Lý thuyết bài sự ăn mòn kim loại, điều chế kim loại

HSPT.VN Sự ăn mòn kim loại- Điều chế kim loại I,Sự ăn mòn kim loại 1. Khái niệm Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường. Hậu quả là: M  M n+ + ne. 2. Phân loại: có hai loại chính : ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa. Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa Nguyên nhân - Do kim loại tác dụng với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao. - Do kim loại hoặc hợp kim tiếp xúc với dung dịch chất điện li và tạo ra các cặp pin điện hóa. Thí dụ - Vật liệu bằng gang thép, các bộ phận của thiết bị lò đốt hoặc những thiết bị thường xuyên phải tiếp xúc với hơi nước và khí oxi, . . ở nhiệt độ cao: 0 t 2 3 4 2 3Fe + 4H O Fe O + 4H  2 3 4 3Fe + 2O Fe O  - Sự ăn mòn Fe lẫn Cu trong không khí ẩm: (-) Fe|O 2 , CO 2 , SO 2 , H 2 O|Cu (+) (dung dịch điện li) - Ở cực dương: 2H + + 2e → H 2 O 2 + 2H 2 O + 4e → 4OH - - Ở cực âm: Fe → Fe 2+ + 2e Rồi: Fe 2+ + 2OH - → Fe(OH) 2 4Fe(OH) 2 + O 2 + (2n – 4)H 2 O → 2Fe 2 O 3 .nH 2 O (gỉ sắt) Điều kiện - Xảy ra trong môi trường không có chất điện li, hoặc kim loại nguyên chất tiếp xúc với môi trường chất điện li. - Có các điện cực khác nhau: kim loại – kim loại; kim loại – phi kim; hoặc kim loại – hợp chất hóa học. - Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp, hoặc gián tiếp với nhau. - Các điện cực cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li. Đặc điểm - Bản chất là phản ứng oxi hóa – khử. - Không phát sinh dòng điện. - Nhiệt độ càng cao tốc độ ăn mòn càng lớn. - Bản chất là phản ứng oxi hóa – khử, e di chuyển từ cực (-) sang cực (+), phát sinh dòng điện theo chiều ngược lại. - Vận tốc ăn mòn càng nhanh nếu nồng độ chất điện li lớn và 2 điện cực càng xa nhau trong dãy điện hóa. 3. Bảo vệ kim loại HSPT.VN Cỏch li kim loi khi mụi trng: sn, m, . . . To hp kim bn húa hc vi mụi trng: nh hp kim (Fe Cr Ni). Bo v in húa: gn mt mnh kim loi hot ng hn vt hi sinh vo kim loi cn bo v. II,iu ch kim loi Phng phỏp thy luyn: dựng iu ch nhng kim loi cú tớnh kh yu nh Cu, Hg, Ag, Au, . . . Phng phỏp nhit luyờn: dựng iu ch nhng kim loi cú tớnh kh yu v trung bỡnh. Phng phỏp in phõn (dựng trong cụng nghip): in phõn núng chy (mui, baz, oxit) iu ch nhng kim loi cú tớnh kh mnh, nh: K, Na, Ca, Ba, Al. in phõn dung dch cht in li (dung dch mui) iu ch nhng kim loi cú tớnh kh yu v trung bỡnh. Khi lng cht thoỏt ra in cc: A A M1 m . .I.t 96500 n - n: s e trao i - I: cng dũng in - t: thi gian dũng in i qua (s: giõy) III, Mt s bi tp: Bi 1: Hãy nêu và giải thích hiện tợng trong các thí nghiệm : a) Cho đinh sắt vào dung dịch HCl. b) Cho lá Cu vào dung dịch HCl. c) Kẹp chặt lá đồng vào đinh sắt và cho vào dung dịch HCl. Hng dn: a) Cho