Khái niệm ăn mòn kim loại Sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hoá học của môi trường xung quanh gọi là ăn mòn kim loại Kết quả kim loại bị oxi hóa thành các ion dương, và sẽ mất
Trang 1Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại
SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI(TÀI LIỆU BÀI GIẢNG)
Giáo viên: VŨ KHẮC NGỌC
Đây là tài liệu tóm lược các kiến thức đi kèm với bài giảng “Sự ă n m ò n k i m l o ạ i và c á c ph ươ n g p háp b ảo vệ” thuộc Khóa h ọ c L T Đ H KI T -1: M ô n H ó a h ọ c ( T h ầ y Vũ Khắc N g ọ c) tại website Hocmai.vn Để có thể nắm vững kiến thức phần “Sự ăn mòn kim loại và các phương pháp bảo vệ”, Bạn cần kết hợp xem tài liệu cùng với b ài gi ả ng n à y
1 Khái niệm ăn mòn kim loại
Sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hoá học của môi trường xung quanh gọi là ăn mòn kim loại Kết quả kim loại bị oxi hóa thành các ion dương, và sẽ mất đi những tính chất quý báu của kim loại:
2 Các loại ăn mòn kim loại
Căn cứ vào môi trường và cơ chế của sự ăn mòn kim loại, người ta phân thành 2 loại chính là: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá (ăn mòn điện hoá học)
a Ăn mòn hoá học.
Ăn mòn hóa học là sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hoá học với chất khí hoặc hơi nước
ở nhiệt độ cao
Đặc điểm của ăn mòn hóa học là không phát sinh dòng điện (không có các điện cực) và nhiệt độ càng cao, thì tốc độ ăn mòn càng nhanh
Sự ăn mòn hóa học thường xảy ra ở những thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong hoặc các thiết bị tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao
Bản chất của ăn mòn hoá học là quá trình oxi hóa - khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng
b Ăn mòn điện hóa
Ăn mòn điện hóa là sự phá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện Thí d ụ , phần vỏ tầu biển chìm trong nước, ống dẫn đặt trong lòng đất, kim loại tiếp xúc với không khí ẩm… Vì vậy, ăn mòn điện hoá là loại ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất
Thí nghiệm về ăn mòn điện hóa: Rót dung dịch H2SO4 loãng (dung dịch điện li) vào cốc thuỷ tinh, cầm các lá kim loại khác chất, thí dụ lá Zn nguyên chất, và lá Cu cho vào cốc Nối 2 lá kim loại bằng một dây dẫn, trên dây dẫn có một vôn kế hoặc một bóng đèn pin Chúng ta sẽ quan sát được những hiện tượng sau:
- Lá Zn (cực -) bị ăn mòn nhanh trong
dung dịch - Kim vôn kế lệch (hoặc bóng
đèn pin sáng)
- Bọt khí hiđro thoát ra từ lá Cu (cực +)
Những hiện tượng trên được giải thích như sau:
+ Lá Zn bị ăn mòn nhanh vì các nguyên tử Zn nhường eletron và bị oxi hóa thành ion Zn2+ đi vào dung dịch:
+ Các eletron của nguyên tử Zn di chuyển nhanh chóng từ lá Zn sang lá Cu dây dẫn đã làm cho kim của von kế lệch
+ Các ion H+ trong dung dịch axit di chuyển về lá Cu, tại đây chúng nhận các electron của Zn và
Trang 2bị khử thành khí hiđro bay ra khỏi dung dịch:
H
o cm a i v n – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 -
Trang | 1
Trang 3-Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại
Thí nghiệm ăn mòn điện hóa
Kết quả là lá Zn bị ăn mòn điện hóa nhanh trong dung dịch điện li và tạo nên dòng điện
Các điều kiện ăn mòn điện hoá : Các điều kiện cần và đủ để xảy ra sự ăn mòn điện hoá:
- Các điện cực phải khác chất nhau: có thể là cặp kim loại khác nhau, cặp kim loại - phi kim (C), cặp kim loại - hợp chất hóa học (xêmentit Fe3C) Trong đó kim loại có tính khử mạnh sẽ là cực âm Như vậy, kim loại nguyên chất khó bị ăn mòn
