Giải chi tiết Hóa học 12 KNTT bài 22 Sự ăn mòn kim loại

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Vỏ tàu biển bằng thép để lâu trong tự nhiên thường bị ăn mòn. Để bảo vệ vỏ tàu khỏi bị ăn mòn, người ta thường phủ sơn lên vỏ tàu; phần vỏ tàu chìm trong nước biển thường được gắn thêm các tấm kẽm. Vậy, ăn mòn kim loại? Để bảo vệ kim loại khỏi  sự ăn mòn có thể dùng những cách nào?

Bài làm chi tiết:

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.

I. ĂN MÒN KIM LOẠI

Hoạt động: Thí nghiệm: Sự ăn mòn điện hóa sắt

Chuẩn bị:

Hóa chất: đinh sắt mới, nước.

Dụng cụ: ống nghiệm (hoặc cốc thủy tinh), giá ống nghiệm. 

Tiến hành:

- Cho đinh sắt vào ống nghiệm. Thêm tiếp khoảng 3 mL nước.

- Để ống nghiệm trong không khí khoảng 3 ngày.

Thực hiện yêu cầu sau:

Hãy nêu hiện tượng quan sát được ở ống nghiệm và giải thích.

Bài làm chi tiết:

- Hiện tượng: sau 3 ngày, lớp ngoài của đinh sắt biến thành gỉ sắt màu nâu, giòn và xốp.

- Giải thích: có hiện tượng như vậy là do trong nước cung cấp khí O₂ và ion H⁺, không khí cũng cung cấp O₂. O₂ và H⁺ sẽ oxi hoá sắt, tạo thành gỉ sắt.

Câu hỏi 1: Một số hiện tượng ăn mòn thép trong đời sống:

a) Thép bị gỉ trong không khí khô.

b) Thép bị gỉ trong không khí ẩm.

c) Thép bị gỉ khi tiếp xúc với nước biển.

Hãy cho viết các hiện tượng ăn mòn thép trên thuộc thuộc loại ăn mòn hóa học hay ăn mòn điện hóa. Giải thích.

Bài làm chi tiết:

a) Thép bị gỉ trong không khí khô thuộc loại ăn mòn hoá học vì thép bị oxi hoá trực tiếp bởi O₂ trong không khí.

b) Thép bị gỉ trong không khí ẩm thuộc loại ăn mòn điện hoá vì trong không khí ẩm, trên bề mặt thép luôn có lớp nước mỏng đã hoà tan khí oxygen và carbon dioxide tạo thành dung dịch chất điện li, thép tiếp xúc với dung dịch đó, tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon.

c) Thép bị gỉ khi tiếp xúc với nước biển thuộc loại ăn mòn điện hoá vì trong nước biển chứa nhiều muối (chủ yếu NaCl), khi thép tiếp xúc với nước biển, các ion trong nước biển các ion hòa tan, tạo một dung dịch điện li và làm xuất hiện vô số pin điện hoá mà anode là Fe và cathode là C.

II. CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI

Hoạt động: Bảo vệ sắt bằng phương pháp điện hóa

Chuẩn bị:

Hóa chất: hai đinh sắt mới, dây kẽm, nước máy hoặc nước tự nhiên.

Dụng cụ: hai ống nghiệm đánh số (1) và (2).

Tiến hành:

- Cho đinh sắt thứ nhất vào ống nghiệm (1).

- Quấn dây kẽm quanh đinh sắt thứ hai, sau đó cho vào ống nghiệm (2).

- Thêm nước máy vào mỗi ống nghiệm đến ngập đinh sắt.

- Để các ống nghiệm trong không khí khoảng 3 ngày.

Quan sát hiện tượng xảy ra và thực hiện yêu cầu sau:

Đinh sắt có gắn kẽm bị ăn mòn nhanh hơn hay chậm hơn đinh sắt không gắn kẽm? Giải thích.

Bài làm chi tiết:

Đinh sắt có gắn kẽm bị ăn mòn chậm hơn đinh sắt không gắn kẽm vì kẽm hoạt động hoá học mạnh hơn sắt nên kẽm sẽ bị ăn mòn trước.

Câu hỏi 2: Các thiết bị bằng phép (đường ống, bể chứa, giàn khoan dầu, tàu thủy,…) trong môi trường biển hoặc dưới lòng đất ẩm ướt thường được bảo vệ bằng phương pháp điện hóa. Kim loại được sử dụng để bảo vệ thép thường là kẽm (Hình 22.4). Hãy cho biết kim loại nào bị ăn mòn. Giải thích.

Bài làm chi tiết:

Kim loại bị ăn mòn là kẽm vì trong dãy hoạt động hoá học, kẽm hoạt động mạnh hơn sắt (thép) nên kẽm sẽ bị ăn mòn trước.

Câu hỏi 3: Hãy tìm hiểu và cho biết cách bảo vệ các đồ vật làm từ gang, thép bằng phương pháp phủ bề mặt.

Bài làm chi tiết:

Cách bảo vệ các đồ vật làm từ gang, thép bằng phương pháp phủ bề mặt như: sơn dầu, mỡ; mạ kẽm; phủ lớp kim loại khác (đồng, nhôm,…) lên bề mặt gang, thép,…