Gang và thép là hai loại hợp kim của sắt (Fe) với cacbon (C) và các nguyên tố khác.

*Thành phần nguyên tố của gang:*

Gang là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon cao hơn thép. Thành phần nguyên tố của gang thường bao gồm:

- Sắt (Fe): 85-95%
- Cacbon (C): 3-5%
- Silic (Si): 1-3%
- Mangan (Mn): 0,5-1,5%
- Lưu huỳnh (S): 0,05-0,2%
- Photpho (P): 0,05-0,2%

*Thành phần nguyên tố của thép:*

Thép là hợp kim của sắt với cacbon, trong đó hàm lượng cacbon thấp hơn gang. Thành phần nguyên tố của thép thường bao gồm:

- Sắt (Fe): 95-98%
- Cacbon (C): 0,1-2,1%
- Mangan (Mn): 0,2-1,5%
- Silic (Si): 0,1-1,0%
- Lưu huỳnh (S): 0,005-0,05%
- Photpho (P): 0,005-0,05%

Khi cho một lá sắt nhỏ vào dung dịch chứa các muối trên, các phản ứng xảy ra như sau:

- AlCl3: Không xảy ra phản ứng.
- CuSO4: Xảy ra phản ứng, sắt đẩy đồng ra khỏi dung dịch:

Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu

- Fe2(SO4)3: Không xảy ra phản ứng.
- AgNO3: Xảy ra phản ứng, sắt đẩy bạc ra khỏi dung dịch:

2Fe + 2AgNO3 → 2Fe(NO3)2 + 2Ag

- KCl: Không xảy ra phản ứng.
- Pb(NO3)2: Xảy ra phản ứng, sắt đẩy chì ra khỏi dung dịch:

Fe + Pb(NO3)2 → Fe(NO3)2 + Pb

Để bảo vệ vỏ tàu biển khỏi bị ăn mòn, chúng ta có thể đề xuất các cách sau:

1. *Sơn chống ăn mòn*: Sử dụng sơn chống ăn mòn chuyên dụng để phủ lên bề mặt vỏ tàu biển. Sơn này sẽ tạo ra một lớp bảo vệ ngăn chặn nước biển và các chất ăn mòn khác tiếp xúc với vỏ tàu.

2. *Mạ kẽm*: Mạ kẽm lên bề mặt vỏ tàu biển để tạo ra một lớp bảo vệ chống ăn mòn. Kẽm sẽ bị ăn mòn trước, giúp bảo vệ vỏ tàu biển.

3. *Sử dụng vật liệu chống ăn mòn*: Sử dụng vật liệu chống ăn mòn như thép không gỉ, thép mạ kẽm, hoặc các vật liệu composite để chế tạo vỏ tàu biển.

4. *Thiết kế hệ thống bảo vệ cathode*: Thiết kế hệ thống bảo vệ cathode để ngăn chặn ăn mòn điện hóa. Hệ thống này sẽ sử dụng một điện cực để tạo ra một dòng điện ngược lại, giúp ngăn chặn ăn mòn.

5. *Đánh giá và bảo trì thường xuyên*: Đánh giá và bảo trì thường xuyên vỏ tàu biển để phát hiện và sửa chữa các vấn đề ăn mòn sớm.

Để tính toán số gam sodium hydroxide (NaOH) có thể sản xuất được từ mỗi lít nước muối bão hòa, chúng ta cần biết phản ứng điện phân của nước muối (NaCl) để sản xuất NaOH.

Phản ứng điện phân là:

2NaCl + 2H2O → 2NaOH + Cl2 + H2

Từ phản ứng trên, chúng ta có thể thấy rằng 2 mol NaCl tạo ra 2 mol NaOH.

Khối lượng mol của NaCl là 58,5 g/mol. Khối lượng mol của NaOH là 40 g/mol.

Nồng độ của nước muối bão hòa là 300 g/L. Nồng độ của "nước muối nghèo" là 220 g/L.

Số gam NaCl bị điện phân trong mỗi lít nước muối bão hòa là:

300 g/L - 220 g/L = 80 g/L

Số mol NaCl bị điện phân trong mỗi lít nước muối bão hòa là:

80 g/L / 58,5 g/mol = 1,37 mol/L

Số mol NaOH tạo ra trong mỗi lít nước muối bão hòa là:

1,37 mol/L x 2 mol NaOH / 2 mol NaCl = 1,37 mol/L

Số gam NaOH tạo ra trong mỗi lít nước muối bão hòa là:

1,37 mol/L x 40 g/mol = 54,8 g/L

Vì hiệu suất của quá trình là 80%, nên số gam NaOH thực tế tạo ra trong mỗi lít nước muối bão hòa là:

54,8 g/L x 0,8 = 43,84 g/L

Vậy, với mỗi lít nước muối bão hòa ban đầu có thể sản xuất được khoảng 43,84 gam sodium hydroxide.

