Năm 1866, Georges Leclanché đã phát minh ra một loại pin bao gồm anode bằng kẽm và cathode bằng mangan dioxide bọc trong một vật liệu xốp, nhúng trong lọ đựng dung dịch ammonium chloride. Cathode được trộn vào một ít carbon để cải thiện độ dẫn điện và hấp thụ điện. Pin cung cấp một điện áp khoảng 1,4 – 1,5V.

- Ở anode xảy ra bán phản ứng:

- Ở cathode xảy ra bán phản ứng:

a. Ở anode xảy ra quá trình khử kẽm trên bề mặt của anode.

b. Ở anode xảy ra quá trình nhường electron (quá trình oxi hóa).

c. Anode chứa nhiều electron nên điện tích dương hơn cathode.

d. Ở cathode xảy ra quá trình oxi hóa \(Mn{O_2}\)thành \(M{n_2}{O_3}.\)

Xét các phản ứng chính xảy ra trong quá trình luyện gang trong lò cao từ nguyên liệu là quặng hematite và than cốc:

Đốt cháy than cốc để cung cấp nhiệt: C + O₂ $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$ CO₂

Tạo chất khử: C + CO₂ $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$ 2CO

Khử iron(III) oxide trong quặng thành sắt: Fe₂O₃ + 3CO $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$ 2Fe + 3CO₂.

Giả thiết gang chứa 95% sắt và 5% carbon (từ than cốc), còn than cốc chỉ chứa carbon. Để sản xuất 1000 kg gang cần m kg than cốc với hiệu suất cả quá trình là 80%. Giá trị của m bằng bao nhiêu? (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).

Một vết nứt trên đường ray tàu hỏa có thể tích 6,72 cm³. Dùng hỗn hợp tecmite (Al và Fe₂O₃ theo tỉ lệ mol tương ứng 2: 1) để hàn vết nứt trên theo phản ứng:

2Al + Fe₂O₃ $\stackrel{{\mathrm{t}}^{\mathrm{o}}}{\to }$ Al₂O₃ + 2Fe

Biết rằng: Lượng Fe cần hàn cho vết nứt bằng 79% lượng Fe sinh ra; khối lượng riêng của sắt là 7,9 gam/cm³; chỉ xảy ra phản ứng khử Fe₂O₃ thành Fe với hiệu suất của phản ứng bằng 96%. Khối lượng của hỗn hợp tecmite tối thiểu cần dùng là bao nhiêu gam? (Làm tròn kết quả đến hàng đơn vị).

PHẦN III. Câu trắc nghiệm yêu cầu trả lời ngắn

Trong một nhà máy luyện kim, quặng sắt chứa 50% hematite (Fe₂O₃) được sử dụng để điều chế gang. Từ 1 tấn quặng trên có thể điều chế được bao nhiêu tấn gang (Fe chiếm 96% khối lượng)? Biết hiệu suất cả quá trình là 70%. (Kết quả làm tròn đến hàng phần trăm).

PHẦN II. Câu trắc nghiệm đúng sai. Trong mỗi ý a), b), c), d) ở mỗi câu, học sinh chọn đúng hoặc sai.

Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang, thép luôn có một lớp nước rất mỏng. Lớp nước này hoà tan khí oxygen và carbon dioxide trong khí quyển, tạo thành dung dịch chất điện li. Gang, thép có thành phần chính là sắt và carbon cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên vô số pin rất nhỏ mà sắt là anode và carbon là cathode.

a. Carbon bị khử tại cathode.

b. Tại anode, Fe bị oxi hóa thành \(F{e^{2 + }}.\)

c. Oxygen đóng vai trò là chất oxi hóa.

d. Dạng ăn mòn hóa học là chủ yếu, do sắt dễ dàng phản ứng oxygen trong không khí.

Một nhà máy sản xuất gang thép sản xuất được m tấn thép từ 400 tấn quặng hematite đỏ (chứa 84% Fe₂O₃ về khối lượng, còn lại là tạp chất không chứa sắt) theo sơ đồ:

Quặng hematite đỏ $\stackrel{\mathrm{LuyÖn}\mathrm{gang}}{\to }$ Gang trắng $\stackrel{\mathrm{LuyÖn}\mathrm{thÐp}}{\to }$ Thép

Biết hiệu suất cả quá trình trên đạt 91% và thép chứa 98% sắt về khối lượng. Giá trị của m bằng bao nhiêu? (Kết quả làm tròn đến hàng đơn vị).

Xét các phát biểu sau về tách và tinh chế kim loại:

a. Trong công nghiệp, kim loại Na được điều chế bằng cách điện phân dung dịch NaCl.

b. Để tách Ag khỏi các tạp chất Fe, Cu ta có thể cho hỗn hợp vào dung dịch AgNO₃ dư.

c. Trong công nghiệp, kim loại Al chỉ có thể điều chế được bằng phương pháp điện phân.

d. Các kim loại Fe, Al, Cu đều có thể điều chế bằng phương pháp dùng CO khử oxide kim loại tương ứng.