Tiêu đề Bài 22. Ăn mòn kim loại - HS.docx ✅

KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 1 1. Khái niệm: Thép để lâu ngoài không khí ẩm thường tạo thành gỉ sắt có màu nâu đỏ (Hình 22.1a); Vật bằng đồng để lâu trong tự nhiên có thể tạo thành gỉ đồng màu xanh (Hình 22.1 b). Nhiều kim loại và hợp kim để lâu trong tự nhiên cũng có hiện tượng tương tự như vậy. Hiện tượng này được gọi là sự ăn mòn kim loại. Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của các chất trong môi trường, trong đó kim loại bị oxi hoá. 2. Các dạng ăn mòn kim loại trong tự nhiên: Tuỳ theo cơ chế của sự ăn mòn, người ta chia ăn mòn kim loại thành hai loại: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá. a) Ăn mòn hoá học: Khi để kim loại trong không khí, có thể xảy ra hiện tượng ăn mòn hoá học. Nguyên nhân của hiện tượng trên là do xảy ra phản ứng oxi hoá - khử trực tiếp giữa kim loại với các chất oxi hoá có trong môi trường. Ví dụ: Bộ phận của thiết bị lò đốt bằng sắt bị ăn mòn bởi khí oxygen: 3Fe(s) + 2O 2 (g) ot  Fe 3 O 4 (s) b) Ăn mòn điện hoá: Sự ăn mòn điện hoá kim loại xảy ra khi có sự tạo thành pin điện. Ví dụ: Sự ăn mòn điện hoá kim loại trong không khí ẩm. Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang thép luôn có một lớp nước mỏng đã hoà tan khí oxygen và carbon dioxide tạo thành dung dịch chất điện li. Sắt và các thành phần khác (chủ yếu là carbon) cùng tiếp xúc với dung dịch đó, tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon. Ở anode, xảy ra quá trình oxi hoá: Fe(s)  Fe 2+ (aq) + 2e Ở cathode, xảy ra quá trình khử: 1 2 O 2 (g) + H 2 O(l) + 2e  2OH – (aq)
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 2 Fe 2+ tiếp tục bị oxi hoá bởi oxygen không khí, tạo thành gỉ sắt có thành phần chính là Fe 2 O 3 nH 2 O. Điều kiện của quá trình ăn mòn điện hoá: Hai kim loại khác nhau hoặc một kim loại và một phi kim; Chúng tiếp xúc với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua dây dẫn điện và cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li. Ví dụ 1. Sự phá huỷ kim loại hay hợp kim do kim loại tác dụng trực tiếp với các chất oxi hoá trong môi trường được gọi là A. sự khử kim loại. B. sự biến đổi của kim loại. C. sự ăn mòn kim loại. D. sự nhận electron của kim loại. Ví dụ 2. Hãy tìm hiểu và cho biết các yếu tố nào có thể gây nên sự ăn mòn kim loại. Cho biết bản chất của quá trình này. Ví dụ 3. Phân biệt ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá. Ví dụ 4. Thí nghiệm: Sự ăn mòn điện hoá sắt Chuẩn bị: Hoá chất: Đinh sắt mới, nước. Dụng cụ: Ống nghiệm (hoặc cốc thuỷ tinh), giá ống nghiệm. Tiến hành: - Cho đinh sắt vào ống nghiệm. Thêm tiếp khoảng 3 mL nước. - Để ống nghiệm trong không khí khoảng 3 ngày. Thực hiện yêu cầu sau: Hãy nêu hiện tượng quan sát được ở ống nghiệm và giải thích. Ví dụ 5. Tiến hành thi nghiêm theo các bước sau: Bước 1: Cho 1 viên kẽm (zinc, Zn) vào ống nghiêm chứa 5 mL dung dịch H 2 SO 4 1 M. Để yên khoảng 2 phút Bước 2: Sau bước 1, nhỏ tiếp 5 giọt dung dịch CuSO 4 1M vào ống nghiệm trên. Mỗi phát biểu sau đây là đúng hay sai? a. Ở bước 1, viên kẽm tan và có khí không màu thoát ra. b. Ở bước 2 , xuất hiện chất rắn màu trắng bám trên viên Zn. c. Ở bước 2 , tốc độ thoát khí tăng lên so với thời điểm cuối bước 1. d. Ở bước 1, nếu thay dung dịch H 2 SO 4 1M bằng dung dịch HCl 1 M thì tốc độ hoà tan Zn vẫn không đổi. Ví dụ 6. Một số hiện tượng ăn mòn thép trong đời sống: (a) Thép bị gỉ trong không khí khô. (b) Thép bị gỉ trong không khí ẩm. (c) Thép bị gỉ khi tiếp xúc với nước biển. Hãy cho biết các hiện tượng ăn mòn thép trên thuộc loại ăn mòn hóa học hay ăn mòn điện hóa. Giải thích. Ví dụ 7. Những