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

Hãy quan sát những hình ảnh sau đâyĐường ống dẫn nước bị phá hủyDây cáp bị rỉ sétVỎ TÀU THỦY BỊ HƯ HỎNG SAU MỘT THỜI GIAN ĐI TRÊN BIỂNCÁP CẦU TREO CŨNG BỊ HƯ HỎNG NẶNG - Lượng sắt, thép bị gỉ chiếm gần ¼ lượng được sản xuất ra- Cø 1 gi©y qua ®i kho¶ng trªn hai tÊn thÐp trªn ph¹m vi toµn cÇu ®· biÕn thµnh rØ.Hằng năm khoảng 10% kim loại khai thác được bị ăn mòn, không sử dụng được	 Quá trình ăn mòn không chỉ gây tổn thất về kinh tế mà còn còn gây ô nhiễm môi trường do các sản phẩm ăn mòn hoặc các vật liệu bảo vệ bị phá hủy và rửa trôi theo mưa, bị hòa tan và ngấm vào đất, nước v.v , gây tác hại đến môi trường sinh thái và sức khỏe con người. 	Không chỉ như vậy, sự ăn mòn hay suy giảm vật liệu còn dẫn đến sự hỏng hóc, nứt gẫy chi tiết thiết bị, nhẹ thì làm cho sản xuất phải ngừng trệ để sửa chữa, thay thế; trầm trọng thì gây nên những sự cố/tai nạn thảm khốc, gây tổn hao về người và của.Nguyên nhân do đâu?Con người chúng ta phải làm gì?Tác hại? Mối nguy hiểm?ĂN MÒN KIM LOẠII. KHÁI NIỆM:Khái niệm:Ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh.Bản chất: là các quá trình oxi hóa khử, nguyên tử kim loại bị oxi hóa thành ion kim loại M Mn+ + ne (n = 1;2;3 e ) BÀI 20 : SỰ ĂN MÒN KIM LOẠIII. CÁC DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI:Có 2 dạng ăn mòn kim loại:Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa họcCó mấy dạng ăn mòn kim loại?Hãy quan sát những đồ dùng, thiết bị sau, cho biết tại sao chúng bị ăn mòn?Ăn mòn hóa học:VD: Kiềng sắt, vỏ bếp than tổ ong làm bằng sắt khi đun nấu ở nhiệt độ cao gặp oxi trong không khí xảy ra các phản ứng hóa học 3Fe + 2O2 Fe3O4 (chất khử) (chất oxi hóa) Kiểu ăn mòn hóa học Vậy thế nào là ăn mòn hóa học? Ăn mòn hóa học: a. Khái niệm: 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 b. Bản chất : là quá trình oxi hóa khử. c. Chú ý: Nhiệt độ càng cao, kim loại bị ăn mòn càng nhanh.2. Ăn mòn điện hóa họca. Khái niệm:* Thí nghiệm : về ăn mòn điện hóaHãy quan sát và nêu hiện tượng của thí nghiệm sau đây?Thí nghiệm 1:Cho lá kẽm và đồng vào dd H2SO4 loãngThí nghiệm 2: Nối 2 thanh kim loại bằng sợi dây dẫn dd H2SO4- Lá Zn bị hoà tan chậm Bọt khí H2 thoát ra trên bề mặt lá Zn - Lá Zn bị ăn mòn nhanh- Kim điện kế bị lệch- Bọt khí thoát ra nhanh hơn trên bề mặt lá Cu.=>Zn bị ăn mòn hoá học=>Zn bị ăn mòn điện hoá học- Kim vôn kế lệch Có dòng điện đi qua dây dẫn- Cực âm (lá Zn): Zn Zn2+ + 2e. Các e di chuyển từ lá Zn sang lá Cu qua dây dẫn, tạo ra dòng điện 1 chiều. - Cực dương (lá Cu): 2H+ + 2e H2. Vì vậy tại lá Cu sủi bọt khí-Phản ứng chung: Zn + 2H+ Zn2+ + H2 Tạo pin điện hóa Zn – Cu.Giải thích hiện tượng xảy ra trong thí nghiệm 2 ?* Giải thích:2. Ăn mòn điện hóa học:a. Khái niệm: Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi- khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng e chuyển dời từ cực âm đến cực dương.Thế nào là ăn mòn điện hóa?Ăn mòn hóa họcĂn mòn điện hóa họcGiống nhauĐều là quá trình oxi hóa khử, trong đó kim loại chuyển hóa thành ion dươngKhác nhauKhông phát sinh dòng điệnPhát sinh dòng điệnHãy so sánh sự giống và khác nhau giữa ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa?II. CÁC DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI:b. ¡n mßn ®iÖn ho¸ häc hîp kim cña s¾t trong kh«ng khÝ Èm: b. Cơ chế ăn mòn điện hóa học hợp kim của sắt trong không khí ẩm:Cơ chế:	 Fe là cực âm: Fe Fe2+ + 2e (Fe bị oxi hoá) Fe2+ Fe3+ + e C là cực dương: O2 + 2H2O + 4e 4OH-Sau đó: Fe2+ ,Fe3+ tan vào dung dịch chất điện li có hoà tan O2 và tiếp tục bị oxi hoá, dưới tác dụng của OH- tạo ra gỉ sắt: Fe2O3.nH2OII. CÁC DẠNG ĂN MÒN KIM LOẠI:2.Ăn mòn điện hóa học:c. Điều kiện: - Điều kiện 1: Các điện cực có bản chất khác nhau:	 + Hai kim loại khác nhau	 + Kim loại – phi kim-Điều kiện 2: _Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn.-Điều kiện 3:_Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.Điều kiện nào xảy ra ăn mòn điện hóa học?Cứ 1 giây qua đi, khoảng 2 tấn thép trên toàn cầu đã biến thành gỉ1.Phương pháp bảo vệ bề mặt :	Phủ lên bề mặt kim loại một lớp bền vững với môi trường có cấu tạo đặc khít không cho không khí, hơi nước thấm qua : sơn, mạ, tráng men III.CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI : Tráng menMạ kẽmSắt tráng thiếc (sắt tây)S¬nBôi dầu mỡPhủ sơn chống gỉ	Ví dụ: Để bảo vệ tàu biển làm bằng thép,người ta gắn vào bề mặt vỏ tàu (phần chìm dưới nước)những tấm kẽm tạo nên pin điện hóa, Zn bị ăn mòn2.Phương pháp điện hóa :nối với kim loại cần bảo vệ một kim loại có tính khử mạnh hơn.Chế tạo hợp kim ít bị ăn mòn inox(Ni, Cr, Mn, Cu)Bồn rửa làm bằng hợp kim inoxHợp kim chống ăn mòn Rửa sạch , lau khô sau khi sử dụngBIỆT ĐỘI CỨU HỎALuật chơi – Cách chơiCó mội ngôi nhà trong thành phố bị cháy. Hãy dập tắt đám cháy bằng cách chọn các hình ảnh tương ứng với các bước cứu hỏa và vượt qua các câu hỏi được đưa ra.Câu 1:Trường hợp nào sau đây xảy ra sự ăn mòn điện hóa?Gang, thép để lâu trong không khí ẩm. Nhúng lá Zn nguyên chất vào dung dịch H2SO4 loãngSắt tác dụng với clo.Natri cháy trong không khí .	A. Gang, thép để lâu trong không khí ẩm.Câu 2: Sắt tây là sắt tráng thiếc. Nếu lớp thiếc bị xước sâu tới lớp sắt thì kim loại bị ăn mòn trước là: A. Không kim loại nào bị ăn mòn B. Cả hai đều bị ăn mòn như nhau C. Thiếc bị ăn mòn. D. Sắt bị ăn mòn.D. Sắt bị ăn mòn.Câu 3:Trong hiện tượng ăn mòn điện hóa học xảy ra?Sự oxi hóa ở cực âm Sự khử ở cực âm Sự oxi hóa ở cực dươngSự oxi hóa và sự khử ở cực dươngA. Sự oxi hóa ở cực âmCâu 4:Một dây phơi quần áo gồm một đoạn dây đồng nối với một đoạn dây thép. Hiện tượng nào đây xảy ra ở chỗ nối hai đoạn dây khi để lâu ngày?Sắt bị ăn mòn.Đồng bị ăn mòn.Sắt và đồng đều bị ăn mòn.Sắt và đồng đều không bị ăn mòn.A. Sắt bị ăn mòn.Câu 5:Trong hai trường hợp sau đây, trường hợp nào vỏ tàu được bảo vệ? Giải thích. Vỏ tàu bằng thép nối với thanh kẽm.Vỏ tàu bằng thép nối với thanh đồng. Vỏ tàu bằng thép nối với thanh kẽm. Vì kẽm là kim loại hoạt động hóa học mạnh hơn sắt nên kẽm sẽ đóng vai trò là cực âm, sẽ bị ăn mòn.Ngâm trong dung dịch HgSO4.DNgâm trong dung dịch HCl.ANgâm trong dung dịch H2SO4 loãngBNgâm trong dung dịch H2SO4 loãng có nhỏ thêm vài giọt dung dịch CuSO4CCâu 4: Đinh sắt bị ăn mòn nhanh nhất trong trường hợp nào sau đây?Ăn mòn điện hóa, nhôm bị ăn mòn trướcNhôm và đồng đều không bị ăn mònĂn mòn hóa học, nhôm và đồng đều bị ăn mònCâu 5: Một sợi dây phơi quần áo gồm một đoạn dây nhôm nối với một đoạn dây đồng. Hiện tượng chủ yếu nào xảy ra ở chổ nối hai đoạn dây khi để ngoài trời lâu ngày ?ACDBAĂn mòn điện hóa, đồng bị ăn mòn trướcĂn mòn điện hóa, nhôm bị ăn mòn trướcCả hai đều không bị ăn mònDThiếc ( Sn)ASắt ( Fe)BCả hai đều bị ăn mòn như nhauCCâu 6: Sắt tây là sắt tráng thiếc (Sn). Nếu lớp thiếc bị xước sâu tới lớp sắt bên trong thì kim loại bị ăn mòn trước làSắt ( Fe)BCâu 7: Chất nào sau đây trong khí quyển không gây ra sự ăn mòn kim loại?C. H2OA. O2B. CO2D. N2CỦNG CỐĂNMÒN KIM LOẠIĂN MÒN HÓA HỌCĂN MÒN ĐIỆN HÓAKim loại nhường e trực tiếp cho chất oxi hóa trong môi trườngKhông phát sinh dòng điệnKim loại không nguyên chất hay hợp kim tiếp xúc với dd chất điện liPhát sinh dòng e di chuyển từ cực âm đến cực dươngHình thành pin điên hóa trong đó kim loại có tính khử mạnh hơn là cực âm ( anot) và bị ăn mònKim loại bị oxi hóa ion dương kim loại M Mn+ + neSo sánh : ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa- Kim loại nhường electron trực tiếp đến các chất trong môi trường- Không phát sinh dòng điện- Electron di chuyển từ cực âm sang cực dương.- Phát sinh dòng điệnGiống : Đều là các quá trình oxi hoá- khửCỦNG CỐKhác nhau: