- các xường xe đạp thường được cấu tạo bởi hợp kim của Fe-C : thỏa 2 điện cực khác nhau - 2 điện cực Fe và C này tiếp xúc trực tiếp với nhau : thỏa điều kiện 2 điện cực tiếp xúc nhau - n[r]
Trang 1ĐẠI CƯƠNG VỀ KIM LOẠI
PHẦN 7
ĂN MÒN KIM LOẠI
1 Ăn mòn kim loại là gì ? đó là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim của nó, do tác dụng của các chất trong
2 Có mấy kiểu ăn mòn kim loại ? có 2 kiểu: ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa
a ăn mòn hóa học là gì ? đó là quá trình oxi hóa khử, trong đó các electron kim loại được chuyển trực tiếp
đến các chất trong môi trường hay nói cách khác đây là kiểu ăn mòn do xảy ra phản ứng oxi hóa-khử
ví dụ :
Fe + H2O t →0 Fe3O4 + H2
Fe + Cl2 t0
→ FeCl3
Fe + O2 t →0 Fe3O4
Ăn mòn hóa học thường xảy ra ở đâu ? nó thường xảy ra ở các bộ phận của thiết bị lò đốt hoặc
b ăn mòn điện hóa học (hay ăn mòn điện hóa) là gì ? đó là quá trình oxi hóa 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(-) đến cực(+)
Quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra là do đâu ? đó là do sự hình thành vô số các pin điện hóa li ti, và kết quả là kim loại có thế điện cực chuẩn nhỏ hơn sẽ đóng vai trò là cực(-), nên nó sẽ bị ăn mòn hay nói cách khác là kim loại có tính khử mạnh hơn sẽ bị ăn mòn
Vậy để quá trình ăn mòn điện hóa xảy ra, ta cần những điều kiện gì ? ta cần đủ 3 điều kiện sau :
+ Có 2 điện cực khác nhau : kim loại–kim loại, kim loại–phi kim, kim loại−hợp chất khác
+ Các điện cực phải tiếp xúc với nhau (trực tiếp hoặc gián tiếp) + Các điện cực phải tiếp xúc với dung dịch chất điện li
Trang 2 Chú Ý :
Không khí ẩm là một dung dịch chất điện li: vì trong không khí ẩm có tồn tại ion, và vật bị ăn mòn trong không khí thì ở cực dương sẽ xảy ra sự khử như sau :
Kim loại nguyên chất không bị ăn mòn (do không thỏa điều kiện là có 2 điện cực khác nhau)
Ăn mòn điện hóa là ăn mòn kim loại phổ biến và nghiêm trọng nhất trong tự nhiên, do đa số mọi vật dụng trong đời sống thường làm bằng hợp kim
3 Các ví dụ
ví dụ 1
các bạn sẽ nhìn thấy ở trên các xườn xe đạp, có những vết xước thì lâu ngày nó sẽ bị gỉ sắt, vì sao ? tại vì : nơi các vết xước đó sẽ xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa
tôi sẽ giải thích điều đó :
- các xường xe đạp thường được cấu tạo bởi hợp kim của Fe-C : thỏa 2 điện cực khác nhau
- 2 điện cực Fe và C này tiếp xúc trực tiếp với nhau : thỏa điều kiện 2 điện cực tiếp xúc nhau
- nơi các vết xước sẽ làm cho 2 điện cực Fe và C tiếp xúc được với không khí : thỏa điều kiện 2 điện cực tiếp xúc với dung dịch chất điện li
vì vậy nó sẽ hình thành được vô số các pin điện hóa li ti Fe-C : và kết quả là Fe sẽ bị ăn mòn
ví dụ 2
các bạn thử lấy 1 dây Al và 1 dây Cu, nối lại với nhau để làm dây phơi đồ Sau 1 thời gian sử dụng thì tại điểm nối, dây Al sẽ bị đức, vì sao ?
