BÀI 9: ĂN MÒN KIM LOẠI - HỢP KIM MỤC TIÊU Kiến thức: Nêu khái niệm hợp kim, ăn mịn kim loại, ăn mịn hố học, ăn mịn điện hố, Trình bày tính chất (dẫn nhiệt, dẫn điện, nhiệt độ nóng chảy ), ứng dụng số hợp kim thép không gỉ, đuyra) Chỉ điều kiện xảy ăn mòn kim loại Nêu biện pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn Kĩ năng: So sánh chất liên kết kim loại với liên kết ion cộng hoá trị Phân biệt ăn mịn hóa học ăn mịn điện hố số tượng thực tế Biết cách sử dụng có hiệu số đồ dùng hợp kim dựa vào đặc tính chúng Giải tập có liên quan tính phần trăm khối lượng kim loại hợp kim, tính lượng kim loại bị ăn mịn LÍ THUYẾT TRỌNG TÂM A HỢP KIM Khái niệm Hợp kim vật liệu kim loại có chứa kim loại Ví dụ: Thép hợp kim sắt Với cacbon số kim loại phi kim khác số nguyên tố khác Ví dụ: Thép inoc: Fe - Cr - Mn hợp kim Tính chất Hợp kim có nhiều tính chất hóa học tương tự tính chất khơng bị ăn mịn đơn chất tham gia tạo thành hợp kim, có tính chất vật lí học khác nhiều Ứng dụng Hợp kim sử dụng nhiều kim loại nguyên chất ứng dụng rộng rãi ngành kinh tế quốc dân B SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI Khái niệm Sự ăn mòn kim loại phá hủy kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường xung quanh M Mn ne Phân loại Có hai loại: ăn mịn hóa học ăn mịn điện hóa a Ăn mịn hóa học • Khái niệm: Là q trình oxi hóa - khử, electron kim loại chuyển trực tiếp đến chất Ví dụ: Al tác dụng với dung dịch HCl cho hợp kim Cu – Zn tác dụng với khí Cl2trong mơi trường • Đặc điểm: Khơng phát sinh dịng điện Q trình ăn mịn diễn chậm, tăng nhiệt độ, tốc độ ăn mịn nhanh • Điều kiện xảy ăn mịn: Trang Mơi trường khơng có chất điện li Một kim loại nguyên chất tiếp xúc với mơi trường chất điện li b Ăn mịn hóa học • Khái niệm: Là q trình oxi hóa - khử, kim loại bị ăn mịn tác dụng dung dịch chất điện li tạo Ví dụ: Để gang khơng khí ẩm nên dịng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương • Đặc điểm: Có phát sinh dịng điện Q trình ăn mịn diễn nhanh • Điều kiện xảy ăn mịn: Các điện cực phải khác chất: cặp kim loại khác cặp kim loại với phi kim Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp với qua dây dẫn Các điện cực tiếp tiếp xúc với dung dịch chất điện li Phương pháp chống ăn mòn kim loại a Phương pháp bảo vệ bề mặt Dùng chất bền vững với mơi trường phủ ngồi mặt kim loại Ví dụ: Sơn, mạ, ngâm dầu, mỡ b Phương pháp điện hóa Nối kim loại cần bảo vệ với kim loại hoạt động mạnh để tạo thành pin điện hóa, kim loại hoạt động mạnh bị ăn mịn trước Ví dụ: Để bảo vệ vỏ tàu thuyền làm thép, người ta gắn vào vỏ tàu khối Zn để bảo vệ Trang II CÁC DẠNG BÀI TẬP Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm Kiểu hỏi 1: Lí thuyết hợp kim ► Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phát biểu sau sai? A Hợp kim vật liệu kim loại có chứa kim loại số kim loại khác phi kim B Tính chất hợp kim phụ thuộc vào thành phần, cấu tạo hợp kim C Hợp kim có tính chất hóa học khác tính chất kim loại tạo chúng D Hợp kim có tính chất vật lí tính học khác nhiều kim loại tạo chúng Hướng dẫn giải Hợp kim vật liệu kim loại có chứa kim loại số kim loại phi kim khác → A Tính chất hợp kim phụ thuộc vào thành phần đơn chất tham gia, cấu tạo mạng tinh thể hợp kim → B Hợp kim có nhiều tính chất hóa học tương tự tính chất đơn chất tham gia tạo thành hợp kim, Trang tính chất vật lí tính chất học hợp kim lại khác nhiều với tính chất đơn chất → C sai, D →Chọn C Ví dụ 2: Phát biểu sau sai tính chất hợp kim? A Liên kết đa số tinh thể hợp kim liên kết kim loại B Hợp kim thường dẫn nhiệt dẫn điện tốt kim loại nguyên chất C Độ cứng hợp kim thường lớn độ cứng kim loại nguyên chất D Nhiệt độ nóng chảy hợp kim thường thấp nhiệt độ nóng chảy kim loại nguyên chất Hướng dẫn giải Đáp án B sai hợp kim cịn chứa số kim loại phi kim khác nên làm giảm độ dẫn điện dẫn nhiệt kim loại nguyên chất →Chọn B Ví dụ 3: Một hợp kim gồm kim loại sau: Ag, Zn, Fe, Cu Hóa chất hịa tan hồn tồn hợp kim thành dung dịch A dung dịch NaOH B dung dịch H2SO4, đặc, nguội C dung dịch HCl D dung dịch HNO3 lỗng Hướng dẫn giải Để hịa tan hồn tồn hợp kim dung dịch phải hịa tan tất kim loại có hợp kim Dung dịch NaOH khơng hịa tan Ag, Fe, Cu → Loại A Dung dịch H2SO4, đặc nguội khơng hịa tan Fe → Loại B Dung dịch HCl không hòa tan Ag Cu → Loại C Dung dịch HNO3, hòa tan kim loại hợp kim →Chọn D Kiểu hỏi 2: Lí thuyết ăn mịn điện hóa ►Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phản ứng hóa học xảy q trình ăn mịn kim loại thuộc loại A phản ứng thủy phân B phản ứng trao đổi C phản ứng oxi hoá - khử D phản ứng phân hủy Hướng dẫn giải Ăn mòn kim loại phá hủy kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường M Mn ne Vậy phản ứng hóa học xảy q trình ăn mịn kim loại thuộc loại phản ứng oxi hóa - khử → Chọn C Ví dụ 2: Sắt tây sắt trang thiếc Nếu lớp thiếc bị xước sâu tới lớp sắt, để khơng khí ẩm kim loại bị ăn mòn trước A thiếc B sắt C hai bị ăn mịn D khơng kim loại bị ăn mòn Hướng dẫn giải Kim loại có tính khử mạnh bị ăn mịn trước Theo dãy điện hóa kim loại, tính khủ: Fe > Sn → Sắt bị ăn mòn trước Trang →Chọn B Ví dụ 3: Trong thực tế, khơng sử dụng cách sau để bảo vệ kim loại sắt khỏi bị ăn mòn? A Gắn đồng với kim loại sắt B Tráng kẽm lên bề mặt sắt C Phủ lớp sơn lên bề mặt sắt D Trang thiếc lên bề mặt sắt Hướng dẫn giải Fe có tính khử mạnh Cu nên Fe bị ăn mịn trước→Sắt khơng bảo vệ khỏi bị ăn mòn →A Tráng kẽm lên bề mặt sắt, ngăn không cho sắt tiếp xúc với môi trường →Sắt bảo vệ khỏi bị ăn mòn (phương pháp bảo vệ bề mặt) → B sai Phủ lớp sơn lên bề mặt sắt, ngăn không cho sắt tiếp xúc với môi trường nên sắt bảo vệ khỏi bị ăn mòn (phương pháp bảo vệ bề mặt) →C sai Trang thiếc lên bề mặt sắt, ngăn không cho sắt tiếp xúc với môi trường nên sắt bảo vệ khỏi bị ăn mòn (phương pháp bảo vệ bề mặt) →D sai → Chọn A Ví dụ 4: Một vật hợp kim Zn - Cu bị ăn mịn điện hóa khơng khí ẩm Q trình xảy cực âm A 2H 2e H B Zn Zn 2 2e C Cu Cu 2 2e D 2H2O 2e 2OH H Hướng dẫn giải Ở cực âm xảy oxi hóa: Zn Zn 2 2e Ở cực dương xảy khử: 2H2O 2e 2OH H2 2H 2e H →Chọn B Ví dụ 5: Trong thí nghiệm sau xảy ăn mịn điện hóa? A Cho đồng nguyên chất vào dung dịch gồm Fe NO3 3 HNO3 B Để