Bài 20.14 Vở thực hành Khoa học tự nhiên 9: Tại sao quá trình tách sắt khỏi iron(III) oxide bằng carbon monoxide như đã nêu trong Khoa học tự nhiên 9 lại không thu được sắt nguyên...

a) Tại sao quá trình tách sắt khỏi iron(III) oxide bằng carbon monoxide như đã nêu trong SGK KHTN 9 lại không thu được sắt nguyên chất mà lại thu được gang, chứa lượng carbon tương đối lớn?

b) Từ 1 tấn gang (chứa 95% Fe và 5%C) cần tách bao nhiêu kilogam C để thu được thép (chứa 99% Fe và 1% C)? Tính lượng khí CO₂ tạo thành.

Dựa vào phương pháp sản xuất gang, thép.

a) Vì khi điều chế sắt từ iron(III) oxide, sắt phản ứng với CO ở nhiệt độ cao để tạo ra hợp kim Fe – C nên không thu được sắt nguyên chất.

b) Phương pháp nhiệt luyện được sử dụng vì trong giai đoạn tạo gang từ quặng:

m _Fe = 1000.95% = 950kg

m _C = 1000.5% = 50kg

Giả sử khối lượng thép là x kg:

Khối lượng sắt trong thép: x.99% = 0,99x kg

Khối lượng carbon trong thép: x.1% = 0,01x kg

Vì toàn bộ khối lượng sắt trong gang dùng để sẩn xuất thép nên: m _{Fe trong gang} = m _{Fe trong thép}

\( \to \)950 = 0,99x \( \to \)x = 959,6kg

Khối lượng C trong thép là: 959,6.0,01 = 9,6kg

Lượng C cần tách là: 50 – 9,6 = 40,4 kg

C + O₂ \( \to \)CO₂

n _C = \(\frac{{40,4}}{{12}} = \frac{{101}}{{30}}k.mol\)

n _CO2 = \(\frac{{101}}{{30}}.44 = 148,13kg\)