BÀI 17. TÁCH KIM LOẠI. SỬ DỤNG HỢP KIM

A - MỤC TIÊU BÀI HỌC

- Nêu được phương pháp tách kim loại theo mức độ hoạt động hóa học của chúng.

- Trình bày được quá trình tách một số kim loại có nhiều ứng dụng như:

- Tách sắt ra khỏi iron (III) oxide bởi carbon oxide;

- Tách nhôm ra khỏi aluminium oxide bởi phản ứng điện phân;

- Tách kẽm ra khỏi zinc sulfide bởi oxygen và carbon (than).

- Nêu được khái niệm hợp kim.

- Giải thích vì sao trong một số trường hợp thực tiễn, kim loại được sử dụng dưới dạng hợp kim.

- Nêu được thành phần, tính chất đặc trưng của một số hợp kim phổ biến, quan trọng, hiện đại.

- Trình bày được các giai đoạn cơ bản của quá trình sản xuất gang; quá trình sản xuất thép.

B - NHỮNG KIẾN THỨC CẦN GHI NHỚ

I. Phương pháp tách kim loại

- Các phương pháp phổ biến thường được dùng để tách kim loại ở dạng đơn chất từ hợp chất gồm

1. Phương pháp điện phân nóng chảy

Thường dùng để điều chế các kim loại hoạt động hoá học mạnh như K, Na, Ca, Al,...

Ví dụ:

2. Phương pháp nhiệt luyện: 

Thường dùng để điều chế các kim loại hoạt động hoá học trung bình và yếu như Zn, Fe,...

Ví dụ:

II. Hợp chất

1. Khái niệm

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

Ví dụ:

Tôn lợp nhà thường là hợp kim của sắt - kẽm, một số mạ nhôm kẽm,...để kháng nhiệt, chống ăn mòn, mang tính thẩm mỹ

2. Sử dụng hợp kim

Một số hợp kim có nhiều điểm ưu việt hơn so với kim loại: hợp kim thường có độ cứng, độ bền, khả năng chống ăn mòn và gỉ sét lớn hơn so với kim loại,...

Ví dụ: 

- Những hợp kim không gỉ như inox dùng để chế tạo các dụng cụ y tế, dụng cụ làm bếp, …

- Hợp kim của vàng với Ag, Cu (vàng tây) đẹp và cứng dùng để chế tạo đồ trang sức và trước đây ở một số nước còn dùng để đúc tiền.

- Một số hợp kim của nhôm nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ và áp suất cao dùng để tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay, ô tô,...

3. Một số hợp kim phổ biến

Hợp kim của sắt và hợp kim của nhôm được sử dụng phổ biến trong đời sống:

4. Sản xuất gang, thép

a) Sản xuất gang

Gang là hợp kim của sắt với carbon, trong đó hàm lượng carbon chiếm từ 2-5%, ngoài ra còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Si, Mn, S,...

- Nguyên liệu:

quặng sắt (Thường là quặng hematite), than cốc, chất tạo xỉ (ví dụ CaCO₃, SiO₂,...) và không khí.

- Các giai đoạn chính của sản xuất gang:: sản xuất gang trong lò luyện kim (lò cao).

+ Phản ứng tạo thành khí CO:

- Phản ứng khử oxide sắt thành sắt.

- Sắt nóng chảy hòa tan một ít carbon tạo thành gang.

- Đá vôi bị phân hủy thành CaO, kết hợp với SiO₂ có trong quặng tạo thành xỉ.

- Xỉ nhẹ nổi lên trên và được đưa ra ở cửa tháo xỉ.

b) Sản xuất thép

- Thép là hợp kim của sắt, có dưới 2% carbon và lượng nhỏ nguyên tố khác: Si, Mn, Cr, …

- Nguyên liệu: Gang, sắt thép phế liệu, khí oxygen

- Nguyên tắc: Giảm hàm lượng tạp chất như C, Si, Mn, … bằng cách oxi hóa thành oxide

Trả lời câu hỏi mở rộng

- Khí thải trong quá trình sản xuất gang, thép là CO₂ (có thể có CO nếu không phản ứng hết với oxide của sắt), SO₂. 

- Nếu các khí này không được xử lí mà đưa thẳng ra ngoài môi trường thì

+ Khí SO₂ độc, nếu thải ra ngoài môi trường sẽ gây ô nhiễm không khí, mưa acid, cây trồng giảm năng suất, người hít phải sẽ khó thở,...

+ Khí CO độc, nếu thải ra ngoài môi trường, người hít phải sẽ khó thở, có thể dẫn đến tử vong.

+ Khi nồng độ khí CO₂ vượt mức cho phép có thể dẫn đến hiệu ứng nhà kính, nóng lên toàn cầu.