trường hợp nào sau đây có xảy ra ăn mòn điện hoá? Giải thích. (a) Cho một mẩu sodium vào dung dịch copper(II) sulfate. (b) Nhúng một thanh kẽm vào dung dịch silver nitrate. (c) Nhúng một thanh sắt vào dung dịch iron(III) chloride. (d) Cho nước vào hỗn hợp bột magnesium, sắt và muối ăn. (e) Trộn bột Zn vào bột CuSO 4 . (g) Nối một sợi dây nhôm với một sợi dây đồng rồi để lâu trong không khí ẩm. Ví dụ 8. Trong không khí ẩm, các vật dụng, thiết bị làm bằng gang, thép rất dễ bị ăn mòn và bị phá huỷ ở điều kiện thường. Mỗi phát biểu sau đây đúng hay sai là đúng hay sai? a. Gang, thép carbon bị phá huỷ chủ yếu do ăn mòn điện hoá học. b. Chất oxi hoá trong quá trình ăn mòn là oxygen trong không khí. c. Khi để trong không khí ẩm, trên bề mặt gang và thép xuất hiện vô số pin điện hoá. d. Các electron của sắt (iron) được chuyển trực tiếp cho oxygen trong không khí.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 3 Có hai phương pháp phổ biến bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn là phương pháp điện hoá và phương pháp phủ bề mặt. 1. Phương pháp điện hoá: Nguyên tắc bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn bằng phương pháp điện hoá là gắn lên kim loại cần bảo vệ một kim loại khác hoạt động hoá học mạnh hơn. Khi đó, kim loại hoạt động hoá học mạnh hơn bị ăn mòn. Ví dụ: Để bảo vệ tàu biển làm bằng thép, người ta gắn các tấm kẽm lên vỏ tàu (phần chìm dưới nước). 2. Phương pháp phủ bề mặt: Phương pháp phủ bề mặt ngăn kim loại tiếp xúc trực tiếp với môi trường bằng cách: Phủ kim loại cần bảo vệ bằng các kim loại khác không bị gỉ như Au, Sn, Zn. Ví dụ: Vỏ đồng hồ mạ vàng; tráng thiếc lên lá thép (sắt tây); tráng kẽm lên lá thép (tôn). Phủ kim loại cần bảo vệ bằng các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ như sơn, dầu, mỡ,... Ví dụ: Các đồ vật bằng sắt thường được sơn hoặc tra dầu, mỡ. Hãy tìm hiểu và cho biết cách bảo vệ các đồ vật làm từ gang, thép bằng phương pháp phủ bề mặt? Ví dụ 1. Bảo vệ sắt bằng phương pháp điện hoá Chuẩn bị: Hoá chất: Hai đinh sắt mới, dây kẽm, nước máy hoặc nước tự nhiên. Dụng cụ: Hai cốc thủy tinh đánh số (1) và (2). Tiến hành: - Cho đinh sắt thứ nhất vào cốc số (1). - Quấn dây kẽm quanh đinh sắt thứ hai, sau đó cho vào cốc số (2). - Thêm nước máy vào mỗi ống nghiệm đến ngập đinh sắt. - Để các ống nghiệm trong không khí khoảng 5 ngày. EM CÓ BIẾT Ăn mòn kim loại xảy ra phổ biến và gây thiệt hại kình tế, nhất lằ ăn mòn thép tạo gỉ sắt. Gỉ sắt làm thay đổi tính chất cơ học vốn có của thép, gây mất an toàn. Khoảng 25% thép được sản xuất tai Mỹ chỉ để thay thế thép bị ăn mòn khi sử dụng.
KIẾN THỨC TRỌNG TÂM CHƯƠNG 6. ĐẠI CƯƠNG KIM LOẠI 4 Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện yêu cầu sau: Đinh sắt có gắn kẽm bị ăn mòn nhanh hơn hay chậm hơn đinh sắt không gắn kẽm? Giải thích. Ví dụ 2. Các thiết bị bằng thép (đường ống, bể chứa, giàn khoan dầu, tàu thuỷ,...) trong môi trường biển hoặc dưới lòng đất ẩm ướt thường được bảo vệ bằng phương pháp điện hoá. Kim loại được sử dụng để bảo vệ thép thường là kẽm (Hình 22.4). Hãy cho biết kim loại nào bị ăn mòn. Giải thích. Ví dụ 3. Tấm tôn lợp nhà thường được làm từ vật liệu thép tráng kẽm hoặc thép tráng hỗn hợp nhôm và kẽm. Cho biết mục đích của việc làm trên. Ví dụ 4. Gọi tên các biện pháp bảo vệ bề mặt kim loại được thể hiện trong Hình 16.6. Ví dụ 5. Trang sức bằng bạc có thể bị ăn mòn bởi oxygen không khí khi có mặt hydrogen sulfide, tạo thành silver sulfide có màu đen. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra. Trong trường hợp này, bạc bị ăn mòn theo dạng ăn mòn hoá học hay ăn mòn điện hoá? Cho biết vai trò của oxygen trong quá trình này.