Ăn mòn hóa học là gì (chi tiết nhất)

Bài viết Ăn mòn hóa học là gì lớp 12 chi tiết nhất là kiến thức có trong chương trình Hóa học 12 giúp học sinh nắm vững kiến thức trọng tâm về Ăn mòn hóa học.

Ăn mòn hóa học là gì (chi tiết nhất)

1. Ăn mòn hóa học là gì?

- Khi để kim loại trong không khí, có thể xảy ra hiện tượng ăn mòn hoá học. Nguyên nhân của hiện tượng trên là do xảy ra phản ứng oxi hoá - khử trực tiếp giữa kim loại với các chất oxi hoá có trong môi trường.

Ví dụ: Bộ phận của thiết bị lò đốt bằng sắt bị ăn mòn bởi khí oxygen:

3Fe(s) + 2O₂(g)  $\stackrel{t^o}{\to }$  Fe₃O₄(s)

2. Kiến thức mở rộng

2.1. Khái niệm ăn mòn kim loại

Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của các chất trong môi trường, trong đó kim loại bị oxi hoá.

Ví dụ:

- Thép để lâu ngoài không khí ẩm thường tạo thành gỉ sắt có màu nâu đỏ;

- Vật bằng đồng để lâu trong tự nhiên có thể tạo thành gỉ đồng màu xanh.

2.2. Ăn mòn điện hóa

- Ngoài ăn mòn hóa học còn có ăn mòn điện hóa.

- Sự ăn mòn điện hoá kim loại xảy ra khi có sự tạo thành pin điện.

Ví dụ: Sự ăn mòn điện hoá kim loại trong không khí ẩm.

Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang thép luôn có một lớp nước mỏng đã hoà tan khí oxygen và carbon dioxide tạo thành dung dịch chất điện li. Sắt và các thành phần khác (chủ yếu là carbon) cùng tiếp xúc với dung dịch đó, tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon.

Ở anode, xảy ra quá trình oxi hoá:

Fe(s) $\to$  Fe²⁺(aq) + 2e

Ở cathode, xảy ra quá trình khử:

$\frac{1}{2}{O}_2\left(g\right)+H_{2}O\left(l\right)+2e \to 2O{H^{-}}_{} \left(aq\right)$

Fe²⁺ tiếp tục bị oxi hoá bởi oxygen không khí, tạo thành gỉ sắt có thành phần chính là Fe₂O₃.nH₂O.

- Điều kiện của quá trình ăn mòn điện hoá: Hai kim loại khác nhau hoặc một kim loại và một phi kim; Chúng tiếp xúc với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua dây dẫn điện và cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.

2.3. Chống ăn mòn kim loại

a. Phương pháp điện hoá

 Nguyên tắc bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn bằng phương pháp điện hoá là gắn lên kim loại cần bảo vệ một kim loại khác hoạt động hoá học mạnh hơn. Khi đó, kim loại hoạt động hoá học mạnh hơn bị ăn mòn.

Ví dụ: Để bảo vệ tàu biển làm bằng thép, người ta gắn các tấm kẽm lên vỏ tàu (phần chìm dưới nước).

b. Phương pháp phủ bề mặt

Phương pháp phủ bề mặt ngăn kim loại tiếp xúc trực tiếp với môi trường bằng cách:

- Phủ kim loại cần bảo vệ bằng các kim loại khác không bị gỉ như Au, Sn, Zn.

Ví dụ: Vỏ đồng hồ mạ vàng; tráng thiếc lên lá thép (sắt tây); tráng kẽm lên lá thép (tôn).

- Phủ kim loại cần bảo vệ bằng các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ như sơn, dầu, mỡ,...

Ví dụ: Các đồ vật bằng sắt thường được sơn hoặc tra dầu, mỡ.

3. Bài tập minh họa

Câu 1. Hiện tượng nào sau đây không phải là hiện tượng ăn mòn kim loại?

A. Ống thép bị gỉ sắt màu nâu đỏ.

B. Vòng bạc bị xỉn màu.

C. Công trình bằng đá bị ăn mòn bởi mưa acid.

D. Chuông đồng bị gỉ đồng màu xanh.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Công trình bằng đá bị ăn mòn bởi mưa acid là đá chứ không phải kim loại bị ăn mòn.

Câu 2. Thí nghiệm nào sau đây chỉ xảy ra ăn mòn hóa học.

A. Nhúng thanh Fe vào dung dịch CuSO₄

B. Nhúng thanh hợp kim Fe−Cu vào dung dịch HCl

C. Nhúng thanh Cu vào dung dịch Fe₂(SO₄)₃

D. Nhúng thanh Cu vào dung dịch AgNO₃

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

C. Đúng vì chỉ có phản ứng: Cu + Fe₂(SO₄)₃ → FeSO₄ + CuSO₄, không có cặp điện cực nên là ăn mòn hóa học.

Câu 3. Thực hiện các thí nghiệm sau:

(1) Ngâm lá đồng trong dung dịch AgNO₃.

