Bài tập Sự ăn mòn kim loại (ăn mòn hoá học, ăn mòn điện hoá): Giải bài 1, 2, 3, 4, 5, 6 trang 95 SGK Hoá 12

Nội dung bài này các em sẽ vận dụng kiến thức lý thuyết ở trên để giải một số bài tập về sự ăn mòn kim loại: Giải bài tập 1, 2, 3, 4, 5, 6 trang 95 SGK Hóa 12 bài 20, qua đó rèn luyện được kỹ năng giải bài tập đồng thời giúp ghi nhớ kiến thức lý thuyết tốt hơn.

* 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:

- 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 2 dạng ăn mòn kim loại là : 

+ Ăn mòn hóa học 

+ Ăn mòn điện hóa học 

- Dạng ăn mòn điện hóa học xảy ra phổ biến hơn (vì ăn mòn hóa học xảy ra khi có nhiệt độ cao, nhưng ăn mòn điện hóa học xảy ra ngay ở nhiệt độ thường, ví dụ thanh sắt để lâu ngày trong không khí bị han gỉ)

* Bài 2 trang 95 SGK Hóa 12: Hãy nêu cơ chế của sự ăn mòn điện hóa?

> Lời giải:

Cơ chế ăn mòn điện hóa học: 

Lấy sự ăn mòn sắt làm thí dụ:

+ Trong không khí ẩm, trên bề mặt của lớp sắt luôn có một lớp nước rất mỏng đã hòa tan O₂ và CO₂ trong khí quyển tạo thành một dung dịch chất điện ly.

+ Sắt và các tạp chất (chủ yếu là cacbon) cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số pin rất nhỏ mà sắt là cực âm và cacbon là cực dương

+ Tại cực âm: sắt bị oxi hóa thành ion Fe²⁺

Fe → Fe²⁺ + 2e

Các electron được giải phóng chuyển dịch đến cực dương

+ Tại vùng cực dương: O₂ hòa tan trong nước bị khử thành ion hiđroxit

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^-

Các ion Fe²⁺ di chuyển từ vùng anot qua dung dịch điện ly yếu đến vùng catot và kết hợp với ion OH^- để tạo thành sắt (II) hiđroxit. Sắt (II) hiđroxit tiếp tục bị oxi hóa bởi oxi của không khí thành sắt (III) hiđroxit

Chất này bị phân hủy thành sắt (II) oxit

* 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:

- Tác hại của ăn mòn kim loại:

+ Phá hủy kim loại, kim loại bị mất dần các tính chất quý

+ Thiệt hại về mặt kinh tế : phải thay thế nhiều chi tiết, thiết bị máy móc dùng trong các nhà máy và công trường, các phương tiện giao thông vận tải

- Cách chống ăn mòn kim loại :

+ Phương pháp bảo vệ bề mặt: Cách li kim loại với môi trường 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:

Vỏ tàu bằng thép được nối với thanh Zn thì vỏ tàu được bảo vệ vì tính khử Zn > Fe.

Fe - Zn tạo thành cặp pin điện hóa, khi bị ăn mòn thì Zn sẽ bị ăn mòn còn Fe sẽ 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:

a) Cho lá sắt vào dung dịch H₂SO₄ loãng, thấy khí không màu thoát ra và bọt khí bám trên bề mặt thanh sắt; bọt khí bám trên bề mặt thanh sắt tăng dần làm giảm diện tích tiếp xúc giữa thanh sắt với dung dịch H₂SO₄ do đó khí thoát ra giảm dần và ngừng hẳn.

PTHH:             Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂↑

b) Khi cho lá sắt vào dung dịch H₂SO₄ loãng có thêm vài giọt dung dịch CuSO₄, xảy ra phản ứng:

PTHH:              Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

Cu màu đỏ tạo thành bám trên bề mặt thanh sắt hình thành cặp pin điện hóa Cu-Fe. Lúc này xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa học trong dung dịch điện li H₂SO₄

Tính khử Fe > Cu nên Fe đóng vai trò là cực âm, Cu đóng vai trò là cực dương.

+ Ở điện cực âm, Fe bị ăn mòn theo phản ứng:

             Fe → Fe²⁺ + 2e

+ Ở điện cực dương, ion H⁺ của dung dịch H₂SO₄ nhận electron:

             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:

- Đáp án: A. Sắt bị ăn mòn.

Dây phơi quần áo nối đoạn dây đồng (Cu) với thép (Fe)=> hình thành cặp pin Cu-Fe

Khi để lâu ngày thì sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa học. Tính khử Fe > Cu nên Fe sẽ bị ăn mòn trước