Hướng dẫn giải bài tập SGK Hoá học lớp 12 bài 20: Sự ăn mòn kim loại

Bài 1 (trang 95 SGK Hóa 12): Ăn mòn kim loại là gì? Có mấy dạng ăn mòn kim loại? Dạng nào xảy ra phổ biến hơn?

Giải:

Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh. Đó là một quá trình hóa học hoặc quá trình điện hóa trong đó kim loại bị oxi hóa thành ion dương.

M → Mⁿ⁺ + ne.

Có hai dạng ăn mòn kim loại: Ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa.

Trong hai dạng ăn mòn trên thì ăn mòn điện hóa xảy ra phổ biến hơn.

Bài 2 (trang 95 SGK Hóa 12): Hãy nêu cơ chế của sự ăn mòn điện hóa?

Giải:

Lấy sự ăn mòn sắt làm thí dụ:

- Trong không khí ẩm, trên bề mặt của lớp sắt luôn có một lớp nước rất mỏng đã hòa tan O₂ và CO₂ trong khí quyển tạo thành một dung dịch chất điện li.

- Sắt và các tạp chất (chủ yếu là cacbon) cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số pin rất nhỏ mà sắt là cực âm và cacbon là cực dương.

- Tại cực âm: sắt bị oxi hóa thành ion Fe(2⁺): Fe → Fe²⁺ + 2e

Các electron được giải phóng chuyển dịch đến cực dương.

-Tại vùng cực dương: O₂ hòa tan trong nước bị khử thành ion hiđroxit.

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^-

Các ion Fe²⁺ di chuyển từ vùng anot qua dung dịch điện li yếu đến vùng catot và kết hợp với ion OH^- để tạo thành sắt (II) hiđroxit. Sắt (II) hiđroxit tiếp tục bị oxi hóa bởi oxi của không khí thành sắt (III) hiđroxit.

Chất này bị phân hủy thành sắt II oxit.

Bài 3 (trang 95 SGK Hóa 12): Nêu tác hại của sự ăn mòn kim loại và cách chống ăn mòn kim loại?

Giải:

Tác hại của ăn mòn kim loại:

- Phá hủy kim loại, kim loại bị mất dần các tính chất quý

- Thiệt hại về mặt kinh tế : phải thay thế nhiều chi tiết, thiết bị máy móc bị ăn mòn.

+ Cách chóng ăn mòn kim loại:

- Cách li kim loại với môi trường: dùng các chất bền vững với môt trường phủ trên bề mặt kim loại như bôi dầu, mỡ, tráng men, ...

- Dùng phương pháp điện hóa: nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn tạo thành pin điện hóa. Kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn, kim loại còn lại được bảo vệ.

Bài 4 (trang 95 SGK Hóa 12): Trong hai trường hợp sau đây, trường hợp nào vỏ tàu được bảo vệ?

- Vỏ tàu thép được nối với thanh kẽm.

- Vỏ tàu thép được nối với thanh đồng.

Giải:

Vỏ tàu thép (Fe) được nối với thanh Zn thì vỏ tàu được bảo vệ vì tính khử Zn > Fe. Fe-Zn tạo thành cặp pin điện hóa trong đó Zn bị ăn mòn còn lại Fe được bảo vệ.

Bài 5 (trang 95 SGK Hóa 12): Cho lá Fe kim loại vào:

a. Dung dịch H₂SO₄ loãng

b. Dung dịch H₂SO₄ loãng có một lượng nhỏ CuSO₄. Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết phương trình phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp.

Giải:

a. Cho lá sắt vào dung dịch H₂SO₄ loãng, ban đầu có phản ứng

Fe + H₂SO₄ → FeSO₄ + H₂

Xuất hiện bọt khí hidro, sau một thời gian bọt khí H₂ sinh ra bám trên mặt thanh sắt sẽ ngăn cản không cho thanh sắt tiếp xúc với dung dịch H₂SO₄. Phản ứng dừng lại

b. Cho một lượng nhỏ dung dịch CuSO₄ có phản ứng

CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu ↓

Cu sinh ra bám trên bề mặt thanh sắt hình thành cặp pin điện hóa Fe-Cu. Lúc này xảy ra quá trình ăn mòn điện hóa trong dung dịch H₂SO₄ loãng

Tính khử : Fe mạnh hơn Cu nên Fe đóng vai trò là cực âm. Cu đóng vai trò là cực dương

Tại cực âm: Fe - 2e → Fe²⁺

Tại cực dương: 2H⁺ + 2e → H₂

Như vậy ta thấy bọt khí H₂ thoát ra ở cực Cu, không ngăn cản Fe phản ứng với H₂SO₄ nên phản ứng xảy ra mãnh liệt hơn, bọt khí H₂ thoát ra nhiều hơn.

Bài 6 (trang 95 SGK Hóa 12): 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 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.

Giải:

Đáp án A.

Do tinh khử của Fe > Cu. Fe-Cu tạo thành một cặp pin điện hóa trong đó Fe bị ăn mòn trước. 

------------------------------------