- Các điện cực phải tiếp xúc với nhau (hoặc trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn)
- Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li
Cơ chế của ăn mòn điện hoá: Chúng ta hãy tìm hiểu diễn biến ăn mòn một vật bằng gang (hoặc thép) trong môi trường không khí ẩm Gang thép là những hợp kim Fe-C, trong đó cực âm là những tinh thể Fe, cực dương là những tinh thể C Các điện cực này tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với một dung dịch điện li phủ ngoài (hơi nước trong không khí có hoà tan một số axit như CO2, SO2 , H2S ) Như vậy, vật sẽ bị ăn mòn theo kiểu điện hoá
Cơ chế ăn mòn các vật làm bằng gang - thép
- Ở cực âm (tinh thể Fe): Các nguyên tử Fe bị oxi hóa thành Fe2+: Fe0 Fe2+ + 2e Các ion này tan vào dung dịch điện li trong đó đã có một lượng khí oxi, tại đây chúng bị oxi hóa tiếp thành Fe3+: Fe2+ Fe3+ + e Gỉ sắt là hỗn hợp các hợp chất Fe3+ có màu nâu đỏ
- Ở cực dương (tinh thể C): Các ion hiđro H+ của dung dịch điện li (nếu là dung dịch axit) di chuyển đến cực dương, tại đây chúng bị khử thành hiđro tự do, sau đó thoát khỏi dung dịch điện li: 2H+ + 2e H2 Nước có hòa tan oxi, hoặc dung dịch chất điện li trung tính, hoặc dung dịch bazơ có thể ăn mòn điện hoá với nhiều kim loại Trong trường hợp này, ở cực dương
sẽ xảy ra sự khử oxi:
2H2O + O2 + 4e = 4OHˉ
Các tinh thể Fe lần lượt bị oxi hóa từ ngoài vào trong Sau một thời gian, vật bằng gang (thép) sẽ bị ăn mòn hết
Bản chất của ăn mòn điện hoá: Bản chất của ăn mòn điện hoá là một quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực Ở cực âm xảy ra quá trình oxi hóa kim loại, ở cực dương xảy ra quá trình khử các ion H+ (nếu dùng dung dịch điện li là axit)
3 Các biện pháp bảo vệ kim loại
a Cách li kim loại với môi trường
Dùng những chất bền vững đối với môi trường để phủ ngoài mặt những vật bằng kim loại Những chất phủ ngoài thường dùng là:
- Các loại sơn chống gỉ, vecni, dầu mỡ, men, hợp chất polime…
- Một số kim loại như crom, đồng, niken, kẽm, thiếc…(phương pháp tráng hoặc mạ điện)
- Một số hợp chất hóa học bền vững như oxi hóa kim loại, photphat kim loại (phương pháp tạo màng)
b Dùng phương pháp điện hóa
Để bảo vệ kim loại, người ta nối kim loại này với một tấm kim loại khác có tính khử mạnh hơn Thí dụ, để bảo vệ vỏ tầu biển bằng thép, người ta gắn các tấm kẽm vào phía ngoài vỏ tầu ở phần chìm trong nước biển (nước biển là dung dịch điện li) Phần vỏ tầu bằng thép sẽ giữ vai trò cực dương, không bị ăn mòn Các tấm kẽm sẽ giữ vai trò cực âm, chúng bị ăn mòn Sau một thời gian đi biển, người ta lại thay những tấm kẽm đã bị ăn mòn bằng những tấm kẽm khác
Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc Nguồn: Ho c ma i vn
Trang 4o cm a i v n – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 - Trang | 2 -
Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại
SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI
(BÀI TẬP TỰ LUYỆN)
Giáo viên: VŨ KHẮC NGỌC
Các bài tập trong tài liệu này được biên soạn kèm theo bài giảng “Sự ă n m ò n k i m l o ạ i và c á c p hư ơ ng p háp b ả o
v ệ ” thuộc Khóa học L T ĐH K I T - 1: M ô n H ó a học ( T hầy V ũ Khắc Ng ọ c ) tại website Hocmai.vn để giúp các Bạn
kiểm tra, củng cố lại các kiến thức được giáo viên truyền đạt trong bài giảng tương ứng Để sử dụng hiệu quả,
Bạn cần học trước bài giảng “ S ự ăn m ò n k i m l o ại và c á c p hương p háp b ả o vệ ” sau đó làm đầy đủ các bài tập
trong tài liệu này.
