Bài giảng Bài 23: Sự ăn mòn kim loại

CHÀO MỪNG QUÝ THẦY CÔ ĐẾN DỰ TIẾT DẠY TỐT ỨNG DỤNG CNTT!GV: VÕ PHẠM NHẬT TÚ ĐƯỜNG ỐNG DẪN DẦU ĐẶT TRONG LÒNG ĐẤT SAU MỘT THỜI GIAN CẦN PHẢI SỬA CHỮATÀU ĐÁNH CÁ BỊ HƯ HỎNG SAU MỘT THỜI GIAN ĐI TRÊN BIỂNCÁP CẦU TREO CŨNG BỊ HƯ HỎNG NẶNG  ĐƯỜNG ỐNG DẪN KHÍ BỊ HỎNG KHÔNG THỂ PHỤC HỒI ĐƯỢC TẤM KẼM GẮN VÀO VỎ TÀU SAU MỘT THỜI GIAN CẦN PHẢI THAYVà một số thiết bị khác Các thiết bị vừa xem làm bằng vật liệu gì? Và nguyên nhân do đâu?Bài 23: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠII.KHÁI NIỆM.Các em xem lại một số hình ảnh vừa rồiVậy ăn mòn kim loại là gì?Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.M → Mn+ + neVậy kim loại khi bị ăn mòn sẽ mất đi một số tính chất quí báu của nó như: tính ánh kim, tính dẫn điện , tính dẫn nhiệt II.PHÂN LOẠI:Dựa vào cơ chế của sự ăn mòn người ta phân ra các kiểu ăn mòn sau:- Ăn mòn hoá học- Ăn mòn điện hoá- Ăn mòn sinh học- Ăn mòn cơ học 1. Ăn mòn hoá học a.Khái niệm:Trong thực tế sự ăn mòn hoá học thường xảy ra ở đâu?VD1: Al + O2 → Al2O3 Xác định số oxi hoá , chất oxi hoá ,chất khử?Cân bằng phương trình.00+3-243VD2: Fe + H2O → Fe3O4 + H2443+10+8/30 b.Đặc điểm:-Nhiệt độ càng cao tốc độ ăn mòn càng nhanh.Là quá trình oxi hoá khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường .t02-Không sinh ra dòng điện2. Ăn mòn điện hoá a.Thí nghiệm1:b.Hiện tượng thí nghiệm 1:Lá Zn bị ăn mònCó khí thoát ra ở thanh Zn Lá Zn bị ăn mòn theo kiểu ăn mòn nào?2. Ăn mòn điện hoá b.Thí nghiệm 2:Thời điểm ban đầu.Sau một thời gian thí nghiệm.-+-+ob.Hiện tượng thí nghiệm 2:Lá Zn bị ăn mònCó khí thoát ra nhiều và ở cả thanh Zn và thanh CuKim vôn kế bị lệch c.Giải thích:Khi nối thanh Cu với thanh Zn bằng một dây dẫn thì ta đã tạo được một Pin điện hoá.Cực (-)Cực (+)Zn → Zn2+ + 2e2H+ + 2e → H2Phương trình tổng quát: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2Từ những vấn đề trên hãy nêu khái niệm ăn mòn điện hoá là gì?d.Khái niệm:Cực (-)Cực (+)Zn → Zn2+ + 2e2H+ + 2e → H2Phương trình tổng quát: Zn + 2H+ → Zn2+ + H2- Là quá trình oxi hoá - khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dd chất điện li và tạo dòng electron chuyển từ cực âm sang cực dương. e. Đặc điểm :- Là quá trình oxi hoá khử xảy ra ngay trên bề mặt điện cực- Có phát sinh dòng điệnCác em lưu ý Ăn mòn hoá học Ăn mòn điện hoá Là quá trình oxi hoá khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường .- Là quá trình oxi hoá - khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dd chất điện li và tạo dòng electron chuyển từ cực âm sang cực dương. -Không sinh ra dòng điện- Có sinh ra dòng điệnMột vật A khi nào ta khẳng định nó bị ăn mòn điện hoá?e. Điều kiện xảy ra ăn mòn điện hoá.chú ý cả 3đkChất không điện liChất điện li-Các điện cực phải khác nhau-Các điện cực phải tiếp xúc nhau.-Các điện cực phải cùng tiếp xúc với dd chất điện liBài tập củng cố.Câu 1.Trong ăn mòn điện hoá xảy ra :A.Sự oxi hoá ở cực dương .B.Sự khử ở cực âmC.Sự oxi hoá ở cực dương và sự khử ở cực âmD.Sự oxi hoá ở cực âm và sự khử ở cực dương.D.Sự oxi hoá ở cực âm và sự khử ở cực dương.Câu 2.Trong các trường hợp sau trường hợp nào ăn mòn hoá học ?1. Kim loại Zn trong dd HCl 2. Fe có lẫn Cu để trong không khí ẩm. 3. Đốt dây Fe trong khí oxi 4. Kim loại Cu trong dd HNO3 loãngA.1,2,3B.2,3,4C.1,3,4D.1,2,3C.1,3,4Câu 3.Một sợi dây phơi quần áo bằng Cu bị đứt ta lấy một dây Al nối với dây Cu .Hỏi sau một thời gian có hiện tượng gì xảy ra ở chỗ nối hai kim loại?Giải thích vì sao? Câu 4. Để bảo vệ một vật băng Fe người ta tráng một lớp thiếc bên ngoài (sắt tây).a.Hãy giải thích việc làm trên?b.Nếu vật đó bị sây sát sâu tới lớp Fe bên trong thì sẽ có hiện tượng gì xảy ra khi đặt vật trong không khí ẩm ?Gắn những miếng nhôm vào những cột sắt của dầm cầu , những cột sắt này trở nên bền bỉ . Hãy giải thích vì sao ? G¾n c¸c tÊm kÏm vµo phÝa ngoµi vá tµu biÓn b»ng thÐp (phÇn ch×m trong n­íc biÓn).Cã 2 èng nghiÖm ®Òu chøa dung dÞch H2SO4 lo·ng. Cho thªm vµo mçi èng nghiÖm mét viªn Zn; sau ®ã nhá thªm vµi giät dung dÞch CuSO4 vµo mét èng nghiÖmSo s¸nh hiÖn t­îng x¶y ra ë hai èng nghiÖm vµ gi¶i thÝch.®¸p ¸n:èng 1: Zn + H2SO4èng 2:Zn + H2SO4 + CuSO4HiÖn t­îng:ë c¶ hai èng,viªn kÏm tan dÇn, vµ cã khÝ H2 tho¸t ra ë èng 2 khÝ H2 tho¸t ra m·nh liÖt h¬n.Gi¶i thÝch: ë èng thø 2 cã sù t¹o thµnh pin ®iÖn ho¸ Zn-Cu. Do Zn (cùc ©m) bÞ ¨n mßn nhanh h¬n. kim ñieän keá quay, khí thoaùt ra treân beà maët ñoàng, keõm tanZn laø cöïc aâm Zn  Zn2+ + 2e e di chuyeån qua ñoàngCu laø cöïc döông 2H+ + 2e  H2Pttq Zn + H2SO4  ZnSO4 + H21.AÊn moøn hoùa hoïc:nhuùng thanh keõm trong dung dòch H2SO4 loaõng:.khí thoaùt ra treân beà maët keõm, keõm tan. Zn  Zn2+ + 2e 2H+ + 2e  H2Zn + H2SO4  ZnSO4 + H2Quaù trình oxi hoùa khöû xaûy ra tröïc tieáp giöõa Zn vaø H+ neân khoâng phaùt sinh doøng ñieänQuaù trình aên moøn chaäm vì boït khí H2 (vaø lôùp ñieän tích keùp Zn2+ ) baùm ôû beà maët Zn laøm caûn trôû söï tieáp xuùc H+ vaø Zn2.AÊn moøn ñieän hoùa :. nhuùng thanh keõm noái vôùi thanh ñoàng qua moät ñieän keá trong dung dòch H2SO4 loaõng:.Quaù trình oxi hoùa khöû xaûy ra treân beà maët