Để tính khối lượng quặng bauxite cần dùng để sản xuất 4 tấn nhôm, chúng ta cần biết công thức hóa học của phản ứng điện phân nóng chảy Al2O3 tạo ra Al.

Phản ứng điện phân nóng chảy Al2O3 tạo ra Al là:

2Al2O3 → 4Al + 3O2

Từ công thức hóa học trên, chúng ta có thể tính toán số mol Al2O3 cần thiết để sản xuất 4 tấn nhôm (tương đương 4000 kg).

Khối lượng mol của Al là 27 g/mol. Khối lượng mol của Al2O3 là 102 g/mol.

Số mol Al cần thiết để sản xuất 4 tấn nhôm là:

4000 kg / 27 g/mol = 148.148 mol

Số mol Al2O3 cần thiết để sản xuất 4 tấn nhôm là:

148.148 mol Al / 4 mol Al / 1 mol Al2O3 = 37.037 mol Al2O3

Khối lượng Al2O3 cần thiết để sản xuất 4 tấn nhôm là:

37.037 mol Al2O3 x 102 g/mol = 3780 kg

Vì hiệu suất phản ứng là 95%, nên chúng ta cần nhân khối lượng Al2O3 cần thiết với 1/0,95 để tính toán khối lượng Al2O3 thực tế cần thiết.

Khối lượng Al2O3 thực tế cần thiết là:

3780 kg / 0,95 = 3980 kg

Vì quặng bauxite chứa khoảng 48% Al2O3, nên chúng ta cần nhân khối lượng Al2O3 thực tế cần thiết với 100/48 để tính toán khối lượng quặng bauxite cần thiết.

Khối lượng quặng bauxite cần thiết là:

3980 kg x 100/48 = 8300 kg

Vậy, khối lượng quặng bauxite cần dùng để sản xuất 4 tấn nhôm là khoảng 8300 kg.

Để xác định X, Y và viết các phương trình hóa học, chúng ta có thể phân tích sơ đồ phản ứng như sau:

NaCl → 1 X

X có thể là NaOH (natri hidroxit) vì NaCl (natri clorua) có thể phản ứng với nước để tạo ra NaOH và axit clohydric (HCl).

NaCl + H2O → NaOH + HCl

X = NaOH

NaOH → 2 NaHCO3

NaOH có thể phản ứng với khí cacbonic (CO2) để tạo ra NaHCO3 (natri bicacbonat).

2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3

2NaHCO3 → 3 Y

NaHCO3 có thể phân hủy thành Na2CO3 (natri cacbonat) và nước khi đun nóng.

2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

Y có thể là Na2CO3.

Y = Na2CO3

Na2CO3 → 4 NaNO3

Na2CO3 có thể phản ứng với axit nitric (HNO3) để tạo ra NaNO3 (natri nitrat).

Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2

Vậy, X = NaOH, Y = Na2CO3 và các phương trình hóa học là:

NaCl + H2O → NaOH + HCl
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
Na2CO3 + H2O + CO2 → 2NaHCO3
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
Na2CO3 + 2HNO3 → 2NaNO3 + H2O + CO2

Để tinh chế bột bạc tinh khiết bằng phương pháp hóa học, chúng ta có thể thực hiện các bước sau:

Bước 1: Loại bỏ tạp chất nhôm

Nhôm phản ứng với axit clohydric (HCl) để tạo ra nhôm clorua (AlCl3) và giải phóng khí hidro (H2):

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

Bạc và đồng không phản ứng với axit clohydric.

Bước 2: Loại bỏ tạp chất đồng

Đồng phản ứng với axit nitric (HNO3) để tạo ra đồng(II) nitrat (Cu(NO3)2) và giải phóng khí nitơ dioxit (NO2):

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Bạc không phản ứng với axit nitric.

Bước 3: Tinh chế bạc

Sau khi loại bỏ tạp chất nhôm và đồng, chúng ta có thể tinh chế bạc bằng cách đun nóng bạc trong không khí để tạo ra bạc oxit (Ag2O), sau đó giảm oxit bạc bằng khí hidro (H2) để tạo ra bạc tinh khiết:

2Ag + O2 → 2AgO (không xảy ra trong thực tế)
2Ag + 1/2O2 → Ag2O (xảy ra trong thực tế)

Ag2O + H2 → 2Ag + H2O

Qua các bước trên, chúng ta có thể tinh chế bột bạc tinh khiết bằng phương pháp hoá học 

Liên kết kim loại là loại liên kết hóa học đặc trưng của các kim loại. Liên kết kim loại được hình thành dựa trên sự chia sẻ electron giữa các nguyên tử kim