Giải chi tiết Khoa học tự nhiên 9 CTST bài 18: Giới thiệu về hợp kim

MỞ ĐẦU 

Để khoan được đất, đá, người ta phải chế tạo mũi khoan có độ cứng cao được làm từ hợp kim. Hợp kim là gì? Vì sao lại chế tạo ra hợp kim? Chúng có thành phần và tính chất nào đặc trưng? 

Bài làm chi tiết:

Để khoan được đất, đá, người ta phải chế tạo mũi khoan có độ cứng cao được làm từ hợp kim Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác. 

Hợp kim được nghiên cứu chế tạo vì lí do: một số hợp kim có những đặc tính quý báu (như độ cứng, độ bền, khả năng chống ăn mòn…) cao hơn so với kim loại tạo nên chúng, nên có nhiều ứng dụng trong kỹ thuật, sản xuất và cuộc sống hàng ngày.

Thành phần của hợp kim gồm một kim loại và một số kim loại hoặc phi kim khác.

Tính chất đặc trưng của hợp kim: hợp kim cứng hơn so với kim loại ban đầu.

1. HỢP KIM

Câu 1: 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?

Bài làm chi tiết:

Người ta thường sử dụng hợp kim mà không dùng kim loại tinh khiết để chế tạo các vật dụng trong đời sống vì nó có những tính chất vật lý, hóa học và cơ học quý hơn những kim loại tinh khiết, giá thành lại rẻ hơn.

Vận dụng: Quan sát trong nhà, em thấy có những vật dụng nào được chế  tạo từ hợp kim? Kể tên hợp kim làm nên vật dụng đó

Bài làm chi tiết:

Quan sát trong nhà, Một số vật dụng được chế tạo từ hợp kim có thể quan sát được trong nhà: vòi nước, giá phơi quần áo được làm từ inox; xoong, nồi được làm từ gang; song chắn cửa sổ được làm từ thép…

Mở rộng: Vì sao hợp kim lại cứng hơn so với kim loại ban đầu?

Bài làm chi tiết:

Hợp kim cứng hơn so với kim loại ban đầu vì lý do: khi kim loại được chế tạo thành hợp kim, các nguyên tử kim loại mới xuất hiện trong mạng tinh thể. Các lớp nguyên tử kim loại ban đầu không thể trượt một cách dễ dàng khi có lực tác dụng.

2. MỘT SỐ HỢP KIM PHỔ BIẾN

Câu 2: Quan sát Bảng 18.1, em hãy cho biết thép thường và inox có gì khác về thành phần, tính chất

Bảng 18.1: Thành phần, tính chất và ứng dụng của một số hợp kim phổ biến

Bài làm chi tiết:

Về thành phần, thép thường có thành phần chủ yếu là sắt, dưới 2% carbon và một lượng nhỏ nguyên tố khác, trong khi inox (thép đặc biệt) có thành phần chủ yếu là sắt và một số nguyên tố khác như Cr, Ni,...

Về tính chất, thép thường dẻo và cứng, trong khi inox lại khó bị gỉ.

3. SẢN XUẤT GANG VÀ THÉP

Câu 3: Việc thêm đá vôi vào lò cao có mục đích gì trong quá trình sản xuất gang?

Bài làm chi tiết:

Việc thêm đá vôi vào lò cao trong quá trình sản xuất gang nhằm mục đích: đá vôi ở nhiệt độ cao trong lò sẽ bị phân hủy thành CaO; CaO sẽ kết hợp với tạp chất có trong quặng để tạo thành xỉ, ví dụ:

CaO + SiO₂ —> CaSiO₃

Xỉ nóng chảy nhẹ hơn gang nên nổi trên bề mặt và được đưa ra ngoài ở cửa tháo xỉ. Từ đó làm sạch tạp chất trong quá trình sản xuất gang.
Câu 4: Vì sao oxygen được thổi liên tục qua gang nóng chảy?

