Phân tích bài toán

Quá trình điện phân dung dịch NaCl tạo ra NaOH theo phương trình:

2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H22NaCl + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + Cl_2 + H_22NaCl+2H2​O→2NaOH+Cl2​+H2​

Bài toán cho:

• Nước muối bão hòa: 300 g/L
• Nước muối nghèo: 220 g/L
• Hiệu suất: 80%

Cần tính khối lượng NaOH thu được trên mỗi lít dung dịch ban đầu.

Bước 1: Xác định khối lượng NaCl tiêu thụ

Lượng NaCl giảm đi do bị điện phân:

mNaCl tieˆu thụ=(300−220)=80 g/Lm_{\text{NaCl tiêu thụ}} = (300 - 220) = 80 \text{ g/L}mNaCl tieˆu thụ​=(300−220)=80 g/L

Bước 2: Tính số mol NaCl bị điện phân

nNaCl=8058.5=1.37 mol/Ln_{\text{NaCl}} = \frac{80}{58.5} = 1.37 \text{ mol/L}nNaCl​=58.580​=1.37 mol/L

Bước 3: Tính số mol NaOH tạo thành

Từ phương trình: 2 mol NaCl → 2 mol NaOH

nNaOH=nNaCl=1.37 moln_{\text{NaOH}} = n_{\text{NaCl}} = 1.37 \text{ mol}nNaOH​=nNaCl​=1.37 mol

Bước 4: Tính khối lượng NaOH tạo thành

mNaOH=1.37×40=54.8 g/Lm_{\text{NaOH}} = 1.37 \times 40 = 54.8 \text{ g/L}mNaOH​=1.37×40=54.8 g/L

Bước 5: Tính toán với hiệu suất 80%

mNaOH thực teˆˊ=54.8×0.8=43.84 g/Lm_{\text{NaOH thực tế}} = 54.8 \times 0.8 = 43.84 \text{ g/L}mNaOH thực teˆˊ​=54.8×0.8=43.84 g/L

Kết luận

Mỗi lít nước muối bão hòa ban đầu có thể sản xuất được 43.84 g NaOH.

Phân tích bài toán

Khi cho lá sắt (Fe) vào các dung dịch muối, có thể xảy ra phản ứng nếu sắt đứng trước kim loại trong muối theo dãy hoạt động hóa học:

$$K>Ba>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au$$

=> Sắt (Fe) có thể phản ứng với muối của kim loại yếu hơn nó trong dãy này.

Xét từng trường hợp

1. Fe+AlCl3Fe + AlCl_3Fe+AlCl3​: Không phản ứng, vì Fe đứng sau Al.
2. Fe+CuSO4Fe + CuSO_4Fe+CuSO4​: Có phản ứng, vì Fe hoạt động mạnh hơn Cu. Fe+CuSO4→FeSO4+CuFe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + CuFe+CuSO4​→FeSO4​+Cu
3. Fe+Fe2(SO4)3Fe + Fe_2(SO_4)_3Fe+Fe2​(SO4​)3​: Có phản ứng, vì Fe có thể khử Fe³⁺ thành Fe²⁺. Fe+2Fe2(SO4)3→3FeSO4Fe + 2Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow 3FeSO_4Fe+2Fe2​(SO4​)3​→3FeSO4​
4. Fe+AgNO3Fe + AgNO_3Fe+AgNO3​: Có phản ứng, vì Fe mạnh hơn Ag. Fe+2AgNO3→Fe(NO3)2+2AgFe + 2AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2AgFe+2AgNO3​→Fe(NO3​)2​+2Ag
5. $Fe+KCl$: Không phản ứng, vì K⁺ không bị Fe khử.
6. Fe+Pb(NO3)2Fe + Pb(NO_3)_2Fe+Pb(NO3​)2​: Có phản ứng, vì Fe mạnh hơn Pb. Fe+Pb(NO3)2→Fe(NO3)2+PbFe + Pb(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + PbFe+Pb(NO3​)2​→Fe(NO3​)2​+Pb

Kết luận

Các phản ứng xảy ra với CuSO₄, Fe₂(SO₄)₃, AgNO₃, Pb(NO₃)₂.

Thành phần nguyên tố của gang và thép

1. Gang

• Thành phần chính: Sắt (Fe) chiếm phần lớn.
• Hàm lượng carbon (C): 2,0% – 6,67% (thường khoảng 3 – 4%).
• Nguyên tố khác: Có thể chứa Si (silic), Mn (mangan), S (lưu huỳnh), P (phốt pho) và một số tạp chất khác.

2. Thép

• Thành phần chính: Sắt (Fe) là chủ yếu.
• Hàm lượng carbon (C): dưới 2,0% (thường khoảng 0,02 – 1,7%).
• Nguyên tố khác: Có thể chứa Mn, Si, S, P, Cr (crôm), Ni (niken), Mo (molypden), V (vanadi), W (vonfram), Ti (titan), v.v. tùy vào loại thép (thép thường hay thép hợp kim).

Tóm lại:

• Gang có hàm lượng carbon cao hơn thép, làm cho gang giòn hơn nhưng có độ chảy tốt.
• Thép có hàm lượng carbon thấp hơn gang, giúp thép dẻo hơn và có thể gia công cơ khí tốt hơn.