Phân loại: có hai loại chính : ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.. Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa Nguyên nhân - Do kim loại tác dụng với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao.. - Do ki
Trang 1Sự ăn mòn kim loại- Điều chế kim loại I,Sự ăn mòn kim loại
1 Khái niệm
Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường Hậu quả là: M Mn+ + ne
2 Phân loại: có hai loại chính : ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa
Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa Nguyên
nhân
- Do kim loại tác dụng với chất khí hoặc hơi
nước ở nhiệt độ cao
- Do kim loại hoặc hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li và tạo ra các cặp pin điện hóa
Thí dụ - Vật liệu bằng gang thép, các bộ phận của
thiết bị lò đốt hoặc những thiết bị thường
xuyên phải tiếp xúc với hơi nước và khí oxi,
ở nhiệt độ cao:
0
t
3Fe + 4H OFe O + 4H
3Fe + 2O Fe O
- Sự ăn mòn Fe lẫn Cu trong không khí ẩm:
(-) Fe|O2, CO2, SO2, H2O|Cu (+)
(dung dịch điện li)
- Ở cực dương:
2H+ + 2e → H2
O2 + 2H2O + 4e → 4OH
Ở cực âm: Fe → Fe2+ + 2e Rồi: Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2 + (2n – 4)H2O → 2Fe2O3.nH2O
(gỉ sắt)
Điều
kiện
- Xảy ra trong môi trường không có chất
điện li, hoặc kim loại nguyên chất tiếp xúc
với môi trường chất điện li
- Có các điện cực khác nhau: kim loại – kim loại; kim loại – phi kim; hoặc kim loại – hợp chất hóa học
- Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp, hoặc gián tiếp với nhau
- Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li
Đặc
điểm
- Bản chất là phản ứng oxi hóa – khử
- Không phát sinh dòng điện
- Nhiệt độ càng cao tốc độ ăn mòn càng lớn
- Bản chất là phản ứng oxi hóa – khử, e
di chuyển từ cực (-) sang cực (+), phát sinh dòng điện theo chiều ngược lại
- Vận tốc ăn mòn càng nhanh nếu nồng
độ chất điện li lớn và 2 điện cực càng
xa nhau trong dãy điện hóa
3 Bảo vệ kim loại
Trang 2ư Cỏch li kim loại khỏi mụi trường: sơn, mạ,
ư Tạo hợp kim bền húa học với mụi trường: như hợp kim (Fe – Cr – Ni)
ư Bảo vệ điện húa: gắn một mảnh kim loại hoạt động hơn “vật hi sinh” vào kim loại cần bảo
vệ
II,Điều chế kim loại
● Phương phỏp thủy luyện: dựng điều chế những kim loại cú tớnh khử yếu như Cu, Hg, Ag, Au,
● Phương phỏp nhiệt luyờn: dựng điều chế những kim loại cú tớnh khử yếu và trung bỡnh
● Phương phỏp điện phõn (dựng trong cụng nghiệp):
ư Điện phõn núng chảy (muối, bazơ, oxit) để điều chế những kim loại cú tớnh khử mạnh, như: K,
Na, Ca, Ba, Al
ư Điện phõn dung dịch chất điện li (dung dịch muối) để điều chế những kim loại cú tớnh khử yếu
và trung bỡnh
● Khối lượng chất thoỏt ra ở điện cực:
A A
M 1
- - n: số e trao đổi I: cường độ dũng điện
- t: thời gian dũng điện đi qua (s: giõy)
III, Một số bài tập:
B i 1: Hãy nêu và giải thích hiện tượng trong các thí nghiệm :
a) Cho đinh sắt vào dung dịch HCl
b) Cho lá Cu vào dung dịch HCl
c) Kẹp chặt lá đồng vào đinh sắt và cho vào dung dịch HCl
Hướng dẫn:
a) Cho đinh sắt vào dung dịch HCl :
Hiện tượng : Đinh sắt mòn dần và có bọt khí bay ra
Giải thích : Thế điện cực chuẩn của cặp Fe2+/Fe < 2H+/ H2 nên có phản ứng
b) Cho lá Cu vào dung dịch HCl
Hiện tượng : không có phản ứng xảy ra
Giải thích : Thế điện cực chuẩn của cặp Cu2+/Cu > 2H+/ H2 nên không có phản ứng
c) Kẹp chặt lá đồng vào đinh sắt và cho vào dung dịch HCl
Hiện tượng : Đinh sắt mòn dần và có bọt khí bay ra ở cả đinh sắt lẫn lá đồng