Bài làm chi tiết:

Oxygen được thổi liên tục qua gang nóng chảy nhằm mục đích đốt cháy hoàn toàn than cốc theo phản ứng: C + O₂ —> CO₂

Nhiệt lượng của phản ứng tỏa ra làm nhiệt độ trong lò tăng cao. Khí CO₂ đi lên phía trên gặp lớp than cốc, tiếp tục xảy ra phản ứng để tạo khí CO

C + CO₂ —> 2CO

Khí CO phản ứng với oxide của sắt trong quặng để tạo ra sắt.

Luyện tập: Khí nào sinh ra khi kim loại phản ứng với dung dịch HCl? Nêu ví dụ minh họa và viết phương trình hóa học của phản ứng

Bài làm chi tiết:

Khi kim loại phản ứng với dung dịch HCl, khí H₂ được sinh ra.

Ví dụ minh họa và phương trình hóa học của phản ứng: cho kim loại Zn tác dụng với dung dịch HCl, phản ứng xảy ra như sau:

Zn + 2HCl —> ZnCl₂ + H₂

Câu 5: Tiến hành Thí nghiệm 2 và nêu hiện tượng quan sát được. Viết phương trình hóa học của các phản ứng

Bài làm chi tiết:

Cho dây đồng vào ống nghiệm (1) chứa 2mL ZnSO₄, không có hiện tượng gì xảy ra. 

Cho dây đồng vào ống nghiệm (2) chứa 2mL AgNO₃, dây đồng tan dần, dung dịch thu được có màu xanh nhạt, kim loại màu trắng xám sinh ra bám vào dây đồng. Phương trình hóa học của phản ứng xảy ra:

Cu + 2AgNO₃ —> Cu(NO₃)₂ + 2Ag

Câu 6: Nhận xét mức độ hoạt động hóa học của kim loại Cu, Zn, Ag

Bài làm chi tiết:

Nhận xét: Mức độ hoạt động hóa học của 03 kim loại trên tăng dần theo thứ tự: Ag < Cu < Zn

Luyện tập: Hoàn thành phương trình hóa học của các phản ứng sau:

1. Ca + H₂O ?
2. Fe + HCl ?
3. Zn + CuSO₄ ?

Bài làm chi tiết:

Phương trình hóa học:

Ca + H₂O Ca(OH)₂ + H₂

Fe + HCl FeCl₂ + H₂

Zn + CuSO₄ZnSO₄ + Cu

Câu 7: Trong công nghiệp, phương pháp nào được sử dụng để sản xuất nhôm? Nguyên liệu để sản xuất nhôm là gì?

Bài làm chi tiết:

Trong công nghiệp, phương pháp được sử dụng để sản xuất nhôm là điện phân nóng chảy. Nguyên liệu để sản xuất nhôm là quặng bauxite (thành phần chủ yếu: aluminium oxide).

Câu 8: Người ta đã dùng phương pháp nào để tách Zn từ zinc sulfide? Viết phương trình hóa học xảy ra

Bài làm chi tiết:

Người ta dùng phương pháp nhiệt luyện để tách Zn từ zinc sulfide

2ZnS + 3O₂ —> 2ZnO + 2SO₂ (có nhiệt độ)

Sau đó cho ZnO phản ứng với C ở nhiệt độ cao thu được kẽm

ZnO + C —> Zn + CO (có nhiệt độ)

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

Bài làm chi tiết:

Nhôm là kim loại có tính khử mạnh nên trong tự nhiên không thể tìm được nhôm ở dạng đơn chất, ngoài ra, rất khó để điều chế nhôm đơn chất từ quặng nhôm. Đến khi con người tìm ra phương pháp điện phân nóng chảy quặng nhôm thì nhôm đơn chất mới được tạo ra và đưa vào sử dụng. Trong khi đó, vàng là kim loại khử rất yếu, có thể tìm thấy ở dạng đơn chất còn đồng, sắt có thể điều chế dạng đơn chất dễ dàng hơn nhôm nhiều