BÀI 22: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI

(15 CÂU)

1. NHẬN BIẾT (4 CÂU)

Câu 1: Nêu khái niệm ăn mòn kim loại.

Trả lời:

Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim lại hoặc hợp kim dưới tác dụng của các chất trong môi trường.

Câu 2: Có mấy loại ăn mòn kim loại? Chúng xảy ra khi nào?

Trả lời:

Có 2 loại: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá.

- Ăn mòn hoá học: xảy ra phản ứng oxi hoá – khử trực tiếp giữa kim loại với các chất oxi hoá có trong môi trường.

- Ăn mòn điện hoá: xảy ra khi có sự tạo thành pin điện.

Câu 3: Nêu các phương pháp bảo vệ kim loại khỏi ăn mòn mà em biết.

Trả lời:

- Phương pháp điện hoá: gắn kim loại cần bảo vệ với kim loại hoạt động hoá học mạnh hơn.

- Phương pháp phủ bề mặt: phủ lên bề mặt kim loại cần bảo vệ một kim loại khác không bị gỉ hoặc các chất như sơn, dầu mỡ…

Câu 4: Bản chất của sự ăn mòn kim loại là gì?

Trả lời:

Bản chất của ăn mòn kim loại là phản ứng oxi hoá – khử.

2. THÔNG HIỂU (6 CÂU)

Câu 1: Một sợi dây phơi quần áo bằng đồng được nối tiếp với một đoạn dây nhôm. Hãy cho biết có hiện tượng gì xảy ra ở chỗ nối của hai kim loại. Giải thích và đưa ra nhận xét.

Trả lời:

Sau một thời gian để trong không khí sợi đây bị đứt ở chỗ nối bên nhôm do nhôm bị ăn mòn diện hóa và đứt ra:

Al đóng vai trò là cực âm Al → Al³⁺ + 3e

Cu đóng vai trò là cực dương 2H₂O + O₂ + 4e → 4OH^-

Kết quả là nhôm bị ăn mòn và đứt ra.

Câu 2: Giải thích vì sao thiếc và kẽm có thể bảo vệ được kim loại sắt.

Trả lời:

- Sắt tráng thiếc (sắt tây) thường được dùng các hộp chứa thức ăn đóng hộp do bảo quản được lâu, hộp kim loại bền, không bị oxi hoá bởi môi trường. Trong dãy điện thế Fe đứng trước Sn nên khi bị oxi hoá thì Fe sẽ bị oxi hoá trước nhưng do Fe được một lớp Sn phủ bên ngoài cách biệt với môi trường nên vẫn nguyên vẹn.

- Sắt tráng kẽm, Zn đóng vai trò như vật hy sinh, thường được đặt ở phần chìm của thân tàu biển, khi vỏ tàu bị oxi hoá thì Zn bị ăn mòn còn vỏ tàu vẫn nguyên vẹn.

Câu 3: Một hợp kim có cấu tạo tinh thể hỗn hợp Cu – Zn để trong không khí ẩm. Hãy cho biết hợp kim bị ăn mòn hoá học hay điện hoá học.

Trả lời:

Hợp kim bị ăn mòn điện hoá học.

Zn là điện cực âm, bị ăn mòn. Cu là điện cực dương không bị ăn mòn.

Câu 4: Có những cặp kim loại sau đây tiếp xúc với nhau và cùng tiếp xúc với dung dịch điện li :

a) Al – Fe ; b) Cu – Fe ; c) Fe – Sn.

Cho biết kim loại nào trong mỗi cặp sẽ bị ăn mòn điện hoá học.

Trả lời:

a) Al (điện cực âm) bị ăn mòn, Fe (điện cực dương) không bị ăn mòn.

b) Fe (điện cực âm) bị ăn mòn, Cu (điện cực dương) không bị ăn mòn.

c) Fe (điện cực âm) bị ăn mòn, Sn (điện cực dương) không bị ăn mòn.

Ở những vết sây sát của vật làm bằng sắt tráng kẽm sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hoá học.

Câu 5: Có một vật làm bằng sắt tráng kẽm (tôn), nếu trên bề mặt vật đó có vết sây sát sâu tới lớp sắt bên trong thì hiện tượng gì sẽ xảy ra khi vật đó tiếp xúc với không khí ẩm.

Trả lời:

Có một vật làm bằng sắt tráng kẽm (tôn), nếu trên bề mặt vật đó có vết sây sát sâu tới lớp sắt bên trong thì khi vật đó tiếp xúc với không khí ẩm thì sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa.

