Ăn Mòn Hóa Học Là Gì? Bản Chất Ăn Mòn Hóa Học Và Ăn Mòn Điện Hóa

1. Ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học là gì?

1.1. Ăn mòn điện hóa

Ăn mòn điện hóa là quá trình phá hủy kim loại khi nó tiếp xúc với dung dịch chất điện ly và tạo ra dòng điện. Đây là quá trình oxy hóa – khử, trong đó kim loại bị oxy hóa do tác dụng của dung dịch chứa chất điện ly và dòng electron di chuyển từ âm đến dương.

Quá trình này xảy ra khi các kim loại hoặc hợp kim tiếp xúc với dung dịch axit, nước muối hoặc không khí ẩm.

1.2. Ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học là dạng ăn mòn kim loại xảy ra do tác động của môi trường. Khi kim loại phản ứng với hơi nước hoặc chất khí ở nhiệt độ cao, quá trình ăn mòn hóa học xảy ra. Đây cũng là quá trình oxy hóa – khử, trong đó electron của kim loại chuyển trực tiếp cho các chất trong môi trường.

Hiện tượng này thường xảy ra ở các kim loại trong máy móc hoặc các thiết bị tiếp xúc với hóa chất, hơi nước ở nhiệt độ cao hoặc khí oxy.

2. So sánh ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

2.1. Điểm tương đồng giữa ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

Cả hai quá trình đều là dạng ăn mòn kim loại và được coi là quá trình oxy hóa – khử của kim loại.

2.2. Điểm khác nhau giữa ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học

Dưới đây là bảng so sánh sự khác nhau giữa ăn mòn điện hóa và ăn mòn hóa học:

Ăn mòn điện hóa

Ăn mòn hóa học

Điều kiện xảy ra ăn mòn

Cần có ba điều kiện:

– Các cực điện khác nhau về bản chất.

– Các cực điện tiếp xúc với nhau.

– Các cực điện cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện ly.

Điều kiện xảy ra ăn mòn hóa học là: Xảy ra trong các thiết bị thường xuyên tiếp xúc với khí oxy và hơi nước.

Cơ chế của sự ăn mòn

Kim loại và điện cực tiếp xúc trực tiếp với nhau và với một dung dịch điện li bên ngoài. Quá trình ăn mòn xảy ra ở cực âm và cực dương.

Hơi nước tiếp xúc với vật liệu sắt.

Bản chất của sự ăn mòn

Dưới tác dụng của dung dịch chất điện ly và tạo ra dòng điện, kim loại bị ăn mòn. Ăn mòn hóa học xảy ra chậm hơn ăn mòn điện hóa.

Bản chất của ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa – khử, trong đó electron của kim loại chuyển trực tiếp cho các chất trong môi trường và ăn mòn xảy ra chậm.

3. Điều kiện xảy ra ăn mòn hóa học

Để xảy ra ăn mòn hóa học thì cần phải có những điều kiện sau đây đầy đủ, nếu thiếu một trong những điều kiện này thì ăn mòn hóa học sẽ không xảy ra:

• Khi có đôi điện cực khác nhau, bao gồm cặp kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại và phi kim.

• Thiết lập một dây dẫn để điện cực tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau.

• Cả hai điện cực tiếp xúc với nhau trong một dung dịch chất điện ly.

Để sự ăn mòn hóa học xảy ra cần phải có đầy đủ ba điều kiện trên.

Tự nhiên, ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa có thể xảy ra cùng một lúc.

Đăng ký ngay để nhận được kỹ năng tổng hợp kiến thức và phương pháp giải mọi dạng bài tập Hóa học thi THPT Quốc Gia

4. Cơ chế và bản chất của ăn mòn hóa học

Bản chất của quá trình ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa – khử, trong đó kim loại phản ứng trực tiếp với các chất oxi hóa (electron không di chuyển từ kim loại vào các chất trong môi trường)

Ví dụ:

3Fe + 4H2O -> Fe3O4 + 4H2

2Fe + 3Cl2 -> 2FeCl3

3Fe + 2O2 -> Fe3O4

Để hiểu rõ hơn về ăn mòn hóa học, ta có thể tham khảo ví dụ: Khi ngâm một thanh sắt trong nước, sau một thời gian nó sẽ bị rỉ sét.

Giải thích hiện tượng này là: Sau một khoảng thời gian dài tiếp xúc với oxi và độ ẩm, thanh sắt tạo thành một hợp chất mới là rỉ sắt. Nước là chất xúc tác gây ra quá trình ăn mòn.

5. Các phương pháp chống ăn mòn kim loại

4.1. Phương pháp bảo vệ bề mặt

• Sử dụng lớp sơn, dầu mỡ, chất dẻo là các chất bền để phủ lên bề mặt kim loại.

• Bảo quản ở nơi khô thoáng và lau chùi bề mặt thường xuyên.

4.2. Phương pháp điện hóa

• Sử dụng phương pháp “vật hi sinh” để bảo vệ kim loại.

Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép

Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, các lá Zn được dán vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển (dung dịch chất điện ly). Khi đó, kẽm bị ăn mòn và vỏ tàu sẽ được bảo vệ.

6. Bài tập vận dụng về ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa

Câu 1: Trong các phát biểu sau, có bao nhiêu phát biểu đúng?

(1) Dòng điện một chiều không phát sinh trong quá trình ăn mòn hóa học.

(2) ăn mòn hóa học không xảy ra ở kim loại tinh khiết.

(3) ăn mòn hóa học cũng là một dạng của ăn mòn điện hóa.

(4) Quá trình oxi hóa – khử diễn ra trong quá trình ăn mòn hóa học.

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

Câu 2: ăn mòn điện hoá là trường hợp nào dưới đây

A. Trong không khí ẩm thép bị gỉ

B, Nhôm bị thụ động hóa trong dung dịch HNO3 đặc và nguội

C. Trong khí Cl2, Zn bị phá huỷ

D. Trong không khí ẩm, Na cháy

Câu 3: Một sợi dây thép được cuốn xung quanh một thanh kim loại rồi nhúng vào dung dịch H2SO4 loãng. Từ sợi dây thép, bọt khí thoát ra rất nhanh. Ta có thể dùng thanh kim loại nào sau đây?

A. Cu B. Ni C. Zn D. Pt

Câu 4: Dung dịch HCl ngâm một tờ Zn, bọt khí thoát ra ít và chậm. Bọt khí thoát ra nhiều và nhanh hơn khi thêm vài giọt dung dịch X vào. Trong dung dịch X, chất nào tan được?

A. H2SO4 B. MgSO4 C. NaOH D. CuSO4

Câu 5: Có các cặp kim loại tinh khiết tiếp xúc trực tiếp: Fe và Pb; Fe và Zn; Fe và Sn; Fe và Ni. Số cặp kim loại trong đó Fe bị ăn mòn trước khi nhúng vào dung dịch axit là:

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

Câu 6: Ghép hai thanh kim loại kẽm và sắt với nhau bằng một dây dẫn và nhúng chúng vào dung dịch H2SO4.

Hiện tượng xảy ra là

(1) Khí hidro thoát ra từ thanh kẽm mạnh hơn.

(2) Thanh sắt chuyển từ dương sang âm của dòng điện

(3) Khối lượng của thanh kẽm giảm

(4) Nồng độ Fe2+ trong dung dịch

Số hiện tượng đúng là:

A. 1 B. 2 C. 3 D. 4

Câu 7: Trên miếng thép xuất hiện một đồng xu. Sau một thời gian có thể quan sát được hiện tượng nào sau đây

A. Xuất hiện lớp gỉ màu nâu đỏ trên bề mặt miếng thép

B. Xuất hiện lớp gỉ màu xanh lam trên bề mặt miếng thép

C. Xuất hiện lớp gỉ màu đen trên bề mặt miếng thép

D. Xuất hiện lớp gỉ màu trắng xanh trên bề mặt miếng thép

Câu 8: Thực hiện thí nghiệm ăn mòn điện hóa như hình vẽ dưới đây: nhúng hai thanh chất rắn A và B vào dung dịch H2SO4, dùng dây dẫn để kết nối chúng. Hình vẽ chỉ chiều dòng điện

A. Nếu A là thanh kẽm thì B có thể là thanh thiếc

B. Nếu A là thanh chì thì B có thể là thanh đồng

C. Nếu A là thanh thép (hợp kim của sắt và cacbon) thì B có thể là thanh nhôm

D. Nếu A là thanh chì thì B có thể là thanh đồng

Câu 9: Trong quá trình ăn mòn kim loại hợp kim Fe – Zn bị ăn mòn điện hóa

A. Zn đóng vai trò cathode và bị oxi hóa.

B. Fe đóng vai trò anode và bị oxi hóa.

C. Zn bị oxi hóa và đóng vai trò anode.

D. ion H+ bị oxi hóa và Fe đóng vai trò cathode.

Câu 10: Thực hiện các thí nghiệm sau và rút ra nhận xét:

(1) Trong không khí ẩm, nối Zn và Fe

(2) Trong dung dịch CuSO4, thả một viên Fe

(3) Trong dung dịch chứa cùng lúc ZnSO4 và H2SO4 loãng, thả một viên Fe vào

(4) Dung dịch H2SO4 loãng, thả một viên Fe

(5) Trong dung dịch chứa cùng lúc CuSO4 và H2SO4 loãng, thả một viên Fe vào

Fe bị ăn mòn điện hóa trong thí nghiệm nào?

A. (1), (2), (3), (4) và (5)

B. (1) và (3)

C. (2) và (5)

D. (3) và (5)

Đáp án:

1. B

1. A

1. C

1. D

1. C

1. B

1. A

1. C

1. C

1. C