Chúng tôi giới thiệu Giải bài tập Hóa học lớp 12 Bài 20: Sự ăn mòn kim loại chính xác, chi tiết nhất giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Sự ăn mòn kim loại lớp 12.
Bài giảng Hóa học 12 Bài 20: Sự ăn mòn kim loại
Giải bài tập Hóa học 12 Bài 20: Sự ăn mòn kim loại
Câu hỏi và bài tập (trang 95 SGK Hóa Học 12)
Bài 1 trang 95 SGK Hóa Học 12: Ăn mòn kim loại là gì? Có mấy dạng ăn mòn kim loại? Dạng nào xảy ra phổ biến hơn
Lời giải:
Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh. Đó là một quá trình hóa học hoặc quá trình điện hóa trong đó kim loại bị oxi hóa thành ion dương.
M → Mn+ + ne.
- Có 2 dạng ăn mòn kim loại là
+Ăn mòn hóa học
+Ăn mòn điện hóa học
-Dạng ăn mòn điện hóa học xảy ra phổ biến hơn (vì ăn mòn hóa học xảy ra khi có nhiệt độ cao, nhưng ăn mòn điện hóa học xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, ví dụ thanh sắt để lâu ngày trong không khí bị han gỉ)
Bài 2 trang 95 SGK Hóa Học 12: Hãy nêu cơ chế của sự ăn mòn điện hoá học?
Lời giải:
Cơ chế ăn mòn điện hóa học:
Lấy sự ăn mòn sắt làm thí dụ:
+ Trong không khí ẩm, trên bề mặt của lớp sắt luôn có một lớp nước rất mỏng đã hòa tan O2 và CO2 trong khí quyển tạo thành một dung dịch chất điện ly.
+ Sắt và các tạp chất (chủ yếu là cacbon) cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số pin rất nhỏ mà sắt là cực âm và cacbon là cực dương
+ Tại cực âm: sắt bị oxi hóa thành ion Fe2+
Fe Fe2+ + 2e
Các electron được giải phóng chuyển dịch đến cực dương
+ Tại vùng cực dương: O2 hòa tan trong nước bị khử thành ion hiđroxit
O2 + 2H2O + 4e 4OH-
Các ion Fe2+ di chuyển từ vùng anot qua dung dịch điện ly yếu đến vùng catot và kết hợp với ion OH- để tạo thành sắt (II) hiđroxit. Sắt (II) hiđroxit tiếp tục bị oxi hóa bởi oxi của không khí thành sắt (III) hiđroxit
Chất này bị phân hủy thành sắt (II) oxit
Bài 3 trang 95 SGK Hóa Học 12: Hãy nêu tác hại của sự ăn mòn kim loại và cách chống ăn mòn kim loại?
Phương pháp giải:
Tác hại của sự ăn mòn kim loại:
+ Đối với kim loại bị ăn mòn
+ Đối với đời sống, sự phát triển kinh tế
- Cách phòng chống
+ Kể tên các biện pháp phòng chống sự ăn mòn kim loại.
Lời giải:
- Tác hại của ăn mòn kim loại:
+ Phá hủy kim loại, kim loại bị mất dần các tính chất quý
+ Thiệt hại về mặt kinh tế : phải thay thế nhiều chi tiết, thiết bị máy móc dùng trong các nhà máy và công trường, các phương tiện giao thông vận tải
- Cách chống ăn mòn kim loại :
+ Phương pháp bảo vệ bề mặt: Cách li kim loại với môi trường dùng các chất bền vững với môt trường phủ trên bề mặt kim loại như bôi dầu, mỡ, tráng men, ...
+ Phương pháp điện hóa: nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn tạo thành pin điện hóa. Kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn, kim loại còn lại được bảo vệ.
Bài 4 trang 95 SGK Hóa Học 12: Trong hai trường hợp sau đây, trường hợp nào vỏ tàu được bảo vệ? Giải thích?
- Vỏ tàu bằng thép được nối với thanh kẽm.
- Vỏ tàu bằng thép được nối với thanh đồng.
Phương pháp giải:
Vỏ tàu bằng thép ( hợp kim của Fe và C)
Trường hợp nào thép được nối với kim loại hoạt động hóa học hơn Fe thì sẽ được bảo vệ.
Lời giải:
Vỏ tàu bằng thép được nối với thanh Zn thì vỏ tàu được bảo vệ vì tính khử Zn > Fe.
Fe-Zn tạo thành cặp pin điện hóa, khi bị ăn mòn thì Zn sẽ bị ăn mòn còn Fe sẽ được bảo vệ
a) Dung dịch H2SO4 loãng.
b) dung dịch H2SO4 loãng có thêm vài giọt dung dịch CuSO4.
Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình hóa học của các phản ứng trong mỗi trường hợp.
a) Cho lá sắt vào dung dịch H2SO4 loãng, thấy khí không màu thoát ra và bọt khí bám trên bề mặt thanh sắt; bọt khí bám trên bề mặt thanh sắt tăng dần làm giảm diện tích tiếp xúc giữa thanh sắt với dung dịch H2SO4 do đó khí thoát ra giảm dần và ngừng hẳn.
PTHH: Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2↑
b) Khi cho lá sắt vào dung dịch H2SO4 loãng có thêm vài giọt dung dịch CuSO4, xảy ra phản ứng:
PTHH: Fe + CuSO4 → FeSO4 + Cu↓
Cu màu đỏ tạo thành bám trên bề mặt thanh sắt hình thành cặp pin điện hóa Cu-Fe. Lúc này xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa học trong dung dịch điện li H2SO4
Tính khử Fe > Cu nên Fe đóng vai trò là cực âm, Cu đóng vai trò là cực dương.
+ Ở điện cực âm, Fe bị ăn mòn theo phản ứng:
Fe → Fe2+ + 2e
+ Ở điện cực dương, ion H+ của dung dịch H2SO4 nhận electron:
2H+ + 2e → H2
Như vậy ta thấy bọt khí H2 thoát ra ở cực Cu, không ngăn cản Fe phản ứng với H2SO4 nên phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn, bọt khí H2 thoát ra nhiều hơn.
A. Sắt bị ăn mòn.
B. Đồng bị ăn mòn.
C. Sắt và đồng đều bị ăn mòn.
D. Sắt và đồng đều không bị ăn mòn
Lời giải:
Dây phơi quần áo nối đoạn dây đồng (Cu) với thép (Fe)=> hình thành cặp pin Cu-Fe
=> Khi để lâu ngày thì sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa học. Tính khử Fe > Cu nên Fe sẽ bị ăn mòn trước
Đáp án A
Lý thuyết Bài 20: Sự ăn mòn kim loại
I. KHÁI NIỆM
Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của môi trường xung quanh :
X → Xn+ + ne
II. PHÂN LOẠI
1. Ăn mòn hóa học
- Nguyên nhân: do kim loại có phản ứng hóa học trực tiếp với các chất ở môi trường xung quanh.
- Điều kiện: Kim loại được đặt trong môi trường có chứa chất OXH mà kim loại có thể tham gia phản ứng thường là chất khí, hơi nước, dung dịch axit
- Đặc điểm: Đối với ăn mòn hóa học, electron mà kim loại nhường đi được chuyển trực tiếp vào môi trường.
VD: Để sắt ngoài không khí sau một thời gian sắt sẽ bị OXH thành gỉ sắt.
2. Ăn mòn điện hóa
- Là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện.
- Điều kiện:
+ Có 2 điện cực khác nhau về bản chất (kim loại + kim loại; kim loại + phi kim; kim loại hợp chất).
+ 2 điện cực phải được tiếp xúc điện với nhau.
+ 2 điện cực cùng được tiếp xúc với dung dịch chất điện li (không khí ẩm).
- Cơ chế của ăn mòn điện hóa
|
Cực âm (Anot) |
Cực dương (Catot) |
|
Xảy ra quá trình OXH – KL bị ăn mòn M → Mn+ + ne |
Xảy ra quá trình Khử - Môi trường bị khử 2Cl- + 2e → Cl2 |
- Đặc điểm: Đối với ăn mòn điện hóa, electron mà kim loại nhường đi được chuyển từ cực của KL có tính khử mạnh sang cực KL có tính khử yếu rồi vào môi trường.
III. CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
1. Phương pháp bảo vệ bề mặt
- Dùng chất bền với môi trường để phủ lên bề mặt KL : bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men,
- Dùng chất kìm hãm, tăng khả năng chịu đựng với môi trường: hợp kim chống gỉ
VD: sắt tây là sắt được tráng thiếc, tôn là sắt được tráng kẽm.
2. Phương pháp điện hóa
- Dùng kim loại bền có tính khử mạnh hơn gắn vào kim loại cần bảo vệ để làm vật thay
VD: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép (thành phần chính là Fe), người ta gắn các lá Zn vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển
=> Phần vỏ tàu bằng thép là cực dương, các lá Zn là cực âm.
=> Zn là vật hi sinh nên bị ăn mòn. Sau một thời gian nhất định, người ta thay những lá Zn bị ăn mòn bằng những lá Zn khác.