ñieän cöïc, coù söï di chuyeån e töø keõm qua ñoàng phaùt sinh doøng ñieänQuaù trình aên moøn nhanh vì H+ nhaän e treân beà maët Cu vaø khoâng bò caûn trôû bôûi lôùp ñieän tích keùp Zn2+ ôû beà maët Zn .Thí nghieämHieän töôïngNhaän xeùtCô cheáñieàu kieän AÊN MOØN ÑIEÄN HOÙAAÊN MOØN HOÙA HOÏCKim loaïi tieáp xuùc vôùi chaát khí hôi nöôùc ôû nhieät ñoä caoThí duï quaù trình phaù huûy kim loaïi hoaëc hôïp kim baèng chaát khí ( Cl2 ,O2...) hôi nöôùc ôû nhieät ñoä cao2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2baûn chaát Khoâng taïo neân doøng ñieänAên moøn chaäm hôn. Laø quaù trình oxi hoùa khöûÑaëc ñieåm Ñieàu kieän AÊN MOØN ÑIEÄN HOÙAAÊN MOØN HOÙA HOÏCKim loaïi tieáp xuùc vôùi chaát khí hôi nöôùc ôû nhieät ñoä caoThí duï quaù trình phaù huûy kim loaïi hoaëc hôïp kim baèng chaát khí ( Cl2 ,O2...) hôi nöôùc ôû nhieät ñoä cao2Fe + 3Cl2 → 2FeCl3 3Fe + 4H2O → Fe3O4 + 4H2Baûn chaát kim loaïi coù laãn taïp chaát tieáp xuùc vôùi dd chaát ñieän ly hình thaønh pin ñieänCaùc ñieän cöïc khaùc bản chaát goàm: -hai kim loaïi khaùc nhau (kim loại mạnh hơn là cực âm) -kim loaïi vaø phi kim (C) -kim loaïi vaø hchc (Fe3C)caùc ñieän cöïc noái vôùi nhau tröïc tieáp hoaëc giaùn tieáp qua daây daãncaùc ñieän cöïc cuøng tieáp xuùc vôùi moät dd chaát ñieän ly Khoâng taïo neân doøng ñieänAên moøn chaäm hôn. taïo neân doøng ñieän. AÊn moøn nhanh hônLaø quaù trình oxi hoùa khöûLaø quaù trình oxi hoùa khöûÑaëc ñieåm Ñònh nghóaLaø quaù trình oxi hoaù khöû trong ñoù electron cuûa kim loaïi ñöôïc chuyeån tröïc tieáp ñeán caùc chaát oxi hoaù trong moâi tröôøngLaø quaù trình oxi quá khử trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dd chất điện ly và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dươngIII. CÔ CHEÁ SÖÏ TAÏO GÆ SAÉT TRONG KHOÂNG KHÍ AÅMIII. CÔ CHEÁ SÖÏ TAÏO GÆ SAÉT TRONG KHOÂNG KHÍ AÅMtaïo thaønh caùc ñieän cöïcVaät lieäu baèng saét thöôøng coù laãn CACBON vaø moät soá KIM LOAÏI KHAÙCHôi nöôùc trong khoâng khí coù hoøa tan 	- CO2( moâi tröôøng axít): CO2+ HOH  H+ + HCO3- 	-Oxi (moâi tröôøng trung hoøa): H2O+ O2 Caùc ñieän cöïc cuøng tieáp xuùc vôùi nhau trong khoái tinh theå vaø cuøng tieáp xuùc dd chaát ñieän ly => vaät bò aên moøntaïo thaønh dung dòch chaát ñieän lyñieän hoùaIII. CÔ CHEÁ SÖÏ TAÏO GÆ SAÉT TRONG KHOÂNG KHÍ AÅMIII. CÔ CHEÁ SÖÏ TAÏO GÆ SAÉT TRONG KHOÂNG KHÍ AÅMtaïo thaønh caùc ñieän cöïcVaät lieäu baèng saét thöôøng coù laãn CACBON vaø moät soá KIM LOAÏI KHAÙCHôi nöôùc trong khoâng khí coù hoøa tan 	- CO2( moâi tröôøng axít): CO2+ HOH  H+ + HCO3- 	-Oxi (moâi