Câu 1: Phát biểu nào sau đây là không đúng:
A ăn mòn kim loại là sự huỷ hoại kim loại và hợp kim dưới tác dụng của môi trường xung quanh.
B ăn mòn kim loại là một quá trình hoá học trong đó kim loại bị ăn mòn bởi các axít trong môi trường
không khí
C Trong quá trình ăn mòn, kim loại bị oxi hoá thành ion của nó
D ăn mòn kim loại được chia làm hai dạng: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá
Câu 2: Loại phản ứng hóa học xảy ra trong sự ăn mòn kim loại là:
Câu 3: Phát biểu nào sau đây là đúng khi nói về ăn mòn hoá học:
A Ăn mòn hoá học không làm phát sinh dòng điện.
B Ăn mòn hoá học không phải phản ứng oxi – hóa khử
C Kim loại tinh khiết sẽ không bị ăn mòn hoá học.
D Về bản chất, ăn mòn hoá học cũng là một dạng của ăn mòn điện hoá
Câu 4: Cho viên bi Fe vào ống nghiệm đựng dung dịch HCl, sắt bị ăn mòn:
Câu 5: Kim loại nào sau đây có khả năng tạo ra màng oxit bảo vệ để không bị oxi hóa ngoài không khí
ẩm:
Câu 6: Một số hoá chất được để trên ngăn tủ có khung bằng kim loại Sau 1 thời gian, người ta thấy khung
kim loại bị gỉ Hoá chất có khả năng gây ra hiện tượng trên là:
Câu 7: Điều kiện để xảy ra sự ăn mòn điện hóa học là:
A Các điện cực phải cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện ly
B Các điện cực phải tiếp xúc với nhau.
C Các điện cực phải là những chất khác nhau
D Cả 3 điều kiện trên.
Câu 8: Trong ăn mòn điện hóa, xảy ra:
A Sự oxi hóa ở cực dương.
B sự oxi hóa ở cực dương và sự khử ở cực âm
C Sự khử ở cực âm.
D Sự oxi hóa ở cực âm và sự khử ở cực dương
Câu 9: Bản chất của sự ăn mòn điện hoá là:
A Các quá trình oxi hoá - khử xảy ra trên bề mặt các điện cực
B Quá trình oxi hoá kim loại
C Quá trình khử kim loại và oxi hoá ion H+
D Quá trình oxi hoá kim loại ở cực dương và oxi hoá ion H+ ở cực âm
Câu 10: Sự khác nhau trong bản chất của 2 hiện tượng ăn mòn kim loại là:
A Sự phát sinh dòng điện
B Quá trình oxi hóa khử.
Trang 5C Kim loại mất electron tạo ra ion dương
D Sự phá hủy kim loại.
H
o cm a i v n – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 Trang | 1
Trang 6-Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại
Câu 11: Để vật bằng gang trong không khí ẩm, vật bị ăn mòn theo kiểu:
A Ăn mòn hóa học.
B Ăn mòn điện hoá: Fe là cực dương, C là cực âm
C Ăn mòn điện hoá: Al là cực dương, Fe là cực âm
D Ăn mòn điện hoá: Fe là cực âm, C là cực dương.
Câu 12: Một vật bằng hợp kim Fe - Cu để trong môi trường điện hóa thì vật bị ăn mòn điện hóa Tại cực
dương xảy ra quá trình:
Khử 2H+ + 2.1e H2.
Câu 13: Cho bột sắt vào dung dịch H2SO4 loãng sau đó thêm tiếp vài giọt dung dịch CuSO4 Hiện tượng quan sát thấy là:
A Bọt khí bay lên ít và chậm hơn lúc đầu
B Khí ngừng thoát ra (do Cu bao quanh Fe).
C Bọt khí bay lên nhanh và nhiều hơn lúc đầu
D Dung dịch không chuyển màu.
