Si, Mn, …) sẽ bị oxi hóa bởi oxygen.

h. Khi sản xuất thép, các oxide tạo thành ở dạng khí (CO₂, SO₂) sẽ thoát ra ngoài theo khí thải còn các oxide dạng rắn (SiO₂, MnO₂, …) tạo xỉ nặng nên lắng xuống dưới.

Tính khối lượng quặng hematite chưa 60% Fe₂O₃ cần thiết để sản xuất được 1 tấn gang chứa 95% Fe. Biết hiệu suất của quá trình là 80%.

Biết rằng khí hydrogen dễ dàng tác dụng với PbO, chiếm lấy oxygen của chất này để tạo nước và kim loại Pb.

a) Viết PTHH xảy ra.

b) Cho biết 3 gam khí H₂ tác dụng vừa đủ với a gam PbO tạo ra b gam Pb.

Tính giá trị của a và b.

Khử hoàn toàn 23,2 gam iron (II, III) oxide (Fe₃O₄) từ khí hydrogen tạo thành nước và iron.

a) Tính thể tích khí hydrogen (ở 25⁰C và 1 bar) cần dùng.

b) Tính khối lượng iron thu được sau phản ứng.

Cho 160 gam iron(III) oxide phản ứng đủ với x gam hydrogen sinh ra 112 gam iron và y gam nước.

a) Lập PTHH.

b) Tính x, y biết $\frac{\mathrm{x}}{\mathrm{y}}=\frac{1}{9}$.

Cho khí hydrogen dư đi qua copper(II) oxide nóng màu đen, thu được 0,32 g kim loại đồng màu đỏ và hơi nước ngưng tụ.

a) Viết PTHH của phản ứng xảy ra.

b) Tính lượng copper(II) oxide tham gia phản ứng.

c) Tính thể tích khí hydrogen ở đkc đã tham gia phản ứng.

d) Tính lượng nước ngưng tụ thu được sau phản ứng.

Có quặng hematite chứa 50% Fe₂O₃ về khối lượng. Khi dùng m gam mẫu quặng này để điều chế sắt thì người ta thu được 2,8 gam sắt. Tính quặng sắt nói trên, biết phương trình điều chế có dạng: Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$ 2Fe + 3CO₂

Cho luồng khí H₂ đi qua 32 gam bột CuO nung nóng thu được 27,2 gam chất rắn X.

a) Xác định thành phần phần trăm các chất trong X.

b) Tính thể tích khí H₂ (đkc) đã tham gia phản ứng.

c) Tính hiệu suất của quá trình phản ứng.

Cho 13 gam Zinc tác dụng hết với sulfuric acid loãng.

Phương trình hóa học xảy ra: Zn + H₂SO₄ $\stackrel{}{\to }$ ZnSO₄ + H₂

a) Tính khối lượng zinc sulfate thu được sau phản ứng.

b) Tính thể tích khí hydrogen thu được (ở 25⁰C và 1 bar).

c) Nếu dùng toàn bộ lượng khí hydrogen bay ra ở trên đem khử 12 gam bột CuO ở nhiệt độ cao, đến phản ứng hoàn toàn thu được m gam chất rắn X. Tính giá trị m.

Nhôm là một kim loại có tỷ trọng thấp và có khả năng chống ăn mòn. Các thành phần được làm từ nhôm và hợp kim của nó rất quan trọng cho ngành công nghiệp hàng không vũ trụ và rất quan trọng trong các lĩnh vực khác của giao thông vận tải và vật liệu cấu trúc. Các hợp chất hữu ích nhất của nhôm là các oxide và sulfate. Trong thực tế, người ta dùng quặng bauxide để sản xuất nhôm từ quặng bauxite theo sơ đồ phản ứng sau: $2{\mathrm{Al}}_2{\mathrm{O}}_3\stackrel{\mathrm{đpnc},\mathrm{xt}}{\to }4\mathrm{Al}+3{\mathrm{O}}_2$

Hàm lượng Al₂O₃ trong quặng bauxite là 40%. Để có được 4 tấn nhôm nguyên chất cần bao nhiêu tấn quặng bauxite. Biết H% của quá trình sản xuất là 90%.

Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất từ aluminium oxide (Al₂O₃) theo phương trình hoá học sau:

Một loại quặng bauxite có chứa 85% là Al₂O₃. Hãy tính khối lượng nhôm được tạo thành từ 2 tấn quặng bauxite, biết hiệu suất của quá trình sản xuất là 90%.

