Lý thuyết Tách kim loại và việc sử dụng hợp kim - Khoa học tự nhiên 9 Kết nối tri thức

I. Phương pháp tách kim loại

Dựa vào mức độ hoạt động hóa học của kim loại, có thể lựa chọn phương pháp hóa học phù hợp để tách kim loại ra khỏi hợp chất của nó:

- Phương pháp điện phân nóng chảy được áp dụng để tách các kim loại hoạt động hóa học mạnh như Na, Ca, Mg, Al

- Phương pháp nhiệt luyện thường được dùng để tách các kim loại hoạt động hóa học trung bình như Fe, Zn,… có thể dùng các chất như C, CO, H₂, Al,… tác dụng với oxide kim loại ở nhiệt độ cao, thu được kim loại

- Ngoài hai phương pháp trên, người ta còn dùng phương pháp thủy luyện để tách các kim loại hoạt động hóa học yếu như Ag, Au,…

II. Quá trình tách một số kim loại có nhiều ứng dụng

1. Tách nhôm ra khỏi aluminium oxide bằng phản ứng điện phân

2. Tách sắt ra khỏi iron (III) oxide

3. Tách kẽm ra khỏi zinc sulfide

II. Hợp kim

1. Khái niệm hợp kim

Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa ít nhất một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác

Kim loại cơ bản là kim loại chiếm thành phần chính trong hợp kim

2. Ưu điểm của hợp kim

Hợp kim thường có nhiều ưu điểm vượt trội so với kim loại nguyên chất về độ cứng, độ bền, khả năng chống ăn mòng và gỉ sét, phù hợp với nhiều ứng dụng.

3. Một số hợp kim phổ biến

Gang và thép là hai hợp kim quan trọng của sắt với carbon và một số nguyên tố khác (carbon chiếm hàm lượng từ 2% đến 5% trong gang và dưới 2% trong thép)

Inox là một loại thép đặc biệt, ngoài sắt và carbon còn có các nguyên tố khác như chromium, nickel. Inox cứng và khó bị gỉ, được sử dụng làm đồ gia dụng, thiết bị y tế,….

Đuy – ra là hợp kim của nhôm với đồng, manganese, magnesium,… Đuy – ra nhẹ tương đương nhôm như bền và cứng hơn nhiều, được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô…

III. Sản xuất gang, thép

1. Sản xuất gang từ nguồn quặng chứa iron (III) oxide

Nguyên liệu: quặng sắt (thường là quặng hematite với thành phần chính là Fe₂O₃), than cốc và chất tạo xỉ như CaCO₃, SiO₂,…

Các giai đoạn chính của quá trình sản xuất gang

- Phản ứng tạo thành khí CO:

- Khí CO phản ứng với các oxide của sắt trong quặng

- Đá vôi bị phân hủy thành CaO. CaO kết hợp với các oxide như SiO2 trong quặng tạo thành xỉ:

2. Sản xuất thép

Nguyên liệu chính để sản xuất thép là gang và khí oxygen. Trong quá trình sản xuất thép, khí oxygen được thổi vào lò đựng gang nóng chảy ở nhiệt độ cao, đốt cháy các tạp chất trong gang. Các oxide tạo thành ở dạng khí (CO₂, SO₂,..) sẽ thoát ra theo khí thải, còn các oxide dạng rắn (SiO₂, MnO₂,…) sẽ tạo xỉ nhẹ, nổi lên trên thép lỏng và được tách ra để thu lấy thép.

 SƠ ĐỒ TƯ DUY