Câu 14: Một sợi dây Cu nối với một sợi dây Fe để ngoài không khí ẩm, sau một thời gian có hiện tượng
Câu 15: Cho một thanh Al tiếp xúc với một thanh Zn trong dung dịch HCl, sẽ quan sát được hiện tượng:
A Thanh Al tan, bọt khí H2 thoát ra từ thanh Zn
B Thanh Zn tan, bọt khí H2 thoát ra từ thanh Al
C Cả 2 thanh cùng tan và bọt khí H2 thoát ra từ cả 2 thanh
D Thanh Al tan trước, bọt khí H2 thoát ra từ thanh Al
Câu 16: Một lá Al được nối với một lá Zn ở một đầu, đầu còn lại của 2 thanh kim loại đều được nhúng
trong dịch muối ăn Tại chỗ nối của 2 thanh kim loại sẽ xảy ra quá trình:
Câu 17: Trường hợp nào dưới đây kim loại bị ăn mòn điện hoá:
A Cho kim loại Zn vào dung dịch HCl.
B Thép (chứa C) để trong không khí ẩm
C Đốt dây Fe trong khí O2
D Cho kim loại Cu vào dung dịch HNO3 loãng
Câu 18: Có 4 dung dịch riêng biệt: a) HCl, b) CuCl2, c) FeCl3, d) HCl có lẫn CuCl2 Nhúng vào mỗi dung dịch một thanh Fe nguyên chất Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hoá là:
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối B – 2007)
Câu 19: Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hoá trong bốn thí nghiệm sau là:
- TN1: Cho thanh Fe vào dung dịch FeCl3
- TN2: Cho thanh Fe vào dung dịch CuSO4
- TN3: Cho thanh Cu vào dung dịch FeCl3
- TN4: Cho thanh Fe tiếp xúc với thanh Cu rồi cho vào dung dịch HCl
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối B – 2008)
Câu 20: Khi để các cặp kim loại dưới đây ngoài không khí ẩm, trường hợp nào Fe bị mòn:
Câu 21: Cho các hợp kim sau: Cu-Fe (I); Zn-Fe (II); Fe-C (III); Sn-Fe (IV) Khi tiếp xúc với dung dịch
chất điện li thì các hợp kim mà trong đó Fe đều bị ăn mòn trước là :
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối A – 2009)
Câu 22: Cho các cặp kim loại nguyên chất tiếp xúc trực tiếp với nhau: Fe và Pb; Fe và Zn; Fe và Sn; Fe và
Ni Khi nhúng các cặp kim loại trên vào dung dịch axit, số cặp kim loại trong đó Fe bị phá hủy trước là:
Trang 7(Trích đề thi tuyển sinh Cao đẳng – 2007)
H
o cm a i v n – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 Trang | 2
Trang 8-Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại
Câu 23: Một chiếc chìa khoá làm bằng hợp kim Cu-Fe bị rơi xuống đáy giếng Sau một thời gian chiếc
chìa khoá sẽ:
A Bị ăn mòn hoá học
B Bị ăn mòn điện hoá
C Không bị ăn mòn.
D Ăn mòn điện hoá hoặc hoá học tuỳ theo lượng Cu-Fe có trong chìa khoá đó.
Câu 24: Có 2 chiếc thìa sắt như nhau, một chiếc giữ nguyên còn một chiếc bị vặn cong cùng đặt trong điều
kiện không khí ẩm như nhau Hiện tượng xảy ra là:
A Cả 2 chiếc thìa đều không bị ăn mòn.
B Cả 2 chiếc thìa đều bị ăn mòn với tốc độ như nhau
C Chiếc thìa cong bị ăn mòn nhiều hơn.
D Chiếc thìa cong bị ăn mòn ít hơn.
Câu 25: Phát biểu nào sau đây là không đúng:
A Gỉ sắt có công thức hoá học là Fe3O4 xH2O
B Gỉ đồng có công thức hoá học là Cu(OH)2 CuCO3
C Các đồ dùng bằng sắt thường bị ăn mòn do không được chế tạo từ Fe tinh khiết mà thường có lẫn các
tạp chất khác
Sn được nối với nhau bằng dây dẫn điện vào một dung dịch chất điện li thì
(Trích đề thi tuyển sinh ĐH – CĐ khối A – 2008)
Câu 27: Các vật dụng bằng sắt trong đời sống đều không phải là sắt nguyên chất Đó là nguyên nhân dẫn
đến:
A Các vật dụng trên bị ăn mòn theo cơ chế ăn mòn điện hóa
B Các vật dụng trên bị ăn mòn theo cơ chế ăn mòn hóa học.
C Các vật dụng trên dễ bị gỉ sét khi tiếp xúc với dung dịch điện li
D A, C đều đúng.
