Các chi tiết bằng kim loại của máy móc dùng trong các nhà máy hóa chất, hay thiết bị của lò đốt, nồi hơi, động cơ đốt trong thường bị ăn mòn do tác dụng trực tiếp với hóa chất hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao.
Vậy sự ăn mòn kim loại là gì? ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học xảy ra như thế nào? Làm thế nào để bảo vệ kim loại không bị ăn mòn? chúng ta cùng tìm hiểu qua bài viết dưới đây.
I. Khái niệm ăn mòn kim loại
Bạn đang xem: Sự ăn mòn kim loại, ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa và cách bảo vệ kim loại không bị ăn mòn – hóa 12 bài 20
– Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh.
– Kim loại bị ion hóa thành ion dương: M → Mn+ + ne
II. Các dạng ăn mòn kim loại
1. Ăn mòn hóa học
– Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp các chất trong môi trường.
2. Ăn mòn điện hóa học
a) Khái niệm về sự ăn mòn điện hóa học
• Ăn mòn điện hoá học là quá trình oxi hoá – khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương
* Ví dụ: Nhúng thanh kẽm (Zn) và đồng (Cu) vào dung dịch H2SO4 loãng, nối thanh kẽm với thanh đồng bằng dây dẫn. Thanh Zn bị mòn dần, bọt khí H2 thoát ra ở thanh Cu.
– Cực âm (anot): Zn → Zn2+ + 2e
– Cực dương (catot): 2H+ + 2e → H2↑
b) Ăn mòn điện hóa học hợp kim của sắt trong không khí
• Ví dụ về sự ăn mòn của gang, trong không khí ẩm trên bề mặt của gang (thành phần chính là Fe và C) luôn có 1 lớp nước rất mỏng hòa tan O2 và khí CO2 tạo thành dung dịch chất điện li. Khi đó:
– Tại anot: Fe → Fe2+ + 2e
– Tai canot: O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
c) Điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hoá học
– Các điện cực phải khác nhau về bản chất (2 cặp kim loại khác nhau, kim loại với phí kim,…)
– Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn.
– Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li.
III. Bảo vệ kim loại không bị ăn mòn (chống ăn mòn kim loại).
1. Phương pháp bảo vệ bề mặt
– Dùng những chất bền vững đối với môi trường để phủ mặt ngoài những đồ vật bằng kim loại như dùng dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men,… hay bằng các kim loại hoạt động hơn.
– Ví dụ sắt tây là sắt được tráng thiếc, tôn là sắt được tráng kẽm, các đồ vật bằng sắt thường dược mạ crom hay niken.
2. Phương pháp điện hóa
– Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn để tạo thành pin điện hóa và kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ.
– Ví dụ bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép bằng cách gắn vào mặt ngoài của vỏ tàu (phần chìm dưới nước) những khối kẽm, kết quả là kẽm bị nước biển ăn mòn thay cho thép.
IV. Bài tập về sự ăn mòn kim loại
* Bài 1 trang 95 SGK Hóa 12: Ăn mòn kim loại là gì? Có mấy dạng ăn mòn kim loại? Dạng nào xảy ra phổ biến hơn?
° Lời giải bài 1 trang 95 SGK Hóa 12:
– Sự 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 hai dạng ăn mòn kim loại là ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.
– Trong hai dạng ăn mòn này thì ăn mòn điện hóa xảy ra phổ biến hơn.
* Bài 2 trang 95 SGK Hóa 12: Hãy nêu cơ chế của sự ăn mòn điện hóa?
° Lời giải bài 2 trang 95 SGK Hóa 12:
• Ví dụ về sự ăn mòn gang với cơ chế ăn mòn điện hóa học:
– Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang (thành phần có Fe và C) luôn có một lớp nước rất mỏng đã hòa tan O2 và CO2 trong khí quyển tạo thành một dung dịch chất điện li.
– Tinh thế Fe (cực âm), tinh thể C là cực dương.
