Giải bài tập SGK Hóa 12 Nâng cao Bài 23: Sự ăn mòn kim loại

Bản chất của ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học có gì giống và khác nhau?

Phương pháp giải

Để trả lời câu hỏi trên cần nắm rõ bản chất của ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học, từ đó tìm ra điểm giống và khác nhau giữa 2 loại này.

Hướng dẫn giải

Sự giống và khác nhau giữa ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học:

- Giống nhau: Đều là sự phá hủy kim loại do phản ứng oxi hóa - khử.

- Khác nhau:

• Ăn mòn háa học do phản ứng trực tiếp, electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.
• Ăn mòn điện hóa do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng điện.

Câu nào đúng trong các câu sau:

Trong ăn mòn điện hóa học, xảy ra:

A. Sự oxi hóa ở cực dương.

B. Sự khử ở cực âm.

C. Sự oxi hóa ở cực dương và sự khử ở cực âm.

D. Sự oxi hóa ở cực âm và sự khử ở cực dương.

Phương pháp giải

Để chọn đáp án đúng cần ghi nhớ: Trong ăn mòn điện hóa học, xảy ra sự oxi hóa ở cực âm và sự khử ở cực dương.

Hướng dẫn giải

Trong ăn mòn điện hóa học, xảy ra sự oxi hóa ở cực âm và sự khử ở cực dương.

⇒ Đáp án D.

Trong các trường hợp sau, trường hợp kim loại bị ăn mòn điện hóa học là:

A. Kim loại Zn trong dung dịch HCl.

B. Thép cacbon để trong không khí ẩm.

C. Đốt dây Fe trong khí O₂.

D. Kim loại đồng trong dung dịch HNO₃ loãng.

Phương pháp giải

Để lựa chọn đáp án phù hợp cần nắm rõ bản chất của kim loại bị ăn mòn điện hóa học để lựa chọn kim loại phù hợp trong các kim loại đã cho.

Hướng dẫn giải

Trường hợp kim loại bị ăn mòn điện hóa học là thép cacbon để trong không khí ẩm.

⇒ Đáp án B.

Một sợi dây phơi quần áo bằng đồng được nối tiếp với một đoạn dây nhôm. Hãy cho biết có hiện tượng gì xảy ra ở chỗ nối của hai kim loại. Giải thích và đưa ra nhận xét.

Phương pháp giải

Để giải thích cho hiện tượng trên cần xác định kim loại đóng vai trò cực âm và cực dương, đủ điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa hay không.

Hướng dẫn giải

Sau một thời gian để trong không khí sợi đây bị đứt ở chỗ nối bên nhôm do nhôm bị ăn mòn điện hóa và đứt ra:

• Al đóng vai trò là cực âm: Al → Al³⁺ + 3e
• Cu đóng vai trò là cực dương: 2H₂O + O₂ + 4e → 4OH^-

Kết quả là nhôm bị ăn mòn và đứt ra.

Có những vật bằng sắt được tráng thiếc hoặc tráng kẽm.

a. Giải thích tại sao thiếc và kẽm có thể bảo vệ được kim loại sắt.

b. Nếu trên bề mặt của vật đó có những vết sây sát sâu tới lớp sắt bên trong.

Hãy cho biết:

- Có hiện tượng gì xảy ra khi để những vật đó trong không khí ẩm.

- Trình bày cơ chế ăn mòn đối với những vật trên.

Phương pháp giải

a) Cần ghi nhớ để bảo vệ một kim loại khỏi tác động của môi trường cần cách li kim loại đó với môi trường.

b) Cần ghi nhớ khi sắt tiếp xúc với không khí ẩm sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hoá.

Hướng dẫn giải

Câu a

Sn, Zn cách li Fe với môi trường nên bảo vệ được Fe.

Câu b

Khi có những vết sây sát đến lớp sắt phía trong và để những vật đó trong không khí ẩm sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hoá. Ở những chỗ sâu sát trên vật tráng thiếc (Sn) xuất hiện vật rắn màu nâu đỏ (gỉ sắt). Trên vật tráng kẽm (Zn) xuất hiện chất rắn dưới dạng bột màu trắng (hợp chất của kẽm).

Cơ chế xảy ra ăn mòn:

- Vật bằng sắt tráng thiếc:

• Cực âm là Fe:   Fe → Fe²⁺ + 2e sau đó  Fe²⁺ → Fe³⁺ + e
• Cực dương là Sn: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^-

Sau đó:

Fe²⁺ + 2OH^- → Fe(OH)₂

Fe³⁺ + 3OH^- → Fe(OH)₃

Fe(OH)₂, Fe(OH)₃ → Fe₂O₃.nH₂O (gỉ sắt)

⇒ Sắt bị ăn mòn điện hóa.

- Vật bằng sắt tráng kẽm:

• Cực âm là Zn: Zn → Zn²⁺ + 2e
• Cực dương là Fe: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH^-

⇒ Kết quả là Zn bị ăn mòn, Fe được bảo vệ.