Bài giảng Hóa học 12 Bài 19 - 20: Sự ăn mòn kim loại

Ăn mòn kim loại Nhóm biên soạn: Đào Bích Diệp – Tr ươ ng Thị Hoà Đỗ Quỳnh Mai – Dươ ng Anh Nga I. Sự ăn mòn kim loại 1. Kh ái niệm Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại ( hợp kim ) dư ới tác dụng hoá học của môi tr ư ờng . Bản chất của sự ăn mòn kim loại: M – ne  Ăn mòn hoá học Ăn mòn đ iện hoá 2. Phân loại: II. Ăn mòn hoá học Là sự phá huỷ kim loại hay( hợp kim ) bằ ng các phản ứng hoá học do kim loại tiếp xúc với khí hoặc hơi nư ớc ở nhiệt độ cao . Ví dụ : *Al bị oxi hoá bởi oxi kh ô ng khí . 4Al + 3O 2 = Al 2 O 3. *Sắt bị gỉ khi tiếp xúc với hơi nư ớc ở nhiệt độ cao : Mai: 1.Đ ịnh nghĩa : II. Ăn mòn hoá học 2. Đ ặc đ iểm : - Chỉ xảy ra các phản ứng hoá học đơn gi ản. - Kh ô ng phát sinh dòng đ iện . - Nhiệt độ môi tr ư ờng cà ng cao th ì tốc độ ăn mòn hoá học cà ng lớn . III. Ăn mòn đ iện hoá 1. Đ ịnh nghĩa : Là sự phá huỷ kim loại hay hợp kim do kim loại tiếp xúc với dung dịch đ iện li và có phát sinh dòng đ iện . Ví dụ : - Vỏ tàu ch ìm trong nư ớc , kim loại tiếp xúc với kh ô ng khí ẩm Thời đ iểm ban đ ầu Sau 1 thời gian thí nghiệm 2. Thí nghiệm về ăn mòn đ iện hoá Thí nghiệm 1 Nhận xét : Thanh kẽm bị ăn mòn li ên tục và rất nhanh . Kim vôn kế lệch  chứng tỏ trong mạch có dòng đ iện . Bọt khí hidro tho át ra . Gi ải thích : Thay lá đ ồng bằ ng lá kẽm : Hai kim loại phải kh ác nhau .(1) Thí nghiệm 1 : 3. Đ iều kiện có ăn mòn đ iện hoá Thí nghiệm 2: Bỏ dây dẫn : Hai kim loại tiếp xúc với nhau : => Các kim loại phải nối tiếp với nhau qua dây dẫn hoặc tiếp xúc trực tiếp với nhau .(2) Thí nghiệm 3: * Thay dung dịch đ iện li bằ ng dung dịch kh ô ng đ iện ly dung dịch kh ô ng đ iện ly => Các đ iện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất đ iện li .(3) Đ iều kiện có ăn mòn đ iện hoá Các đ iện cực phải kh ác nhau : cặp kim loại kh ác nhau , cặp kim loại –phi kim , cặp kim loại hợp chất hoá học Các đ iện cực phải tiếp xúc với nhau ( hoặc trực tiếp hoặc gi án tiếp qua dây dẫn ). Các đ iện cực cùng tiếp xúc với dung dich chất đ iện li . Ví dụ 1: Gi ải thích tại sao gang và thép bị ăn mòn trong kh ô ng khí ẩm . Gợi ý : Gang và thép là hợp kim của Fe và C. Kh ô ng khí ẩm là dung dịch đ iện ly vì: Hơi nư ớc trong kh ô ng khí hoà tan 1 số oxit axit nh ư 4. Cơ chế ăn mòn đ iện hoá * Cực âm(Fe): Tại đây tiếp tục xảy ra phản ứng hoá học gi ữa các chất trong dung dịch với các ion sắt * Cực d ương(C,C 3 Fe): Xảy ra qu á tr ì nh khử (MT axit ) (MT kiềm , trung tính ) Xét cơ chế ăn mòn vật bằ ng gang hoặc thép : Phiếu học tập số 1 Quan sát cơ chế của sự ăn mòn gang, thép và cho biết: 1. Dòng e di chuyển theo chiều nào, từ đó xác định các điện cực: cực âm..., cực dương. 2. Các quá trình xảy ra tại các điện cực: a. tại cực âm ----------------------------------------------------------------- b. tại cực dương ------------------------------------------------------------------ 2. Quá trình trên có giống với quá trình xảy ra khi cho 1 thanh Fe vào dung dich axit HCl không? (lưu ý sự khác nhau giữa sự trao đổi e trong 2 trường hợp).Nếu khác thì khác ở chỗ nào? (lưu ý sự khác nhau giữa sự trao đổi e trong 2 trường hợp) .. Phiếu học tập số 2 Viết cơ chế của sự ăn mòn 1 vật làm từ đồng và kẽm trong không khí