TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2 Họ tên sinh viên Nguyễn Thu Ánh MSSV 4501106003 Ngày 312021 Mã lớp CHEM142007 Bài 7 KHẢO SÁT SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG VÀ THỂ TÍCH I MỤ.PHƯƠNG PHÁP KHỐI LƯỢNG
Trang 1TƯỜNG TRÌNH THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH HÓA LÍ 2
Họ tên sinh viên: Nguyễn Thu Ánh MSSV: 4501106003
Bài 7: KHẢO SÁT SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI BẰNG PHƯƠNG
PHÁP KHỐI LƯỢNG VÀ THỂ TÍCH
I MỤC ĐÍCH
Nghiên cứu sự ăn mòn điện hoá trong môi trường trung tính và đo tốc độ ăn mòn kim loại trong môi trường acid dựa vào sự giảm khối lượng mẫu
II CÁCH TIẾN HÀNH
1 Thí nghiệm 1
Đổ dung dịch NaCl 3% vào ống chữ U Chà sạch dây kẽm và dây đồng bằng giấy ráp Chà thật kĩ để quan sát hiện tượng rõ hơn Sau đó nhúng dây kẽm vào một đầu của ống, đầu kia nhúng dây đồng Nhỏ vào đồng mỗi ống 2 – 3 giọt phenolphtalein Quan sát màu trong 30 phút
2 Thí nghiệm 2
Đổ dung dịch NaCl 3% vào chén sứ, thêm 4-5 giọt phenolphtalein
Dùng giấy nhám đánh sạch dây đồng và đinh sắt rồi lấy dây đồng quấn quanh đinh sắt
Nhúng dây đồng đã quấn đinh sắt vào chén sứ và quan sát màu đỏ hồng trên bề mặt dây đồng sau 2-3 phút
3 Thí nghiệm 3
Làm sạch mẫu kim loại bằng giấy ráp; tẩy dầu mỡ bằng bông tẩm aceton hoặc ethanol; rửa lại với nước và lau sạch bằng giấy thấm Sau khi làm khô trong không khí, đem cân mẫu trên cân phân tích Đặt mẫu vào bình cầu
250 ml Đổ dung dịch H2SO4 10% vào bình rồi cẩn thận hút dung dịch lên buret tới vạch Đóng khóa buret Ghi lại thời gian bắt đầu thí nghiệm Cứ sau
5 phút ghi lại thể tích khí hidro thoát ra (đọc trên buret) Thể tích khí được lấy chính xác đến 0,05 ml
Trang 2Thời gian thí nghiệm là 1 giờ kể từ lúc bắt đầu tính giờ Sau đó mẫu được lấy ra, rửa lại bằng nước và thấm khô Cân lại khối lượng mẫu
III KẾT QUẢ THÍ NGIỆM
1 Thí nghiệm 1:
Hiện tượng:
- Cực Cu: Sau khoảng 2 phút, bên cực đồng xuất hiện màu hồng đậm trên mặt thoáng dung dịch
- Cực Zn: Gần cực Kẽm cũng xuất hiện màu hồng nhưng nhạt hơn rất
nhiều so với cực đồng, thời gian xuất hiện chậm hơn
Giải thích:
- Đã có sự hình thành pin điện hoá Với cực âm là dây Kẽm và cực dương
là dây Đồng
- Quá trình điện hoá xảy ra ở 2 cực:
Cathode (+): 1 O2 + H2O + 2e- → 2OH
-2 Anode (-): Zn → Zn2+ +2e
Sự hình thành OH làm dung dịch bên cực đồng có tính base, từ đó ta thấy xuất hiện màu hồng do có sự có mặt của phenolphtalein
- Ở cực kẽm cũng xuất hiện màu hồng nhạt là do trong quá trình chà ráp chưa chà sạch lớp ZnO trên bề mặt dây kẽm, từ đó tại cực kẽm sinh ra một quá trình điện hoá phụ:
ZnO + H2O + 2e- → Zn + 2OH
Như vậy, sự có mặt của ZnO đã dẫn đến hình thành ion OH- và làm cho dung dịch xuất hiện màu hồng nhạt
2 Thí nghiệm 2
• Hiện tượng: Sau 2 phút, xung quanh bề mặt dây Đồng quấn quanh đinh
Sắt xuất hiện màu hồng đậm
• Giải thích:
Đã xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa, các quá trình oxy hóa khử xảy ra trên
bề mặt của các điện cực
Trang 3Anode (+): Fe → Fe2+ + 2e
-Cathode (-): 0,5 O2 + H2O + 2e- → 2OH
-Điện cực Cu (dây Đồng) và điện cực Fe (đinh Sắt) tiếp xúc trực tiếp với nhau (dây Đồng quấn quanh đinh Sắt) và cùng được nhúng chung vào dung dịch NaCl
3 Thí nghiệm 3
Δm = m Cu (ban đầu) - m Cu (sau khi ngâm)
= 25,9940- 25,9928= 0,0012 g
Diện tích bề mặt miếng kim loại ( bỏ qua bề dày miếng kim loại):
