Giáo án Hóa học 12 - Bài 19: Hợp kim

Tuần 15 Tiết 1 Tiết PPCT: 43 Bài 19: HỢP KIM I. Mục tiêu: 1. Nêu lên được: khái niệm về hợp kim, tính chất và ứng dụng của một số hợp kim trong các ngành kinh tế quốc dân. 2. Biết cách sử dụng có hiệu quả một số đồ dùng bằng hợp kim dựa vào những đặc tính của chúng. 3. Xác định được thành phần phần trăm về khối lượng của kim loại trong hợp kim. II. Chuẩn bị: GV sưu tầm một số hợp kim như gang, thép, đuyra cho HS quan sát. III. Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp 2. Kiểm tra bài cũ: Hãy sắp xếp theo chiều giảm tính khử và chiều tăng tính oxi hoá của các nguyên tử và ion trong hai trường hợp sau đây: Fe, Fe2+, Zn, Zn2+, Cu, Cu2+, H, H+, Ag, Ag+. 3. Bài mới: Hoạt động của GV - HS Nội dung Hoạt động 1 v HS nghiên cứu SGK để biết khái niệm về hợp kim. I. Khái niệm: Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một số kim loại cơ bản và một số kim loại hoặc phi kim khác. Thí dụ: - Thép là hợp kim của Fe với C và một số nguyên tố khac. - Đuyra là hợp kim của nhôm với đồng, mangan, magie, silic. Hoạt động 2 v Hs trả lời các câu hỏi sau: - Vì sao hợp kim dẫn điện và nhiệt kém các kim loại thành phần? - Vì sao các hợp kim cứng hơn các kim loại thành phần? - Vì sao hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn các kim loại thành phần? II. Tính chất Tính chất của hợp kim phụ thuộc vào thành phần các đơn chất tham gia cấu tạo mạng tinh thể hợp kim. v Tính chất hoá học: Tương tự tính chất của các đơn chất tham gia vào hợp kim. Thí dụ: Hợp kim Cu-Zn - Tác dụng với dung dịch NaOH: Chỉ có Zn phản ứng Zn + 2NaOH ® Na2ZnO2 + H2 - Tác dụng với dung dịch H2SO4 đặc, nóng: Cả 2 đều phản ứng Cu + 2H2SO4 ® CuSO4 + SO2 + 2H2O Zn + 2H2SO4 ® ZnSO4 + SO2 + 2H2O v Tính chất vật lí, tính chất cơ học: Khác nhiều so với tính chất của các đơn chất. Thí dụ: - Hợp kim không bị ăn mòn: Fe-Cr-Ni (thép inoc), - Hợp kim siêu cứng: W-Co, Co-Cr-W-Fe, - Hợp kim có nhiệt độ nóng chảy thấp: Sn-Pb (thiếc hàn, tnc = 2100C, - Hợp kim nhẹ, cứng và bền: Al-Si, Al-Cu-Mn-Mg. Hoạt động 3 v HS nghiên cứu SGK và tìm những thí dụ thực tế về ứng dụng của hợp kim. v GV bổ sung thêm một số ứng dụng khác của các hợp kim. III. Ứng dụng: - Những hợp kim nhẹ, bền chịu được nhiệt độ cao và áp suất cao dùng để chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay, ô tô, - Những hợp kim có tính bền hoá học và cơ học cao dùng để chế tạo các thiết bị trong ngành dầu mỏ và công nghiệp hoá chất. - Những hợp kim không gỉ dùng để chế tạo các dụng cụ y tế, dụng cụ làm bếp, - Hợp kim của vàng với Ag, Cu (vàng tây) đẹp và cứng dùng để chế tạo đồ trang sức và trước đây ở một số nước còn dùng để đúc tiền. * Thông tin bổ sung 1. Về thành phần của một số hợp kim - Thép không gỉ (gồm Fe, C, Cr, Ni). - Đuyra là hợp kim của nhôm (gồm 8% - 12%Cu), cứng hơn vàng, dùng để đúc tiền, làm đồ trang sức, ngòi bút máy, - Hợp kim Pb-Sn (gồm 80%Pb và 20%Sn) cứng hơn Pb nhiều, dùng đúc chữ in. - Hợp kim của Hg gọi là hỗn hống. - Đồng thau (gồm Cu và Zn). - Đồng thiếc (gồm Cu, Zn và Sn). - Đồng bạch (gồm Cu; 20-30%Ni và lượng nhỏ sắt và mangan) 2. Về ứng dụng của hợp kim - Có những hợp kim trơ với axit, bazơ và các hoá chất khác dùng chế tạo các máy móc, thiết bị dùng trong nhà máy sản xuất hoá chất. - Có hợp kim chịu nhiệt cao, chịu ma sát mạnh dùng làm ống xả trong động cơ phản lực. - Có hợp kim có nhiệt độ nóng chảy rất thấp dùng để chế tạo dàn ống chữa cháy tự động. Trong các kho hàng hoá, khi có cháy, nhiệt độ tăng làm hợp kim nóng chảy và nước phun qua những lỗ được hàn bằng hợp kim này. 4. Củng cố: nêu khái niệm về hợp kim, tính chất và ứng dụng của hợp kim. 5. Dặn dò: làm các bài tập SGK. Xem trước bài ĐIỀU CHẾ KIM LOẠI Tuần 15 Tiết 2 Tiết PPCT: 44 Bài 20: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI I. Mục tiêu: 1. Trình bày được: - Các khái niệm: sự ăn mòn kim loại, ăn mòn hóa học, ăn mòn điện hóa học. - Điều kiện xảy ra sự ăn mòn kim loại. - Các biện pháp bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn. 2. Phân biệt được ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học ở một số hiện tượng thực tế. 3. Biết cách sử dụng và bảo quản hợp lí một số đồ dùng bằng kim loại và hợp kim dựa vào những đặc tính của chúng. II. Chuẩn bị: hình 5.5; 5.6 SGK III. Tiến trình dạy học 1. Ổn định lớp: 2. Kiểm tra bài cũ: Tính chất vật lí chung của kim loại biến đổi như thế nào khi chuyển thành hợp kim? 3. Bài mới: Hoạt động của GV – HS Nội dung Hoạt động 1 v GV nêu câu hỏi: Vì sao kim loại hay hợp kim dễ bị ăn mòn ? Bản chất của ăn mòn kim loại là gì ? v GV gợi ý để HS tự nêu ra khái niệm sự ăn mòn kim loại và bản chất của sự ăn mòn kim loại. I. Khái niệm: Sự ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh. Hệ quả: Kim loại bị oxi hoá thành ion dương M → Mn+ + ne Hoạt động 2 v GV nêu khái niệm về sự ăn mòn hoá học và lấy thí dụ minh hoạ. II. Các dạng ăn mòn 1. Ăn mòn hoá học: Thí dụ: - Thanh sắt trong nhà máy sản xuất khí Cl2 - Các thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong ð Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường. Hoạt động 3 v GV treo bảng phụ hình biểu diễn thí nghiệm ăn mòn điện hoá và yêu cầu HS nghiên cứu thí nghiệm về sự ăn mòn điện hoá. v GV yêu cầu HS nêu các hiện tượng và giải thích các hiện tượng đó. 2. Ăn mòn điện hoá a) Khái niệm v Thí nghiệm: (SGK) v Hiện tượng: - Kim điện kế quay ð chứng tỏ có dòng điện chạy qua. - Thanh Zn bị mòn dần. - Bọt khí H2 thoát ra cả ở thanh Cu. v Giải thích: - Điện cực âm (anot); Zn bị ăn mòn theo phản ứng: Zn → Zn2+ + 2e Ion Zn2+ đi vào dung dịch, các electron theo dây dẫn sang điện cực Cu. - Điện cực dương (catot): ion H+ của dung dịch H2SO4 nhận electron biến thành nguyên tử H rồi thành phân tử H2 thoát ra. 2H+ + 2e → H2 ð Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi hoá – khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương. Hoạt động 4 v GV