Câu 6: Khi điều chế H₂ từ kẽm và dung dịch H₂SO₄ loãng, nếu thêm một vài giọt dung dịch CuSO₄ vào dung dịch acid thì thấy H₂ thoát ra nhanh hơn hẳn. Hãy giải thích hiện tượng trên.

Trả lời:

Khi nhỏ thêm vào một ít dung dịch CuSO₄ lập tức xảy ra phản ứng:

Zn + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu

Trong dung dịch hình thành một pin điện giữa các cực là Cu và Zn có sự dịch chuyển các dòng e trong dung dịch. Ion H⁺ trong dung dịch nhận các electron đó và thoát ra dưới dạng khí và tốc độ phản ứng nhanh hơn.

3. VẬN DỤNG (3 CÂU)

Câu 1: Trang sức bằng bạc có thể bị ăn mòn bởi oxygen không khí khi có mặt hydrogen sulfide, tạo thành silver sulfide có màu đen. Viết phương trình hoá học của phản ứng xảy ra. Trong trường hợp này, bạc bị ăn mòn theo dạng ăn mồn hoá học hay ăn mòn điện hoá? Cho biết vai trò của oxygen trong quá trình này.

Trả lời:

Phương trình hoá học: 4Ag + O₂ + 2H₂S → 2Ag₂S + 2H₂O

Trong trường hợp này, bạc bị ăn mòn hoá học do bạc phản ứng trực tiếp với oxygen và hydrogen sulfide, trong đó oxygen đóng vai trò là chất oxi hoá.

Câu 2: Hàn thiếc một vật bằng sắt với một vật bằng đồng. Dự đoán có hiện tượng gì xảy ra khi để vật sau khi hàn trong không khí ẩm.

Trả lời:

Xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hoá với các cặp kim loại: Fe – Sn và Sn – Cu.

Câu 3: Khi lắp đặt các đường ống bằng thép trong lòng đất, nhận thấy cứ khoảng chừng vài chục mét người ta lại nối ống thép với một tấm kim loại nhôm hoặc kẽm. Hãy giải thích mục đích của việc làm này.

Trả lời:

Mục đích là bảo vệ các ống thép bằng phương pháp điện hoá. Các lá Zn hoặc Al là cực âm, chúng bị ăn mòn. Ống thép là cực dương, không bị ăn mòn điện hoá học.

4. VẬN DỤNG CAO (2 CÂU)

Câu 1: Để chống ăn mòn cho vỏ tàu biển làm bằng thép, bên cạnh việc phủ mặt ngoài của vỏ tàu bằng sơn, nhà sản xuất còn gắn nhiều khối kẽm lên mặt ngoài vỏ tàu (phần chìm trong nước). Phương pháp này còn được gọi là "anode hi sinh". Tìm hiểu và giải thích vì sao phương pháp này lại có tên gọi như vậy. Bên cạnh vỏ tàu biển, phương pháp này còn có thể áp dụng cho những trường hợp nào khác? Tìm hiểu và nêu một vài ví dụ.

Trả lời:

- Vỏ tàu làm bằng thép có thành phần , khi nhúng trong nước biển (môi trường điện li), Fe đóng vai trò là anode và bị ăn mòn. Tuy nhiên, khi gắn các khối kẽm lên vỏ tàu, do Zn có thế điện cực chuẩn âm hơn của Fe nên lúc này, Zn đóng vai trò là anode và bị ăn mòn trước . Vì vậy, tấm được gọi là anode hi sinh. Sau một thời gian, người ta cần thay thế hoặc bổ sung các khối kẽm đã bị ăn mòn bằng các khối kẽm mới. Mặc dù vậy, việc này dễ dàng và ít chi phí hơn nhiều so với việc phải sửa chũa, gia cố vỏ tàu.

- Bên cạnh bảo vệ vỏ tàu biển, phương pháp này còn được dùng rộng rãi trong việc bảo vệ các thiết bị, công trình làm bằng thép khó tiếp cận khác như ống dẫn dầu (chìm trong đất, dưới biển), giàn khoan, trụ điện cao thế,…

Câu 2: Ngâm 9 g hợp kim Cu – Zn trong dung dịch axit HCl dư thu được 896 ml khí H₂ (đktc). Hằy xác định thành phần phần trăm khối lượng của hợp

Trả lời:

Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂

n_Zn = n_H2 = 0,896:22,4 = 0,04 mol

=> m_Zn = 0,04.65 = 2,6 (g)

%m_Zn = 2,6:9.100% = 28,89%

%m_Cu = 71,11%

m_BaCO3 = 0,15.197 = 29,77g