Câu 28: Những khí nào sau đây trong khí quyển là nguyên nhân gây ra sự ăn mòn kim loại:
Câu 29: Cơ sở hóa học của các phương pháp chống ăn mòn kim loại là:
A Ngăn cản và hạn chế quá trình oxi hoá kim loại.
B Cách li kim loại với môi trường
C Dùng hợp kim chống gỉ.
D Dùng phương pháp điện hoá.
Câu 30: Người ta gắn tấm Zn vào vỏ ngoài của tàu thuỷ ở phần chìm trong nước biển để:
A Vỏ tàu được chắc hơn.
B Chống ăn mòn bằng cách dùng chất chống ăn mòn
C Chống ăn mòn kim loại bằng phương pháp điện hoá.
D Chống ăn mòn kim loại bằng phương pháp cách li kim loại với môi trường.
Câu 31: Có một thuỷ thủ làm rơi một đồng 50 xu làm bằng Zn xuống đáy tàu và vô tình quên không nhặt
lại đồng xu đó Hiện tượng xảy ra sau đó là:
A Đồng xu rơi ở chỗ nào vẫn còn nguyên ở chỗ đó
B Đồng xu biến mất.
C Đáy tàu bị thủng dần làm con tàu bị đắm
D Đồng xu nặng hơn trước nhiều lần.
Câu 32: Để bảo vệ nồi hơi (Supde) bằng thép khỏi bị ăn mòn, người ta có thể lót những kim loại nào sau
đây vào mặt trong của nồi hơi
Câu 33: Trên cửa các đập nước bằng thép thường thấy có gắn những lá Zn mỏng Phương pháp chống ăn
mòn đã được sử dụng trong trường hợp này là:
A Dùng hợp kim chống gỉ.
B Cách ly kim loại với môi trường.
Trang 9o cm a i v n – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 Trang | 3
Trang 10-Khóa học LTĐH KIT-1: Môn Hóa học (Thầy Vũ Khắc Ngọc) Sự ăn mòn kim loại
C Phương pháp biến đổi hoá học lớp bề mặt
D Phương pháp điện hoá.
Câu 34: Kết luận nào sau đây không đúng:
A Các thiết bị máy móc bằng kim loại tiếp xúc với hơi nước ở nhiệt độ cao có khả năng bị ăn mòn hoá
học
B Nối thanh Zn với vỏ tàu thuỷ bằng thép thì vỏ tàu thuỷ sẽ được bảo vệ.
C Để đồ vật bằng thép ra ngoài không khí ẩm thì đồ vật đó sẽ bị ăn mòn điện hoá.
D Một miếng vỏ đồ hộp làm bằng sắt tây (sắt tráng thiếc) bị xây xát tận bên trong, để trong không khí
ẩm thì Sn sẽ bị ăn mòn trước
Câu 35: Giữ cho bề mặt kim loại luôn luôn sạch, không có bùn đất bám vào là một biện pháp để bảo vệ
kim loại không bị ăn mòn Phương pháp chống ăn mòn nào đã dùng ở đây là:
A Cách li kim loại với môi trường
B Dùng phương pháp điện hoá.
C Dùng phương pháp biến đổi hoá học lớp bề mặt
D Giữ cho kim loại nguyên chất.
Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc Nguồn: Ho c ma i vn
SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI
(ĐÁP ÁN BÀI TẬP TỰ LUYỆN)Giáo viên: VŨ KHẮC NGỌC
Các bài tập trong tài liệu này được biên soạn kèm theo bài giảng “Sự ă n m ò n k i m l o ạ i và c á c p hư ơ ng p háp
b ả o v ệ ” thuộc Khóa học L T ĐH K I T - 1: M ô n H ó a học ( T hầy V ũ Khắc Ng ọ c ) tại website Hocmai.vn để giúp
các Bạn kiểm tra, củng cố lại các kiến thức được giáo viên truyền đạt trong bài giảng tương ứng Để sử
dụng hiệu quả, Bạn cần học trước bài giảng “ S ự ăn m ò n k i m l o ại và c á c p hương p háp b ả o vệ ” sau đó làm
đầy đủ các bài tập trong tài liệu này.
Giáo viên: Vũ Khắc Ngọc Nguồn: Ho c ma i vn
H
o cm a i v n – Ngôi trường chung của học trò Việt Tổng đài tư vấn: 1900 58-58-12 Trang | 1