treo bảng phụ về sự ăn mòn điện hoá học của hợp kim sắt. v GV dẫn dắt HS xét cơ chế của quá trình gỉ sắt trong không khí ẩm. b) Ăn mòn điện hoá học hợp kim sắt trong không khí ẩm Thí dụ: Sự ăn mòn gang trong không khí ẩm. - Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang luôn có một lớp nước rất mỏng đã hoà tan O2 và khí CO2, tạo thành dung dịch chất điện li. - Gang có thành phần chính là Fe và C cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số các pin nhỏ mà sắt là anot và cacbon là catot. Tại anot: Fe → Fe2+ + 2e Các electron được giải phóng chuyển dịch đến catot. Tại catot: O2 + 2H2O + 4e → 4OH- Ion Fe2+ tan vào dung dịch chất điện li có hoà tan khí O2, Tại đây, ion Fe2+ tiếp tục bị oxi hoá, dưới tác dụng của ion OH- tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe2O3.nH2O. Hoạt động 5 v GV ?: Từ thí nghiệm về quá trình ăn mòn điện hoá học, em hãy cho biết các điều kiện để quá trình ăn mòn điện hoá xảy ra ? v GV lưu ý HS là quá trình ăn mòn điện hoá chỉ xảy ra khi thoã mãn đồng thời cả 3 điều kiện trên, nếu thiếu 1 trong 3 điều kiện trên thì quá trình ăn mòn điện hoá sẽ không xảy ra. c) Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hoá học v Các điện cực phải khác nhau về bản chất. Cặp KL – KL; KL – PK; KL – Hợp chất hoá học v Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qu dây dẫn. v Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li. Hoạt động 6 v GV giới thiệu nguyên tắc của phương pháp bảo vệ bề mặt. v HS lấy thí dụ về các đồ dùng làm bằng kim loại được bảo vệ bằng phương pháp bề mặt. III. Chống ăn mòn kim loại 1. Phương pháp bảo vệ bề mặt Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ mặt ngoài những đồ vật bằng kim loại như bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men, Ví dụ: Sắt tây là sắt được tráng thiếc, tôn là sắt được tráng kẽm. Các đồ vật làm bằng sắt được mạ niken hay crom. v GV giới thiệu nguyên tắc của phương pháp điện hoá. v GV ?: Tính khoa học của phương pháp điện hoá là gì? 2. Phương pháp điện hoá Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn để tạo thành pin điện hoá và kim loại hoạt động hơn sẽ bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ. Ví dụ: Bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép bằng cách gán vào mặt ngoài của vỏ tàu (phần chìm dưới nước) những khối Zn, kết quả là Zn bị nước biển ăn mòn thay cho thép. 4. Củng cố Câu 1. Ăn mòn kim loại là gì ? Có mấy dạng ăn mòn kim loại ? Dạng nào xảy ra phổ biến hơn ? Câu 2. Một dây phơi quần áo một một đoạn dây đồng nối với một đoạn dây thép. Hiện tượng nào sau đây xảy ra ở chổ nối 2 đoạn dây khi để lâu ngày ? A. Sắt bị ăn mòn. B. Đồng bị ăn mòn C. Sắt và đồng đều bị ăn mòn. D. Sắt và đồng đều không bị ăn mòn. Câu 3. Sắt tây là sắt tráng thiếc. Nếu lớp thiếc bị xước sâu tới lớp sắt thì kim loại bị ăn mòn trước là A. thiếc B. sắt C. cả hai đều bị ăn mòn như nhau. D. không kim loại bị ăn mòn. 5. Dặn dò: Ôn tập học kì 1