tröôøng trung hoøa): H2O+ O2 Caùc ñieän cöïc cuøng tieáp xuùc vôùi nhau trong khoái tinh theå vaø cuøng tieáp xuùc dd chaát ñieän ly => vaät bò aên moøn Saêùt laø cöïc aâm ( bò oxi hoaù ) Caùc e di chuyeån qua Cacbon cöïc döông, taïi ñoù : Trong moâi tröôøng axít 	 Trong moâi tröôøng trung hoøa : (1) + (2) Trong khoâng khí 4 Fe(OH)2 + O2+ 2 H2O  4 Fe(OH)3 	2 Fe(OH)3  Fe2O3 + 3H2O Toång quaùt :taïo thaønh dung dòch chaát ñieän lyñieän hoùaFe  Fe2+ + 2e (1) 2H+ + 2e  H2 2H2O + O2 + 4e  4OH- (2) 2Fe+ 2H2O+O2  2Fe(OH)2 Fe + H2O + O2  Fe2O3 nH2O2Fe + n H2O + ³/2O2  Fe2O3.nH2OFe2O3.H2OFe3O4.H2OFe3O4IV. CHOÁNG AÊN MOØN KIM LOAÏI1. Bảo vệ bề mặt Caùch ly kim loaïi vôùi moâi tröôøng: Phuû ngoaøi beà maët kim loaïi nhöõng chaát beàn vôùi moâi tröôøng: Sôn, veùc ni, maï ñieän, traùng men. Lớp bảo vệ bề mặt phải bền vững với môi trường và có cấu tạo đặc khít không cho không khí và nước thấm qua.(Ni, Cr, Mn, Cu)Boàn röûa naøy laøm baèng hôïp kim inox	2. Baûo veä ñieän hoùa: 	Noái kim loaïi caàn baûo veä vôùi kim loaïi khaùc coù tính khöû maïnh hôn. Kim loaïi hoaït ñoäng maïnh bò aên moøn, kim loaïi kia ñöôïc baûo veä	2. Baûo veä ñieän hoùa: 	Noái kim loaïi caàn baûo veä vôùi kim loaïi khaùc coù tính khöû maïnh hôn. Kim loaïi hoaït ñoäng maïnh bò aên moøn, kim loaïi kia ñöôïc baûo veä	TD:Gaên caùc mieáng keõm vaøo voû 	taøu thuyeàn choã tieáp xuùc vôùi nöôùc Cô cheá : Zn vaø Fe taïo thaønh pin ñieän, xaûy ra söï aên moøn ñieän hoùa	cöïc aâm laø keõm Zn → Zn2+ + 2e 	Zn bò oxi hoaù 	e di chuyeån qua Fe	cöïc döông laø Fe 2H2O + O2 +4e → 4OH- Keõm bò aên moøn , saét ñöôïc baûo veä	Gaén nhöõng mieáng nhoâm vaøo nhöõng coät saét cuûa daàm caàu, nhöõng coät saét naøy trôû neân beàn bæ. 2. Baûo veä ñieän hoùa:Maùi nhaø laøm baèng toân (saét traùng keõm) coù theå söû duïng laâu daøi nhôø hieän töôïng ñieän hoaù Nhöõng lon ñoà hoäp naøy ñöôïc traùng thieác ñeå traùnh hieän töôïng taùc ñoäng hoaù hoïc cuûa thöïc phaåm leân kim loaïi beân trong laø saét.IV. CAÙCH CHOÁNG AÊN MOØN KIM LOAÏI2. Baûo veä ñieän hoùa:Ñieän cöïc trôTaïo nhöõng doøng ñieän moät chieàu vaøo ñöôøng oáng baèng theùp ngaàm döôùi ñaát ñeå ñöôøng oáng khoûi bò aên moønSo saùnh aên moøn ñieän hoùa vaø aên moøn hoùa hoïc veà baûn chaát vaø ñaëc ñieåm.2. Giaûi thích hieän töôïng gæ cuûa vaät lieäu baèng saét trong khoâng khí aåm.Khi cho mieáng Al vaøo dd HCl thaáy khí thoùat ra chaäm hôn khi cho nhoâm vaøo dd HCl coù pha moät ít HgCl2 . Giaûi thích nguyeân nhaân.4.Toân saét traùng keõm vaø toân saét traùng thieác loaïi naøo beàn hôn, vì sao?