S = Sđáy = 2.(4,0 7,5) = 60 cm2
= 0,0012/(60.1) = 2.10-5
2 mat
Trang 4IV TRẢ LỜI CÂU HỎI
1 Tại sao kim loại nhiễm tạp chất bị ăn mòn nhanh hơn kim loại tinh khiết?
Kim loại nhiễm nhiều tạp chất là các kim loại khác sẽ bị ăn mòn nhanh hơn Kim loại nhiễm tạp chất tạo thành các cặp vi pin có anode là kim loại có điện thế âm hơn, sẽ bị hòa tan phân hủy, ăn mòn trong các cặp vi pin Còn kim loại tinh khiết không thể tạo vi pin do chỉ duy nhất tồn tại một kim loại trong tinh thể
2 Phân biệt ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa?
Phân loại Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa
Điều kiện xảy ra ăn mòn
- Ăn mòn hóa học thường xảy ra ở các chi tiết bằng kim loại của máy móc hoặc những thiết bị thường xuyên phải tiếp xúc với hóa chất, khí oxi, hơi nước ở nhiệt độ cao Nhiệt độ càng cao, kim loại ăn mòn càng nhanh
- Các điện cực phải khác nhau, có thể là cặp hai kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại - phi kim hoặc cặp kim loại - hợp chất hóa học Trong
đó kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn sẽ là
cực âm
- Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây
dẫn
- - Các điện cực phải tiếp xúc với dung dịch chất
điện li
Bản chất của sự ăn mòn
- Là quá trình oxi hóa - khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường, ăn mòn xảy ra
chậm
- Là sự ăn mòn kim loại
do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng điện Ăn mòn điện hóa xảy ra nhanh hơn ăn mòn hóa học
Trang 53 Tốc độ ăn mòn phụ thuộc vào những yếu tố nào?
- Tính bền nhiệt động của kim loại: Điện thế điện cực tiêu chuẩn có thể đánh giá gần đúng tính bền nhiệt động của kimloại
- Vị trí của kim loại trong bảng tuần hoàn: Không phản ánh rõ nét tính bền chung của kim loại vì khả năng chống ăn mòn của kim loại còn phụ thuộc vào tính chất bên trong và bên ngoài nữa Nó chỉ phản ánh một số tính chất
có tính quy luật
- Ảnh hưởng của độ pH:
a Ảnh hưởng trực tiếp: Đó là ảnh hưởng do các phản ứng khử phân cực hydrogen và oxygen Khi thay đổi pH một giá trị đơn vị thì điện thế sẽ thay đổi 0,059 V
b Ảnh hưởng gián tiếp: Thay đổi pH có thể hòa tan sản phẩm ăn mòn hay tạothành màng bảo vệ trên bề mặt điện cực
- Ảnh hưởng của thành phần và nồng độ của dung dịch muối:
Tốc độ ăn mòn điện hóa phụ thuộc vào bản chất của dung dịch muối hòa tan vànồng độ của nó trong dung dịch
Tốc độ ăn mòn còn phụ thuộc vào bản chất, nồng độ của cation và anion của muốihòa tan Nếu các anion của muối có khả năng hấp phụ trên bề mặt kim loại làm thay đổicơ cấu lớp điện tích kép, làm giảm điện thế điện cực của kim loại làm cho tốc độ ăn mòngiảm Nhưng nếu anion có hoạt tính lớn
sẽ phá vỡ màng thụ động nên tốc độ ăn mòn tăng
- Ảnh hưởng của nồng độ oxy: Ăn mòn kim loại trong đa số các trường hợp
do sự khử phân cực của oxy, cho nêntốc độ ăn mòn phụ thuộc vào tốc độ hòa tan của oxy
- Ảnh hưởng của nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng lớn đến tốc độ ăn mòn Trong dung dịch điện ly, tốc độ ăn mòntăng khi tăng nhiệt độ
- Ảnh hưởng của tốc độ chuyển động dung dịch:
Nếu chất lỏng không chứa anion hoạt động: I-, Br-, Cl-, F-,… thì ban đầu, khi tăng tốc độ chuyển động của chất lỏng thì tốc độ ăn mòn tăng, nhưng sau đó giảm Nếu tăng mạnh tốc độ chuyển động của dòng chất lỏng thì tốc
độ ăn mòn tăng
Trang 6Nếu trong chất điện giải có chứa các anion hoạt động thì không thể tạo màng thụ động Do đó, tốc độ ăn mòn tiếp tục tăng
- Ảnh hưởng của dòng điện trở:Rất nhiều thiết bị và đường ống làm việc ngầm dưới đất bị ăn mòn do tác động củadòng điện rò (chủ yếu là dòng một chiều, dòng xoay chiều không ảnh hưởng)
- Ảnh hưởng của các yếu tố khác: Do một vài khâu trong chi tiết không đúng quy cách, gây nên ăn mòn Nguy hiểm nhất là chỗ nối, chỗ hàn, các mối hàn