BÀI 21: HỢP KIM

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (3 CÂU)

Câu 1: Nêu khái niệm hợp kim.

Trả lời:

Hợp kim là vật liệu kim loại chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim.

Câu 2: Nêu tính chất của hợp kim.

Trả lời:

Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể của hợp kim. Nhìn chung, hợp kim có nhiều tính chất hoá học tương tự các kim loại thành phần, nhưng tính chất vật lý thường khác nhau nhiều.

Câu 3: Nêu ứng dụng của một số hợp kim mà em biết.

Trả lời:

- Một số hợp kim của sắt như gang được sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất thép, chế tạo dụng cụ đun nấu, các chi tiết máy;… Thép là vật liệu chủ yếu trong ngành chế tạo máy, xây dựng và nhiều lĩnh vực khác của đời sống và sản xuất.

- Hợp kim của nhôm cứng, nhẹ và bền, được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp chế tạo máy bay.

2. THÔNG HIỂU (3 CÂU)

Câu 1: Tính chất vật lý của hợp kim khác với tính chất vật lý của kim loại thành phần ở điểm nào?

Trả lời:

- Hợp kim có những tính chất vật lý chung như có ánh kim, dẫn điện, dẫn nhiệt,… Tuy nhiên tính dẫn điện và dẫn nhiệt kém hơn kim loại cơ bản trong hợp kim.

- Độ cứng của hợp kim thường lớn hơn độ cứng của kim loại thành phần trong hợp kim và độ dẻo thường kém hơn.

- Nhiệt độ nóng chảy của hợp kim tuỳ thuộc vào thành phần và cấu tạo tinh thể của hợp kim, nhưng khác so với kim loại thành phần trong hợp kim.

Câu 2: Có thể dùng dung dịch HCl hoặc H₂SO₄ loãng để hoà tan hoàn toàn một mẩu gang hoặc một mẩu thép được không? Vì sao?

Trả lời:

Không thể vì trong gang, thép còn chứa một lượng nhỏ các chất không tan trong dung dịch như C, Si, P…

Câu 3: Hãy so sánh thành phần, tính chất và ứng dụng của gang và thép.

Trả lời:

3. VẬN DỤNG (6 CÂU)

Câu 1: Để xác định hàm lượng bạc trong hợp kim, người ta hoà tan 0,5 gam hợp kim đó vào dung dịch HNO₃. Cho thêm dung dịch HCl dư vào dung dịch trên, thu được 0,398 gam kết tủa (giả thiết tạp chất có trong hợp kim là trơ).

Trả lời:

Ag → Ag⁺ + 1e

Ag⁺ + HCl → AgCl ↓ + H⁺

Số mol kết tủa là: mol

Ta có: n_Ag = n_AgCl = mol

Khối lượng Ag là: m_Ag =

%mAg= = 60%.

Câu 2: Trong hợp kim Al-Ni, cứ 10 mol Al thì có 1 mol Ni. Thành phần phần trăm về khối lượng của hợp kim này là bao nhiêu?

Trả lời:

Khối lượng Al là mAl = 27 x 10 = 270 (g)

Khối lượng Ni là m_Ni = 59.1 = 59 (g)

Khối lượng hỗn hợp m_hh = 270 + 59 = 329 (g)

Thành phần % theo khối lượng:

%m_Al =

%m_Ni =

Câu 3: Ngâm 2,33 gam hợp kim Fe-Zn trong lượng dư dung dịch HCl đến khi phản ứng hoàn toàn giải phóng 896 mL khí H₂ (đktc). Thành phần phần trăm về khối lượng của hợp kim này là bao nhiêu?

Trả lời:

Phương trình phản ứng:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂

Gọi x, y lần lượt là số mol Fe và Zn trong hỗn hợp

Số mol H₂ là: (mol).

Ta có hệ phương trình: x + y = 0,04; 56x + 65y =2,33

Giải hệ phương trình ta có: x = 0,03; y = 0,01.

Thành phần % theo khối lượng hỗn hợp là: %m_Fe = 72,1%; %m_Ni = 27,9%.

Câu 4: Nung một mẫu thép thường có khối lượng 10 gam trong khí oxygen dư, thấy có 0,1568 lít khí CO₂ (đktc) thoát ra. Hãy xác định thành phần phần trăm khối lượng của carbon trong mẫu thép.