thép sơn kín khơng khí khơ C Nhúng kẽm ngun chất vào dung dịch HCl D Cho sắt nguyên chất vào dung dịch gồm CuSO4 H2SO4 loãng Hướng dẫn giải A khơng xảy ăn mịn điện hóa đồng phản ứng Chú ý: Điều kiện xảy ăn mòn điện với Fe NO3 3 HNO3 khơng tạo thành cặp điện cực hóa học đồng thời: B khơng xảy ăn mịn điện hóa cặp điện cực khơng tiếp xúc với dung dịch chất điện li bị sơn kín C khơng xảy ăn mịn điện hóa khơng xuất cáp điện cực khác chất D có xảy ăn mịn điện hóa sắt phản ứng với dung dịch CuSO4, tạo thành kim loại Cu Kim loại Cu sinh bám vào sắt tạo thành cặp điện cực Fe - Cu nhúng dung dịch gồm CuSO4 H2SO4 → Chọn D Các điện cực phải khác chất, cặp hai kim loại khác nhau, kim loại - phi kim hay kim foại hợp chất Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp với qua dây dẫn Các điện cực tiếp xúc với dung dịch chất điện li Trang ►Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Bản chất ăn mòn kim loại A phản ứng oxi hóa - khử B phản ứng hóa hợp C phản ứng trao đổi D phản ứng thay Câu 2: Sự ăn mòn kim loại A khử kim loại B oxi hóa kim loại C phá hủy kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường D biến đơn chất kim loại thành hợp chất Câu 3: Tôn sắt tráng A Na B Mg C Zn D Al Câu 4: Phát biểu sai? A Nguyên tắc chung để điều chế kim loại khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại B Bản chất ăn mịn kim loại q trình oxi hóa - khử C Tính chất hóa học đặc trưng kim loại tính khử D Ăn mịn hóa học phát sinh dòng điện Câu 5: Để bảo vệ ống thép (dẫn nước, dẫn dầu, dẫn đốt) phương pháp điện hóa, người ta mạ vào mặt ngồi ống thép kim loại gì? A Ag B Pb C Zn D Cu Câu 6: Đốt hợp kim Fe - C khí oxi, q trình ăn mịn xảy ra? A Ăn mịn điện hóa B Ăn mịn hóa học C Cả ăn mịn điện hóa ăn mịn hóa học D Khơng xảy Câu 7: Cho hợp kim Cu – Al vào H2SO4 loãng dư thấy hợp kim A bị tan phần Al phản ứng B không tan C bị tan phần Cu phản ứng D bị tan hoàn toàn Câu 8: Có vật làm sắt mạ kim loại khác Nếu vật bị xước sâu đến lớp sắt vật bị gỉ chậm nhất? A Sắt tráng kẽm B Sắt trang thiếc C sắt tráng đồng D Sắt tráng bạc Câu 9: Trường hợp sau đây, kim loại bị ăn mịn điện hóa học? A Nhúng sợi dây bạc nguyên chất vào dung dịch HNO3 loãng B Nhúng nhôm nguyên chất vào dung dịch CuSO4 C Đốt sợi dây đồng bình đựng khí clo D Nhung sắt nguyên chất vào dung dịch H2SO4, loãng Câu 10: Nếu vật làm hợp kim Fe - Zn bị ăn mịn điện hóa q trình ăn mịn A kẽm đóng vai trị catot bị oxi hóa B sắt đóng vai trị anot bị oxi hóa C kẽm đóng vai trị anot bị oxi hóa D sắt đóng vai trị catot ion H+ bị oxi hóa Câu 11: Cách sau sai dùng để chống ăn mòn vỏ tàu biển sắt? A Ghép kim loại Zn vào phía ngồi vỏ tài phần chìm nước biển B Ghép kim loại Cu vào phía ngồi vỏ tàu phần chìm nước biển C Sơn lớp sơn chống gỉ lên bề mặt vỏ tàu D Mạ đồng lên bề mặt vỏ tàu Câu 12: Cho hợp kim sau: A – Zn (I); Fe - Zn (II); Zn - Cu (III) Mg - Zn (IV) Khi tiếp xúc với dung dịch axit HCl, hợp kim mà Zn bị ăn mòn trước A (II), (III) (IV) B (III) (IV) C (I), (II) (III) D (II) (III) Câu 13: Cho điều kiện sau: Trang (1) Các điện cực phải khác chất, cặp hai kim loại khác cặp kim loại với phi kim (2) Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp gián tiếp với qua dây dẫn (3) Các điện cực tiếp xúc với dung dịch chất điện li (4) Kim loại tác dụng trực tiếp với hóa chất với nước nhiệt độ cao Ăn mịn điện hóa học xảy có điều kiện: A (1), (2) B.