Sự ăn mòn kim loại là gì (chi tiết nhất)

Bài viết Sự ăn mòn kim loại 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 Sự ăn mòn kim loại.

Sự ăn mòn kim loại là gì (chi tiết nhất)

1. Sự ăn mòn kim loại là gì

- 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. Kiến thức mở rộng

2.1. Các dạng ăn mòn kim loại trong tự nhiên

Tuỳ theo cơ chế của sự ăn mòn, người ta chia ăn mòn kim loại thành hai loại: ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá.

a) Ăn mòn hoá học

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:

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

b) Ăn mòn điện hoá

- 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) → Fe²⁺(aq) + 2e

Ở cathode, xảy ra quá trình khử: $\frac{1}{2}$O₂(g) + H₂O(l) + 2e → 2OH⁻ (aq)

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.

2.2. Chống ăn mòn kim loại

Có hai phương pháp phổ biến bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn là phương pháp điện hoá và phương pháp phủ bề mặt.

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. Khi một vật bằng sắt tây (sát tráng thiếc) bị xây sát sâu tới lớp sắt bên trong để lâu trong không khí ẩm sẽ xảy ra quá trình nào sau đây?

A. Sn bị ăn mòn điện hoá.

B. Fe bị ăn mòn điện hoá.

C. Fe bị ăn mòn hoá học.

D. Sn bị ăn mòn hoá học.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Sắt mạnh hơn thiếc nên sẽ bị ăn mòn điện hoá.

Câu 2. Để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép người ta thường gắn vào vỏ tàu (phần ngâm dưới nước) những tấm kim loại nào sau đây?

A. Sn.

B. Pb.

C. Zn.

D. Cu.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Kẽm mạnh hơn sắt nên sẽ bị ăn mòn trước, vỏ tàu bằng thép (có thành phần chính là sắt) sẽ được bảo vệ.

Câu 3. Biết ion Pb²⁺ trong dung dịch oxi hoá được Sn. Hai thanh kim loại Pb và Sn được nối với nhau bằng dây dẫn điện và nhúng vào dung dịch HCl thì chất bị ăn mòn điện hoá là

A. HCl

B. Pb

C. Sn

D. Pb và Sn

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Trong ăn mòn điện hoá, kim loại có tính khử mạnh hơn bị ăn mòn, kim loại có tính khử yếu hơn được bảo vệ nên chỉ có Sn bị ăn mòn điện hoá.

Câu 4. Tiến hành các thí nghiệm sau:

(1) Cho vật bằng gang vào dung dịch HCl.

(2) Cho đinh sắt vào dung dịch H₂SO₄ 2M.

(3) Nhúng thanh Zn vào dung dịch AgNO₃.

(4) Để miêng tôn (Fe tráng Zn) có vết xước sâu ngoài không khí ẩm.

Số thí nghiệm có xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa là

A. 2.

B. 4.

C. 1.

D. 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: D

Ăn mòn điện hóa xảy ra khi có cặp điện cực tiếp xúc với nhau và cùng tiếp xúc với môi trường điện li:

(1) Cặp điện cực Fe − C.

(3) Cặp điện cực Zn − Ag do có phản ứng Zn + AgNO₃ → Ag + Zn(NO₃)₂.

(4) Cặp điện cực Zn – Fe.

Câu 5. 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 và đồng đều không bị ăn mòn.

B. Sắt bị ăn mòn.

C. Sắt và đồng đều bị ăn mòn.

D. Đồng bị ăn mòn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Sắt là kim loại mạnh hơn nên sẽ bị ăn mòn điện hóa.

Câu 6. Thí nghiệm nào sau đây xảy ra sự ăn mòn điện hóa học?

A. Nhúng thanh Cu vào dung dịch FeSO₄ và H₂SO₄.

B. Nhúng thanh Fe vào dung dịch hỗn hợp CuSO₄ và H₂SO₄.

C. Nhúng thanh Zn vào dung dịch HCl.

D. Đốt thanh Fe trong không khí.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: B

Có cặp điện cực Fe − Cu do có phản ứng: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Như vậy khi nhúng thanh Fe vào dung dịch hỗn hợp CuSO₄ và H₂SO₄ sẽ xảy ra ăn mòn điện hóa học do có cặp điện cực khác nhau về bản chất trong môi trường chất điện li.

Câu 7. Fe bị ăn mòn điện hóa khi tiếp xúc với kim loại M để ngoài không khí ẩm. Kim loại M là

A. Mg.

B. Al.

C. Cu.

D. Zn.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Fe bị ăn mòn điện hóa khi tiếp xúc với kim loại M để ngoài không khí ẩm nên kim loại M phải có tính khử yếu hơn Fe.

Dựa vào dãy điện hóa, ta xác định được kim loại có tính khử yếu hơn Fe trong 4 kim loại: Mg, Al, Cu, Zn là Cu.

Câu 8. Lần lượt nối thanh Zn với mỗi kim loại sau đây và cho vào dung dịch HCl. Để Zn bị ăn mòn điện hóa thì cần nối với kim loại nào?

A. Mg.

B. Zn.

C. Ag.

D. Al.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Khi nối thanh Zn với Ag thì Zn là kim loại mạnh hơn nên bị ăn mòn điện hóa.

Câu 9. Ngâm một lá sắt trong dung dịch HCl, sắt bị ăn mòn chậm. Nếu cho thêm dung dịch CuSO₄ vào dung dịch acidthì sắt bị ăn mòn

A. chậm hơn.

B. không thay đổi.

C. nhanh hơn.

D. chậm hơn rồi dừng lại.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Có cặp điện cực Fe − Cu do có phản ứng: Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu

Như vậy khi cho thêm dung dịch CuSO₄ vào dung dịch acid có lá sắt sẽ xảy ra ăn mòn điện hóa học do có cặp điện cực khác nhau về bản chất trong môi trường chất điện li. Quá trình ăn mòn điện hóa sẽ nhanh hơn ăn mòn hóa học.

Câu 10. Có 4 dung dịch riêng biệt: a) HCl; b) CuCl₂; c) FeCl₃; d) HCl có lẫn CuCl₂. Nhúng vào mỗi dung dịch một thanh Fe nguyên chất. Số trường hợp xuất hiện ăn mòn điện hóa là

A. 0.

B. 1.

C. 2.

D. 3.

Hướng dẫn giải

Đáp án đúng là: C

Ở b) và d) có cặp điện cực Fe−Cu do có phản ứng: Fe + CuCl₂ → FeCl₂ + Cu, nên xảy ra ăn mòn điện hóa.

Ở c) xảy ra phản ứng 2FeCl₃ + Fe → 3FeCl₂, không có cặp điện cực nên không xảy ra ăn mòn điện hóa.

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

• Polymer tổng hợp là gì?

• Ester đơn chức là gì?

• Phản ứng ester hóa là gì?

• Acid béo là gì?

• Acid béo no là gì?

• Acid béo không no là gì?

---