Trong công nghiệp, nhôm được sản xuất từ aluminium oxide (Al₂O₃) theo phương trình hoá học sau: 2Al₂O₃  $\underset{\mathrm{cryolite}}{\overset{\mathrm{đpnc}}{\to }}$ 4Al + 3O₂ 

a) Tính hiệu suất phản ứng khi điện phân 102 kg Al₂O₃, biết khối lượng nhôm thu được sau phản ứng là 51,3 kg.

b) Biết khối lượng nhôm thu được sau điện phân là 54 kg và hiệu suất phản ứng là 92%, tính khối lượng Al₂O₃ đã dùng.

Người ta dùng quặng bauxite để sản xuất Al. Hàm lượng Al₂O₃ trong quặng là 40%. Để có được 4 tấn nhôm nguyên chất cần bao nhiêu tấn quặng ? Biết rằng hiệu suất của quá trình sản xuất là 90%.

Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Để sản xuất 200 km một loại dây cáp nhôm hạ thế người ta sử dụng toàn bộ lượng nhôm điều chế được từ m tấn quặng bauxite bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃. Biết rằng khối lượng nhôm trong 1 km dây cáp là 1074 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 90%. Tính giá trị m?

Một mẫu quặng bauxite có chứa 40% Al₂O₃. Người ta dùng 100 tấn quặng bauxite để điều chế nhôm bằng phương pháp điện phân nóng chảy Al₂O₃, giả sử toàn bộ lượng nhôm điều chế được dùng để sản xuất thanh nhôm làm cửa thì sản xuất được x thanh. Biết rằng khối lượng nhôm trong một thanh nhôm là 5 kg và hiệu suất của quá trình điều chế nhôm là 85%. Tính m?

Từ 500 tấn quặng hematite chứa 85% Fe₂O₃ sản xuất được x nghìn chiếc nồi gang có hàm lượng sắt là 95%. Biết rằng mỗi chiếc nồi gang nặng 5 kg và hiệu suất của toàn bộ quá trình là 80%. Tính giá trị x?

Dùng 100 tấn quặng Fe₃O₄ để luyện gang (95% iron). Tính khối lượng gang thu được. Cho biết hàm lượng Fe₃O₄ trong quặng là 80%. Hiệu suất quá trình phản ứng là 93%.

Khử hoàn toàn 16 gam một iron oxide (dạng bột) bằng khí CO ở nhiệt độ cao. Người ta nhận thấy lượng CO₂ sinh ra vượt quá lượng CO cần dùng là 4,8 gam. Cho lượng chất rắn thu được sau phản ứng hòa tan trong dung dịch H₂SO₄ 0,5M (vừa đủ), thu được V lít khí (đkc). Dẫn từ từ V lít khí đó đến khi hết qua 20 gam bột CuO nung nóng, thu được a gam chất rắn.

a) Hãy xác định công thức iron oxide.

b) Tính V và thể tích dung dịch H₂SO₄ cần dùng.

c) Tính a.

Cho dòng khí H₂ dư, đi qua 54,4 gam hỗn hợp bột CuO và một iron oxide nung nóng. Sau khi các phản ứng xảy ra hoàn toàn, thu được 40 gam chất rắn và m gam nước. Cho lượng chất rắn thu được tác dụng với dung dịch hydrochloric acid dư, thu được m₁ gam chất rắn không tan và 14,874 lít khí H₂ (đkc).

a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra.

b) Xác định công thức iron oxide, tính m và m₁.

Cho một dòng khí hydrogen dư qua 4,8 gam hỗn hợp CuO và một iron oxide nung nóng thu được 3,52 gam chất rắn. Đem chất rắn đó hòa tan trong acid HCl dư thu được 0,9916 lít khí ở điều kiện chuẩn.

a) Xác định khối lượng mỗi oxide trong hỗn hợp.

b) Xác định công thức phân tử iron oxide.

a) Khử hoàn toàn 12 gam bột một loại oxide dạng Fe_xO_y bằng khí CO dư, sau khi phản ứng kết thúc, toàn bộ khí thoát ra được dẫn vào dung dịch nước vôi trong dư thu được 22,5 gam kết tủa. Xác định công thức của oxide trên.

b) Cho toàn bộ lượng sắt thu được ở thí nghiệm trên vào dung dịch HCl dư. Tính thể tích khí H₂ thu được ở đkc.

Hỗn hợp X gồm Fe, FeO, Fe₂O₃. Cho một luồng khí CO đi qua ống sứ đựng m g hỗn hợp X nung nóng. Sau khi kết thúc thí nghiệm thu được 64 g chất rắn A và 12,395 lít khí B (đkc) có tỉ khối so với hydrogen là 20,4. Xác định giá trị m?