(1), (2), (3) C (1), (2), (4) D (2), (3), (4) Câu 14: Phương pháp bảo vệ kim loại khơng phải phương pháp điện hóa? A Phủ kín lên bề mặt kim loại cần bảo vệ kim loại có tính khử mạnh B Nối kim loại cần bảo vệ với kim loại khác có tính khử mạnh C Chế tạo hợp kim từ kim loại cần bảo vệ kim loại có tính khử mạnh D Sơn, mạ bôi dầu mỡ lên kim loại cần bảo vệ Câu 15: Có bốn dung dịch riêng biệt: CuSO4 , ZnCl2 , FeCl3 , AgNO3 Nhúng vào dung dịch Ni Số trường hợp xảy ăn mòn điện hóa A B C D Câu 16: Vật làm hợp kim Zn - Cu mơi trường khơng khí ẩm (hơi nước có hịa tan O2) xảy q trình ăn mịn điện hóa Tại anot xảy q trình A oxi hóa Cu B khử Zn C oxi hóa Zn D khử O2 Câu 17: Để bảo vệ kim loại khỏi ăn mịn, có phương pháp sau: (1) Cách li với môi trường (2) Dùng hợp kim chống gỉ (3) Dùng phương pháp điện hóa (4) Đánh bóng bề mặt (5) Lau chùi thường xuyên (6) Dùng chất chống ăn mòn Phương pháp là: A (1), (2), (3), (6) B.(1), (2), (3), (4) C (1), (2), (3) D.(1), (2), (3), (5), (6) Câu 18: Thực thí nghiệm sau: (1) Nhúng Fe nguyên chất vào dung dịch CuCl2 (2) Nhúng Fe nguyên chất vào dung dịch FeCl3 (3) Nhung Fe nguyên chất vào dung dịch HCl lỗng, có lẫn CuCl3 (4) Cho dung dịch FeCl3 vào dung dịch AgNO3 (5) Để thép lâu ngày ngồi khơng khí ẩm Số trường hợp xảy ăn mịn điện hóa học A B C Câu 19: Tiến hành thí nghiệm sau: (1) Cho nước qua ống đựng bột sắt nung nóng (2) Để thép hợp kim sắt với cacbon) không ẩm (3) Cho giọt dung dịch Fe NO3 2 vào dung dịch AgNO3 D (4) Cho đồng nguyên chất vào dung dịch AgNO3 (5) Cho kẽm vào dung dịch H2SO4 (loãng) Có nhỏ thêm vài giọt dung dịch CuSO4 Trong thí nghiệm trên, số trường hợp có xảy ăn mịn điện hố A B C.4 Câu 20: Tiến hành thí nghiệm sau: (1) Cho hợp kim Fe – Cu vào dung dịch H2SO4, loãng (2) Cho Cu vào dung dịch AgNO3 (3) Cho Zn vào dung dịch HNO3, loãng (4) Đốt dây Mg bình đựng khí Cl2 (5) Cho inox (hợp kim Fe - Cr – Ni - C) vào dung dịch HCl đặc nóng D Trang (6) Đốt hợp kim đồng bạch (Cu - Ni) khơng khí Số thí nghiệm xảy ăn mịn hóa học A B C.4 D.3 Dạng 2: Bài tốn hợp kim ► Phương pháp giải • Hàm lượng kim loại A hợp kim: mA %A 100% mhop kim Xác định công thức hợp kim: A x By Cz Ta có: x : y : z Ví dụ: Trong hợp kim Al – Mg, có mol Al có mol Mg Thành phần phần trăm khối lượng hợp kim A 80% Al 20% Mg B 81% Al 19% Mg C 91% Al 9% Mg D 83% Al 17% Mg Hướng dẫn giải Trong hợp kim Al – Mg, mol AI có mol Mg nên công thức hợp kim Al9Mg 9.27 %m Al 100% 91% 9.27 1.24 %m Mg 100% 91% 9% → Chọn C %m A %m B %m C : : MA MB MC ►Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Một loại đồng thau có chứa 59,63% Cu 40,37% Zn Hợp kim có cấu tạo tinh thể hợp chất hóa học đồng kẽm Cơng thức hóa học hợp chất A Cu3 Zn B Cu Zn C Cu Zn D CuZn Hướng dẫn giải Gọi công thức tổng quát hợp chất là: Cu x Zn y