tại vì : tại cái điểm nối giữa dây Al và dây Cu, sẽ hình thành các pin điện hóa li ti Al-Cu và kết quả là dây Al đóng vai trò là cực âm nên sẽ bị ăn mòn và bị đứt
ví dụ 3
giải thích sự ăn mòn của vỏ tàu biển
- vỏ tàu làm bằng thép là hợp kim của Fe-C : thỏa mãn điều kiện có 2 điện cực khác nhau
- Fe và C tiếp xúc trực tiếp với nhau : thỏa mãn điều kiện 2 điện cực cùng tiếp xúc nhau
- Vỏ tàu nhúng vào nước biển : thỏa mãn 2 điện cực Fe và C cùng tiếp xúc với dung dịch điện li Kết quả : sẽ hình thành vô số các pin điện hóa li ti Fe-C : trong đó Fe là cực(-), C là cực(+), nên vỏ tàu bị ăn mòn điện hóa
Trang 34 Chống ăn mòn kim loại (hay là bảo vệ kim loại)
Khối lượng kim loại bị ăn mòn trung bình hàng năm trên thế giới bằng 20%−25% khối lượng kim loại được sản xuất ra Vì vậy ăn mòn kim loại đã gây tổn thất nhiều mặt cho nền kinh tế quốc dân và đời sống con người Chính vì lẽ đó nên ta phải có phương pháp bảo vệ kim loại Phổ biến là 2 phương pháp sau :
a phương pháp bảo vệ bề mặt
Phủ lên bề mặt kim loại 1 lớp bảo vệ bền vững với môi trường và có cấu tạo đặc khít không cho không khí
và nước thấm qua, nếu lớp bảo vệ bị hư hỏng kim loại sẽ bị ăn mòn
ví dụ
sơn, thoa dầu mỡ, phủ một lớp chất dẻo lên bề mặt kim loại, mạ kim loại,…
b phương pháp điện hóa (dùng vật hi sinh)
Dùng 1 kim loại có tính khử mạnh hơn gắn vào vật, thì kim loại mạnh hơn đó sẽ đóng cực(−) và bị ăn mòn, còn vật đóng cực(+) sẽ được an toàn
ví dụ
để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn các lá Zn vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển Lá kẽm là cực âm, phần vỏ tàu bằng thép là cực dương
kết quả :
- vỏ tàu được bảo vệ
- Zn là vật hi sinh, nó bị ăn mòn
trong thời gian dài Sau một thời gian nhất định, người ta thay những lá Zn bị ăn mòn bằng những lá Zn khác
Trang 4BÀI TẬP
Câu 1: Trường hợp nào sau đây xảy ra ăn mòn điện hóa
D thanh kẽm nhúng trong dung dịch CuSO4
Câu 2:(CĐ-2007) 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
Câu 3:(ĐH-2009) Cho các hợp kim sau: Cu − Fe (1), Zn − Fe (2), Fe − C (3), Sn − Fe (4) Khi tiếp xúc với
dung dịch chất điện li thì các hợp kim mà trong đó Fe đều bị ăn mòn trước là
Câu 4:(ĐH-2008) Biết rằng ion Pb2+ trong dung dịch oxi hóa được Sn Khi nhúng hai thanh kim loại Pb và
Sn được nối với nhau bằng dây dẫn điện vào một dung dịch chất điện li thì
Câu 5:(ĐH-2007) Có 4 dung dịch riêng biệt: HCl, CuCl2, FeCl3, HCl có lẫn CuCl2 Nhúng vào mỗi dung dịch một thanh Fe nguyên chất Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa là
Câu 6:(ĐH-2008) Tiến hành 4 thí nghiệm sau
− Thí nghiệm 4: cho thanh Fe tiếp xúc với thanh Cu rồi nhúng vào dung dịch HCl
Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa là
Câu 7:(ĐH-2010) Có 4 dung dịch riêng biệt : CuSO4, ZnCl2, FeCl3, AgNO3 Nhúng vào mỗi dung dịch một thanh Ni
Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa là
Trang 5Câu 8: Điều kiện để một kim loại được chọn để bảo vệ kim loại khác chống ăn mòn điện hóa là
A có tính khử mạnh hơn kim loại cần được bảo vệ
B có tính khử yếu hơn kim loại cần được bảo vệ
C kim loại nào cũng được, trừ kim loại kiềm, kiềm thổ
D có tính khử mạnh hơn kim loại cần được bảo vệ, trừ kim loại kiềm, kiềm thổ
Câu 9: Chọn câu đúng trong các câu sau : Trong ăn mòn điện hóa học xảy ra
A sự oxi hóa ở cực dương
B sự khử ở cực âm
C sự oxi hóa ở cực dương và sự khử ở cực âm
D sự oxi hóa ở cực âm và sự khử ở cực dương
Câu 10: Trong các trường hợp sau, kim loại bị ăn mòn điện hóa học là
Câu 11: Ngâm một lá Fe vào dung dịch HCl, Fe bị ăn mòn chậm Nếu thêm vài giọt dung dịch CuSO4 vào dung dịch axit, Fe bị ăn mòn nhanh là do
B Fe đẩy Cu ra khỏi muối bám vào Fe, sự hòa tan tiếp theo xảy ra theo cơ chế ăn mòn hóa học
C Fe đẩy Cu ra khỏi muối bám vào Fe, sự hòa tan tiếp theo xảy ra đồng thời của hai kim loại tạo hợp kim nên nhanh hơn
D Fe đẩy Cu ra khỏi muối bám vào Fe, sự hòa tan tiếp theo xảy ra theo cơ chế ăn mòn điện hóa Câu 12:(ĐH-2009) 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
Câu 13:(ĐH-2011) Có 4 dung dịch riêng biệt: CuSO4, ZnCl2, FeCl3, AgNO3 Nhúng vào mỗi dung dịch một thanh Ni Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa là
Câu 14: Thực hiện các thí nghiệm sau:
(1) nối một thanh Zn với một thanh Fe rồi để trong không khí ẩm
Trong các thí nghiệm trên những thí nghiệm Fe bị ăn mòn điện hóa học là