Trả lời:

Số mol CO₂ là: mol.

BT nguyên tố ⇒ n_C = 0,007 mol

Khối lượng C là m_C = 12.0,007 = 0,084 (g).

Phần trăm khối lượng carbon là:

Câu 5: Để oxi hoá hoàn toàn 0,1 mol hỗn hợp gồm Fe và Cr cần dùng vừa đủ V lít O₂ (đktc). Giá trị của V là?

Trả lời:

Bảo toàn electron: 3n_Fe + 3n_Cr = 4n_O2

=> Số mol O₂ là: mol. => V = 1,68 lít.

Câu 6: Một loại đồng thau có chứa 59,63% Cu và 40,37% Zn. Hợp kim này có cấu tạo tinh thể của hợp chất hoá học giữa đồng và kẽm. Công thức hoá học của hợp chất là gì?

Trả lời:

Gọi công thức hoá học của hợp chất cần tìm là Cu_xZn_y.

Ta có:

=> x:y = 3:2.

Công thức cần tìm là Cu₃Zn₂.

4. VẬN DỤNG CAO (3 CÂU)

Câu 1: Hoà tan một mẫu thép có khối lượng 1,14 gam trong dung dịch H₂SO₄ loãng, dư. Lọc bỏ phần không tan được dung dịch X. Thêm từ từ dung dịch KMnO₄ 0,1 M vào dung dịch X cho đến khi dung dịch này có màu hồng thì đã dùng hết 40 mL dung dịch KMnO₄. Xác định phần trăm khối lượng của Fe trong mẫu thép.

Trả lời:

1,14 gam thép + H₂SO₄ dư → ddX gồm FeSO₄, H₂SO₄ dư.

FeSO₄ + 0,004 mol KMnO₄

Theo bảo toàn electron: 1 × n_FeSO4 = 5 × n_KMnO4

→ n_FeSO4 = 5 × 0,004 = 0,02 mol

→ n_Fe = 0,02 mol → %_Fe = 0,02 × 56 : 1,14 ≈ 98,2%

Câu 2: Tính khối lượng quặng chứa 92,8% Fe₃O₄ để có 10 tấn gang chứa 4% C và một số tạp chất. Giả thiết hiệu suất của quá trình là 87,5%.

Trả lời:

PTHH: Fe₃O₄ + CO 3FeO + CO₂

FeO + CO Fe + CO₂

Trong 10 tấn gang có 96% Fe có 9,6 tấn sắt

Theo phương trình: cứ 232 gam Fe₃O₄ tạo ra 3.56 = 168 gam Fe

Vậy để có 9,6 tấn Fe cần lượng Fe₃O₄ là: 9,6 x 232 : 168 = 13,257 tấn

Hiệu suất phản ứng là 87,5% nên lượng Fe₃O₄ cần lấy là:

13,257 x 100 : 87,5 = 15,151 tấn

Mà Fe₃O₄ chỉ chiếm 92,8% khối lượng quặng nên khối lượng quặng cần lấy là:

15,151 x 100 : 92,8 = 16,326 tấn.

Câu 3: a) Cần bao nhiêu tấn muối chứa 80% Fe­₂(SO₄)₃ để có một lượng sắt bằng lượng sắt trong 1 tấn quặng chứa 64% Fe₂O₃?

b) Lấy quặng trên đem đi luyện gang, rồi luyện thép thì từ 10 tấn quặng sẽ thu được bao nhiêu tấn thép chứa 0,1% C và các tạp chất. Giả thiết hiệu suất của quá trình là 75%.

Trả lời:

a) Trong 1 tấn quặng chứa 64% Fe₂O₃ có khối lượng sắt là: tấn

Trong hợp chất Fe₂(SO₄)₃ thì %Fe = (56 x 2 : 400) x 80% = 22,4% khối lượng muối

Khối lượng muối cần lấy để có 0,448 tấn sắt là: m_muối = = 2 tấn

b) Lấy 10 tấn quặng nói trên để luyện gang, rồi luyện thép với hiệu suất 75% thì khối lượng thép (99,9% Fe) thu được là: tấn