Xét tỉ lệ: %m cu %m zn x:y : M cu M zn 59, 63 40,37 : 64 65 0,932 : 0, 621 3: Chọn x = 3, y = Vậy cơng thức hóa học Cu Zn → Chọn A ► Bài tập tự luyện dạng Câu 1: Trong hợp kim Al – Ni, 10 mol Al có mol Ni Thành phần phần trăm khối lượng hợp kim A 81% Al 19% Ni B 82% Al 18% Ni C 83% Al 17% Ni D 84% Al 16% Ni Câu 2: Hợp kim Fe - Zn có cấu tạo tinh thể dung dịch rắn, có 72,1% Fe khối lượng Cơng thức hóa học hợp chất Trang A FeZn B Fe3 Zn C Fe3 Zn D Fe2 Zn Câu 3: Nung mẫu gang có khối lượng 100 gam khí O2 dư thấy sinh 8,96 lít CO2 (đktc) Thành phần phần trăm khối lượng cacbon mẫu gang A 4,8% B 2,2% C 2,4% D 3,6% Câu 4: Khi cho 7,7 gam hợp kim gồm natri kali vào nước thấy thoát 3,36 lít H2 (đktc) Thành phần phần trăm khối lượng kim loại hợp kim A 25,32% K 74,68% Na B 26,33% K 73,67% Na C 27,33% K 72,67% Na D 28,33% K 71,67% Na HƯỚNG DẪN GIẢI Dạng 1: Lí thuyết trọng tâm 1-A 2-A 3-C 4-D 5-C 6-B 7-A 8-A 9-B 10-C 11-B 12-D 13-B 14-D 15-D 16-C 17-D 18-D 19-A 20-D Câu 8: Khả hoạt động hóa học kim loại xếp theo thứ tự Zn > Fe> Sn> Cu > Ag → Sắt tráng kẽm bị gỉ chậm Câu 9: Trường hợp bị ăn mịn điện hóa học là: Nhúng nhơm ngun chất vào dung dịch ZnSO4, sinh kim loại Zn, tạo thành cặp điện cực khác chất tiếp xúc, nhúng chất điện li Câu 10: Zn kim loại đứng trước Fe dãy điện hóa, nên Zn đóng vai trị anot bị oxi hóa Câu 11: A, C, D B sai Cu sau Fe dãy điện hóa nên Fe bị ăn mịn trước → Ghép Cu vào khơng có tác dụngbảo vệ vỏ tàu biển Câu 15: Trường hợp xảy ăn mịn điện hóa dung dịch: CuSO4 AgNO3 Câu 16: Ở anot xảy q trình oxi hóa Zn: Zn + Zn2+ + 2e Câu 18: Các trường hợp xảy ăn mịn điện hóa là: (1), (3), (5) Câu 19: Các trường hợp xảy ăn mịn điện hóa (2), (4), (5) Câu 20: Các trường hợp xảy ăn mịn hóa học (3), (4), (6) Dạng 2: Bài toán hợp kim 1-B 2-B 3-A 4-A Câu 1: Trang 10.27 100% 82% %m A1 Ta có: 10.27 1.59 %m Ni 100% 82% 18% Câu 2: Ta có: %Zn = 100% - 72,1% = 27,9% Gọi công thức tổng quát hợp chất là: Fex Zny %m Fe %m Zn 72,1 27,9 : : 1, 2875 : 0, 43 :1 Xét tỉ lệ: x : y M Fe M Zn 56 65 Chọn x = 3, y = Vậy Cơng thức hóa học Fe3Zn Câu 3: Ta có: n C n CO2 0, 4mol mC 0, 4.12 4,8gam %mC 4,8 100% 4,8% 100 Câu 4: Gọi số mol Na K hợp kim x, y mol → 23x + 39y = 7,7 (*) Quá trình cho nhận electron: Na Na 1e 2H 2e H K K 1e Bảo toàn electron: n Na n K 2n H2 x y 2.0,15 0,3 (**) 23x 39y 7.7 x 0, 25 Từ (*) (**) ta có hệ phương trình y 0, 05 x y 0,3 m Na 0, 25.23 5, 75 gam 5, 75 100% 74, 68% 7, %m K 100% 74, 68% 25,32% %m Na Trang 10 ... thuyết hợp kim ► Ví dụ mẫu Ví dụ 1: Phát biểu sau sai? A Hợp kim vật liệu kim loại có chứa kim loại số kim loại khác phi kim B Tính chất hợp kim phụ thuộc vào thành phần, cấu tạo hợp kim C Hợp kim. .. chất kim loại tạo chúng D Hợp kim có tính chất vật lí tính học khác nhiều kim loại tạo chúng Hướng dẫn giải Hợp kim vật liệu kim loại có chứa kim loại số kim loại phi kim khác → A Tính chất hợp kim. .. ăn mòn kim loại A phản ứng oxi hóa - khử B phản ứng hóa hợp C phản ứng trao đổi D phản ứng thay Câu 2: Sự ăn mịn kim loại khơng phải A khử kim loại B oxi hóa kim loại C phá hủy kim loại hợp kim