(2) Ngâm lá kẽm trong dung dịch HCl loãng.

(3) Ngâm lá sắt được cuộn dây đồng trong dung dịch HCI.

(4) Đặt một vật làm bằng gang ngoài không khí ẩm trong nhiều ngày.

(5) Ngâm một miếng đồng vào dung dịch Fe₂(SO₄)₃.

Số thí nghiệm xảy ra ăn mòn điện hoá là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4. 

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Thí nghiệm xảy ra ăn mòn điện hoá gồm (1), (3) và (4).

(1) Ngâm lá đồng trong dung dịch AgNO, xảy ra phản ứng theo phương trình hoá học:

Cu + 2AgNO₃ → Cu(NO₃)₂ + 2Ag.

Ag sinh ra bám trên Cu, đảm bảo đủ điều kiện xảy ra ăn mòn điện hoá: Hai kim loại khác nhau (Cu, Ag), tiếp xúc trực tiếp và cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li (dung dịch AgNO₃).

(3) Ngâm lá sắt được quấn dây đồng trong dung dịch HCI:

Hai kim loại khác nhau (Cu, Fe), tiếp xúc trực tiếp và cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li (dung dịch HCI).

(4) Đặt một vật làm bằng gang ngoài không khí ẩm trong nhiều ngày: Hai điện cực khác nhau (Fe, C), tiếp xúc trực tiếp và cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li (không khí ẩm).

Ở (2) không có cặp điện cực, ở (5) có: Cu + Fe₂(SO₄)₃ → FeSO₄ + CuSO₄, không có cặp điện cực nên là ăn mòn hóa học.

Câu 4. Trong những ống nghiệm nào sau đây, đinh sắt sẽ bị gỉ sau vài ngày?

A. chỉ có ống nghiệm a).

B. chỉ có ống nghiệm b).

C. ống nghiệm a) và c).

D. ống nghiệm b) và c).

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Chỉ có ống nghiệm a) sắt mới bị ăn mòn.

Câu 5. Phát biểu về hiện tượng ăn mòn kim loại nào sau đây đúng?

A. Khi kim loại bị ăn mòn, các đặc tính hữu ích của kim loại như tính dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi và tính dẫn điện bị suy giảm.

B. Khi kim loại bị ăn mòn, các đặc tính hữu ích của kim loại như tính dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi và tính dẫn điện không bị ảnh hưởng.

C. Khi kim loại bị ăn mòn, các đặc tính hữu ích của kim loại như tính dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi và tính dẫn điện được tăng cường.

D. Khi kim loại bị ăn mòn, các kim loại không phản ứng với dung dịch acid.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Khi kim loại bị ăn mòn, các đặc tính hữu ích của kim loại như tính dẻo, dễ dát mỏng, dễ kéo sợi và tính dẫn điện bị suy giảm.

Câu 6. Trong hiện tượng ăn mòn kim loại xảy ra quá trình nào sau đây?

A. Quá trình oxi hoá kim loại.

B. Quá trình khử kim loại.

C. Quá trình điện phân.  

D. Sự mài mòn kim loại.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: A

Trong hiện tượng ăn mòn kim loại xảy ra quá trình oxi hóa kim loại.

Câu 7. Thí nghiệm nào sau đây không chỉ xảy ra ăn mòn hóa học?

A. Đốt cháy bột Al trong không khí

B. Nhúng thanh Zn vào dung dịch HCl

C. Nhúng thanh Fe vào dung dịch Fe(NO₃)₃

D. Nhúng thanh Fe vào dung dịch hỗn hợp gồm HCl và CuSO₄

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Thí nghiệm D xảy ra cả ăn mòn điện hóa.

Câu 8. Cho các thí nghiệm sau đây:

a. Nối một dây Al với một dây Fe rồi để trong không khí ẩm xảy ra ăn mòn điện hóa.

b. Cho từng giọt dung dịch Fe(NO₃)₂ vào dung dịch AgNO₃ xảy ra ăn mòn điện hóa.

c. Đốt một dây Fe trong bình kín chứa đầy khí O₂ xảy ra ăn mòn điện hóa.

d. Quấn sợi dây đồng vào đinh sắt rồi nhúng vào cốc nước muối xảy ra ăn mòn điện hóa.

Số thí nghiệm chỉ xảy ra ăn mòn hóa học là

A. 1.

B. 2.

C. 3.

D. 4.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Thí nghiệm b và c chỉ xảy ra ăn mòn hóa học.

Thí nghiệm a và d có 2 kim loại khác nhau, tiếp xúc nhau trong môi trường chất điện li nên là ăn mòn điện hóa.

Xem thêm các bài viết về định nghĩa & khái niệm môn Hóa học hay, chi tiết khác:

• Thép là gì

• Ăn mòn điện hóa là gì

• Tái chế kim loại là gì

• Phương pháp thủy luyện là gì

• Nước cứng là gì

• Nước cứng tạm thời là gì

---