Sắt (iron) tinh khiết ít được sử dụng trong thực tế nhưng hợp kim của sắt là gang và thép lại được dùng rộng rãi [đã giải]

Sắt (iron) tinh khiết ít được sử dụng trong thực tế nhưng hợp kim của sắt là gang và thép lại được dùng rộng rãi. Một công ty sản xuất gang, thép sử dụng nguyên liệu là quặng hematite (thành phần chính Fe2O3), than cốc và chất tạo xỉ là CaCO3,… Quặng sắt, than cốc và đá vôi được đưa vào lò cao qua miệng lò, chuyển dần từ trên xuống, không khí nóng được thổi từ dưới lên. Sắt nóng chảy hòa tan một phần carbon và một lượng nhỏ các nguyên tố khác như Mn, Si,… đó là gang. Quá trình sản xuất gang có ba giai đoạn chính.
• Giai đoạn 1 – Tạo chất khử CO. Không khí nóng được thổi vào lò, đốt cháy than cốc tạo CO2; khí CO2 tiếp tục phản ứng với than cốc ở lớp trên tạo CO.
• Giai đoạn 2 – Khử oxide của sắt bằng CO thu được các sản phẩm chất rắn trung gian tương ứng là Fe3O4, FeO và cuối cùng là Fe.
• Giai đoạn 3 – Phản ứng tạo xỉ. Chất CaCO3 bị phân huỷ thành CaO, sau đó Cao kết hợp với SiO2 tạo xỉ.
a) Viết các phương trình phản ứng xảy ra trong mỗi giai đoạn trên.
b) Nêu ít nhất một vai trò của than cốc trong quá trình luyện gang.
c) Để xác định hàm lượng sắt trong một mẫu thép tái chế, người ta tiến hành cân 2,48 gam mẫu thép, nghiền nhỏ rồi cho tác dụng với dung dịch H2SO4 loãng. Lọc bỏ phần không tan, thu dung dịch rồi pha thành 100 mL dung dịch T. Biết 10,0 mL dung dịch T phản ứng vừa đủ với 8,80 mL dung dịch KMnO4 0,1 M theo phản ứng sau:
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 → 5Fe2(SO4)3 + K2SO4 + 2MnSO4 + 8H2O
Tính hàm lượng sắt trong mẫu thép tái chế, biết các phản ứng xảy ra hoàn toàn.