Giải Hóa 12: Bài 18. Sự ăn mòn kim loại
BÀI 18' Sự ĂN MÒN KIM LOẠI A. KIẾN THỨC CẦN NHỚ Khái niệm Sự ăn mòn kìm loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh. Các dạng ăn mòn kim loại An mòn hóa học Ản mòn hóa học là quá trình oxi hóa-khử, troìig đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường. Ăn mòn điện hóa học Ản mòn điện hóa học là quá trình oxi hóa-khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nền dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương. Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa học Các điện cực phải khác nhau về bản chất, có thể là cặp hai kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại với phi kim, ... Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn. Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li. Chú ý: thiếu một trong ba điều kiện trên sẽ không xảy ra sự ăn mòn điện hóa. Chống ăn mòn kim loại Phương pháp bảo vệ bề mặt. Phương pháp bảo vệ điện hóa. B. HƯỚNG DẪN GIẢI VÀ ĐÁP ÁN BÀI TẬP SGK TRANG 95 Câu 1. Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các hợp chất trong môi trường xung quanh. Có hai kiểu ăn mòn kim loại là ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học. Trong hai kiểu ăn mòn kim loại thì ăn mòn điện hóa học là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất trong thực tế. Câu 2. Lấy sự ăn mòn của Fe làm thí dụ. Trong không khí ẩm, trên bề mặt sắt luôn có một lớp nước rất mỏng đã hòa tan 02 và khí co2 trong khí quyển, tạo thành một dung dịch chất điện li. sắt và tạp chất (chủ yếu là cacbon) cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số pin rất nhỏ mà sắt là anot và cacbon là catot. Tại anot: Fe —> Fe2+ + 2e Tại catot: 02 hòa tan trong nước bị khử thành ion OH“ 02 + 2H2O + 4e -» 4OH“ Các ion Fe2+ di chuyển từ vùng anot qua dung dịch sang vùng catot và kết hợp với ion OH” tạo Fe(OH)2. Sau đó, Fe(OH)2 tiếp tục bị oxi hóa bởi oxi không khí thành Fe(OH)3, chất này lại phân hủy thành Fe2O3. Gỉ sắt màu nâu đỏ có thành phần chính là Fe2O3.xH2O. Tác hại của sự ăn mòn kim loại: khối lượng kim loại bị ăn mòn trung bình hằng năm trên thế giới bằng 20 - 25% khối lượng kim loại được sản xuất. Sự ăn mòn kim loại đã gây tổn thất lớn đến nền kinh tế quốc dân và đời sông con người. Cách chống ăn mòn kim loại: Phương pháp bảo vệ bề mặt: dùng những chất bền vững với môi trường để phủ ngoài mặt những đồ vật bằng kim loại như dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men,... Phương pháp bảo vệ điện hóa: dùng một kim loại làm “vật hy sinh” để bảo vệ vật liệu kim loại. Thí dụ: để bảo vệ tàu biển bằng thép người ta gắn các lá kẽm vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển (nước biển là dung dịch chất điện ly). Phần vỏ tàu bằng thép là cực dương, các lá kẽm là cực âm. Ở cực âm (anot): Zn bị oxi hóa: Zn -> Zn2+ + 2e Ở cực dương (catot): O2bị khử: Ơ2 •+ 2H2O + 4e —» 4OH" Kết quả là vỏ tàu được bảo vệ, Zn là “vật hy sinh” và bị ăn mòn. Câu 4. Trong hai trường hợp trên, trường hợp vỏ tàu bằng thép có nối với thanh kẽm được bảo vệ. Còn trường hợp vỏ tàu được nối với thanh Cu, vỏ tàu không được bảo vệ vì bị ăn mòn, lúc đó vỏ tàu là cực âm: Fe —> Fe2+ + 2e, còn thanh đồng là cực dương. Câu 5. Phản ứng: Fe + H2SO4 —> FeSO4 + H2t Cho lá sắt vào dung dịch H2SO4 loãng có một lượng nhỏ CuSO4 xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa học. Fe + CuSO4 —> FeSO4 + Cuị Lúc đó có vô số pin điện hóa: Tại cực âm: (Fe bị oxi hóa) Fe —> Fe2+ + 2e Tại cực dương: (O2 hòa tan trong nước bị khử thành ion OH~) 02 + 2H2O + 4e -> 4OH' Như vậy là Fe bị ăn mòn nhanh hơn so với trường hợp không có lượng nhỏ CuSO4. Câu 6. Chọn A.