– Tại cực dương: O2 hòa tan trong nước bị khử thành ion hiđrôxit
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
– Tạ cực âm: Sắt bị oxi hóa thành ion Fe2+
Fe → Fe2+ + 2e
– Những Fe2+ tan vào dung dịch chứa oxi và tiếp tục bị oxi hóa thành Fe3+ và cuối cùng tạo gỉ sắt có thành phần Fe2O3.nH2O.
* Bài 3 trang 95 SGK Hóa 12: Nêu tác hại của sự ăn mòn kim loại và cách chống ăn mòn kim loại?
° Lời giải bài 3 trang 95 SGK Hóa 12:
• Tác hai của sự ăn mòn kim loại
– Phá hủy kim loại, kim loại bị mất dần các đặt tính quý của kim loại.
– Thiệt hại về mặt kinh tế: phải thay thế nhiều chi tiết, thiết bị máy móc khi bị ăn mòn.
• Cách chống ăn mòn kim loại:
– Phương pháp bảo vệ bề mặt: Cách li kim loại với môi trường bằng cách 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 12: Trong hai trường hợp sau đây, trường hợp nào vỏ tàu được bảo vệ?
– Vỏ tàu thép được nối với thanh kẽm.
– Vỏ tàu thép được nối với thanh đồng.
° Lời giải bài 4 trang 95 SGK Hóa 12:
– Vỏ tàu thép (thành phần chính là Fe) được nối với thanh Zn thì vỏ tàu được bảo vệ vì tính khử Zn > Fe. Fe – Zn tạo thành cặp pin điện hóa trong đó Zn bị ăn mòn còn lại Fe được bảo vệ.
* Bài 5 trang 95 SGK Hóa 12: Cho lá Fe kim loại vào:
a) Dung dịch H2SO4 loãng
b) Dung dịch H2SO4 loãng có một lượng nhỏ CuSO4. Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp.
° Lời giải bài 5 trang 95 SGK Hóa 12:
a) Cho lá sắt vào dung dịch H2SO4 loãng, sẽ có phản ứng
Fe + H2SO4 → FeSO4 + H2
– Khi đó xuất hiện bọt khí không màu thoát ra (khí hidro) và bọt khí này bám trên bề mặt thanh sắt làm giảm diện tích tiếp xúc của thanh sắt với dd H2SO4 do đó khí thoát ra giảm dần và cho ngừng hẳn.
b) Cho một lượng nhỏ dung dịch CuSO4 có phản ứng
CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu↓đỏ gạch
– Cu sinh ra bám trên bề mặt thanh sắt hình thành cặp pin điện hóa Fe-Cu. Lúc này xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa trong dung dịch điện li H2SO4 loãng.
– Tính khử: Fe > Cu nên Fe đóng vai trò là cực âm. Cu đóng vai trò là cực dương
– Tại cực âm, Fe bị ăn mòn: Fe → Fe2+ + 2e
– Tại cực dương, ion H+ của H2SO4 nhận e: 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.
* Bài 6 trang 95 SGK Hóa 12: Một dây phơi quần áo gồm một đoạn dây đồng nối với một đoạn dây thép. Hiện tượng nào xảy ra ở chỗ nối hai đoạn dây khi để lâu ngày?
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 bài 6 trang 95 SGK Hóa 12:
• Chọn đáp án: A. Sắt bị ăn mòn.
– Do tính khử của Fe > Cu nên Fe-Cu tạo thành một cặp pin điện hóa trong đó kim loại mạnh hơn (Fe) bị ăn mòn trước.
Hy vọng với bài viết về Sự ăn mòn kim loại, ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa và cách bảo vệ kim loại không bị ăn mòn ở trên hữu ích cho các em. Mọi góp ý và thắc mắc các em vui lòng để lại bình luận dưới bài viết để HayHocHoi.Vn ghi nhận và hỗ trợ, chúc các em học tập tốt.
¤ Xem thêm các bài viết khác tại:
Đăng bởi: THPT Sóc Trăng
Chuyên mục: Giáo Dục