Trang 3Giải thích : Lá đồng tiếp xúc với đinh sắt tạo ra cặp pin điện hoá Zn-Cu được nhúng vào dung dịch HCl nên xảy ra ăn mòn điện hoá :
Cực âm là Zn : Zn Zn2+ + 2e
Cực dương là Cu : 2H+ + 2e H2 có bọt khí bay ra ở lá Cu
Đồng thời còn xảy ra ăn mòn hoá học :
Fe + 2H+ Fe2++ H2 có bọt khí bay ra ở đinh sắt
B i 2: Hãy giải thích vai trò của thiếc và kẽm, khi chúng được tráng lên các đồ vật bằng sắt để
chống ăn mòn kim loại
Hướng dẫn :
Vai trò của chống ăn mòn kim loại của thiếc và kẽm :
Thiếc và kẽm trong tự nhiên được bao phủ bởi lớp oxit mỏng bền, kín nên khi tráng lên các vật bằng sắt thì chúng có tác dụng bảo vệ bề mặt không cho không khí, nước thấm qua Khi bị xây sát sâu đến lớp sắt phía trong thì :
+ Đối với Zn : hình thành pin điện hoá Zn – Fe
Kẽm có tính khử mạnh hơn Fe nên : Zn Zn2+ + 2e
Zn bị ăn mòn cho đến khi Zn hết thì đồ vật bằng sắt mới bị ăn mòn Nên Zn vừa bảo vệ
bề mặt vừa bảo vệ điện hoá
+ Đối với Sn : hình thành pin điện hoá Fe - Sn
Sn có tính khử yếu hơn Fe Nên : Fe Fe2+ + 2e
Vì vậy Fe bị ăn mòn nhanh hơn khi không có Sn Nên Sn chỉ có vai trò bảo vệ bề mặt
Bài 3: Chọn phương phỏp thớch hợp để điều chế cỏc kim loại từ cỏc chất: CaCl2, Al2O3, NaOH, Fe3O4, CuO, Ag2S
Hướng dẫn:
Phương pháp thích hợp để điều chế các kim loại từ các chất : CaCl2, Al2O3, NaOH, Fe3O4, CuO,
Ag2S
– Điều chế Ca bằng cách điện phân nóng chảy CaCl2
CaCl2 đpnc Ca + Cl2
– Điều chế Al bằng cách điện phân nóng chảy Al2O3
Al2O3 đpnc 2Al + 3
2 O2
Điều chế Na bằng cách điện phân nóng chảy NaOH
4NaOH đpnc 4Na + O2 + 2H2O
Trang 4Điều chế Fe và Cu bằng cách khử Fe3O4, CuO với CO :
Fe3O4 + 4CO
o t
3Fe + 4CO2 CuO + CO
o t
Cu + CO2
Điều chế Ag từ Ag2S bằng phương pháp thủy luyện :
Ag2S + 4NaCN 2Na[Ag(CN)2] + Na2S
2Na[Ag(CN)2] + Zn Na2[Zn(CN)4] + 2Ag
Bài 4: Nêu một số ví dụ về ứng dụng của sự điện phân trong việc điều chế một số kim loại, phi kim, hợp
chất, tinh chế kim loại, mạ điện Mỗi ứng dụng viết một phương trình hóa học xảy ra (nếu có)
Hướng dẫn:
– Điều chế một số kim loại như : kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm
VD : 2NaCl đpnc 2Na + Cl2
2Al2O3 đpnc 4Al + 3O2
– Điều chế một số phi kim như : H2,O2, F2, Cl2
VD : 2NaCl + H2O đp có vách ngăn 2NaOH + H2 +Cl2
2H2O H SO 2 4
đp
2H2 + O2 – Điều chế một số hợp chất : NaOH, H2O2, NaClO, KClO3
VD : NaCl + H2O đp không vách ngăn NaClO + H2
KCl + 3H2O đp không vách ngăno
80 C
– Tinh chế một số kim loại : Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au
Sử dụng phưong pháp điện phân anot tan Người ta dùng các kim loại cần tinh chế để làm anot Khi quá trình điện phân xảy ra, các kim loại cần tinh chế sẽ chuyển từ anot sang catot
VD : Để có vàng tinh khiết, ta dùng anot tan là vàng thô, vàng ở anot sẽ chuyển sang catot nên vàng thu được có độ tinh khiết rất cao
– Mạ kim loại : Sử dụng phương pháp điện phân anot tan
+ Catot là vật cần mạ
+ Để mạ kim loại nào thì anot làm bằng kim loại đó
VD : Để mạ bạc một chiếc thìa bằng sắt thì catot là chiếc thìa và anot làm bằng bạc Sau khi điện phân chiếc thìa sẽ được phủ một lớp bạc
Bài 5: Điện phân dung dịch chứa hỗn hợp CuSO4 và H2SO4 với điện cực trơ, cường độ dòng là 5A, trong thời gian 9650 giây Sau khi ngừng điện phân, dung dịch vẫn còn màu xanh, tính khối lượng các chất sinh ra ở các điện cực
Trang 5Hướng dẫn:
Tại catot : Cu2+ và H+
Sau khi ngừng điện phân, dung dịch vẫn còn màu xanh tại catot chỉ có phản ứng : Cu2+ + 2e Cu
Khối lượng Cu = 64.5.9650 16 (gam)
Tại anot : SO24 và H2O
Chỉ có H2O tham gia điện phân : 2H2O 4H+ + O2 + 4e
Khối lượng O2 = 32.5.9650 4 (gam)