ẩm 1. Xác định các điện cực Cực âm là:. Cực dương là Vì lí do. 2. Các phản ứng xảy ra trên các điện cực: Cực âm.. Cực dương 5.Bản chất ăn mòn đ iện hoá Là một qu á tr ì nh oxi hoá khử xảy ra tr ên bề mặt các đ iện cực , có phát sinh ra dòng đ iện . Cực âm: + Là kim loại mạnh nhất trong vật liệu . + Tại đây xảy ra qu á tr ì nh oxi hoá kim loại. Cực dươ ng : +Là phần còn lại của vật liệu . +Tại đây xảy ra qu á tr ì nh khử các ion hoặc nư ớc IV. Cá ch chống ăn mòn kim loại * Nguy ên tắc chung : Hạn chế hoặc triệt ti êu ả nh hư ởng của môi tr ư ờng với kim loại. *Các phươ ng pháp: Cá ch ly kim loại với môi tr ư ờng Dùng hợp kim chống gỉ ( inox ). Dùng chất chống ăn mòn . Dùng phươ ng pháp đ iện hoá. 1. Cá ch ly kim loại với môi tr ư ờng Dùng các chất bền với môi tr ư ờng phủ lên bề mặt kim loại. a) Các loại sơn chống gỉ , vecni , dầu mỡ , men, hợp chất polime b) Một số kim loại Cr, Ni, Cu, Zn, Sn .. c) Một số hợp chất hoá học bền : oxit kim loại, photphat kim loại (tạo mà ng ). 2. Dùng hợp kim chống gỉ Ví dụ : Inox : Hợp kim của Fe_Cr_Ni, khó bị ăn mòn trong các môi tr ư ờng . 3. Dùng chất chống ăn mòn . Ví dụ : Urotrophin : làm cho bề mặt kim loại thụ đ ộng với axit . 4. Dùng phươ ng pháp đ iện hoá. * Xem xét ví dụ Nguyên tắc: Gắn vật cần bảo vệ với kim loại kh ác mạnh hơn (kim loại mạnh hơn đó sẽ bị ăn mòn trước). Ví dụ 2: Hiện tư ợng gì sẽ xảy ra khi để vật bằ ng sắt tráng (mạ) thiếc hoặc sắt tráng (mạ) kẽm trong kh ô ng khí ẩm . Gi ải thích ? Gợi ý : So sá nh tính khử của các kim loại ( xem dãy thế đ iện hoá của các kim loại) *Lời giải: Ví dụ : Gắn các tấm kẽm vào phía ngoài vỏ tàu biển bằng thép (phần chìm trong nước biển). V. Bài tập củng cố Có 2 ống nghiệm đ ều chứa dung dịch H 2 SO 4 loã ng . Cho th êm vào mỗi ống nghiệm một viên Zn; sau đó nhỏ th êm vài giọt dung dịch CuSO 4 vào một ống nghiệm So sá nh hiện tư ợng xảy ra ở hai ống nghiệm và gi ải thích . Bài 1: đ áp án: ố ng 1: Zn + H 2 SO 4 ố ng 2:Zn + H 2 SO 4 + CuSO 4 Hiện tư ợng : ở cả hai ống ,viên kẽm tan dần , và có khí H 2 tho át ra ở ống 2 khí H 2 tho át ra mã nh liệt hơn. Gi ải thích : ở ống thứ 2 có sự tạo th à nh pin đ iện hoá Zn-Cu. Do Zn ( cực âm) bị ăn mòn nhanh hơn. Bài 2:  Một sợi dây đ ồng nối tiếp với một sợi dây nh ôm để ngo ài trời . Hãy cho biết hiện tư ợng gì xảy ra ở chỗ nối của 2 kim loại. Gi ải thích và cho lời khuy ên. đ áp án ở chỗ nối của 2 kim loại xảy ra hiện tư ợng ăn mòn đ iện hoá. Cực âm(Al): Al – 3e  Al 3+ Cực dươ ng (Cu): 2H + +2e H 2 Kết qu ả: Sau một thời gian dây nh ôm bị ăn mòn và đ ứt . Vì vậy , tốt nhất nên nối nh ữ ng đoạn dây cùng chất với nhau để hạn chế sự ăn mòn đ iện hoá. Phiếu học tập số 1 Trong những hiện tượng sau đâu là hiện tuợng ăn mòn điên hoá: 1.Sắt bị gỉ khi để trong không khí ẩm 2.Thanh nhôm bị phủ lớp oxit bên ngoài khi để trong không khí 3.Sắt tạo gỉ khi tiếp xúc hơi nước ở nhiệt độ cao 4Các ống dẫn khí Clo trong các nhà máy sản xuất 5Con taù bị gỉ do chìm trong nước biển Phiếu học tập số 2 So sánh những điểm khác nhau và giống nhau giữa các phản ứng oxi hoá khử thông thường và phản ứng oxi hoá khử xảy ra trong pin điện. Giống nhau ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Khác nhau-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------