đinh sắt vào dung dịch HCl : Hiện tợng : Đinh sắt mòn dần và có bọt khí bay ra. Giải thích : Thế điện cực chuẩn của cặp Fe 2+ /Fe < 2H + / H 2 nên có phản ứng Fe + 2H + Fe 2+ + H 2 b) Cho lá Cu vào dung dịch HCl. Hiện tợng : không có phản ứng xảy ra. Giải thích : Thế điện cực chuẩn của cặp Cu 2+ /Cu > 2H + / H 2 nên không có phản ứng. c) Kẹp chặt lá đồng vào đinh sắt và cho vào dung dịch HCl Hiện tợng : Đinh sắt mòn dần và có bọt khí bay ra ở cả đinh sắt lẫn lá đồng. HSPT.VN Giải thích : Lá đồng tiếp xúc với đinh sắt tạo ra cặp pin điện hoá Zn-Cu đợc nhúng vào dung dịch HCl nên xảy ra ăn mòn điện hoá : Cực âm là Zn : Zn Zn 2+ + 2e Cực dơng là Cu : 2H + + 2e H 2 có bọt khí bay ra ở lá Cu. Đồng thời còn xảy ra ăn mòn hoá học : Fe + 2H + Fe 2+ + H 2 có bọt khí bay ra ở đinh sắt. Bi 2: Hãy giải thích vai trò của thiếc và kẽm, khi chúng đợc tráng lên các đồ vật bằng sắt để chống ăn mòn kim loại. Hng dn : Vai trò của chống ăn mòn kim loại của thiếc và kẽm : Thiếc và kẽm trong tự nhiên đợc bao phủ bởi lớp oxit mỏng bền, kín nên khi tráng lên các vật bằng sắt thì chúng có tác dụng bảo vệ bề mặt không cho không khí, nớc thấm qua. Khi bị xây sát sâu đến lớp sắt phía trong thì : + Đối với Zn : hình thành pin điện hoá Zn Fe. Kẽm có tính khử mạnh hơn Fe nên : Zn Zn 2+ + 2e Zn bị ăn mòn cho đến khi Zn hết thì đồ vật bằng sắt mới bị ăn mòn. Nên Zn vừa bảo vệ bề mặt vừa bảo vệ điện hoá. + Đối với Sn : hình thành pin điện hoá Fe - Sn. Sn có tính khử yếu hơn Fe. Nên : Fe Fe 2+ + 2e. Vì vậy Fe bị ăn mòn nhanh hơn khi không có Sn. Nên Sn chỉ có vai trò bảo vệ bề mặt. Bi 3: Chn phng phỏp thớch hp iu ch cỏc kim loi t cỏc cht: CaCl 2 , Al 2 O 3 , NaOH, Fe 3 O 4 , CuO, Ag 2 S. Hng dn: Phơng pháp thích hợp để điều chế các kim loại từ các chất : CaCl 2 , Al 2 O 3 , NaOH, Fe 3 O 4 , CuO, Ag 2 S. Điều chế Ca bằng cách điện phân nóng chảy CaCl 2 CaCl 2 đpnc Ca + Cl 2 Điều chế Al bằng cách điện phân nóng chảy Al 2 O 3 . Al 2 O 3 đpnc 2Al + 3 2 O 2 Điều chế Na bằng cách điện phân nóng chảy NaOH 4NaOH đpnc 4Na + O 2 + 2H 2 O HSPT.VN Điều chế Fe và Cu bằng cách khử Fe 3 O 4 , CuO với CO : Fe 3 O 4 + 4CO o t 3Fe + 4CO 2 CuO + CO o t Cu + CO 2 Điều chế Ag từ Ag 2 S bằng phơng pháp thủy luyện : Ag 2 S + 4NaCN 2Na[Ag(CN) 2 ] + Na 2 S 2Na[Ag(CN) 2 ] + Zn Na 2 [Zn(CN) 4 ] + 2Ag Bi 4: Nêu một số ví dụ về ứng dụng của sự điện phân trong việc điều chế một số kim loại, phi kim, hợp chất, tinh chế kim loại, mạ điện. Mỗi ứng dụng viết một phơng trình hóa học xảy ra (nếu có). Hng dn: Điều chế một số kim loại nh : kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, nhôm VD : 2NaCl đpnc 2Na + Cl 2 2Al 2 O 3 đpnc 4Al + 3O 2 Điều chế một số phi kim nh : H 2 ,O 2 , F 2 , Cl 2 VD : 2NaCl + H 2 O đp có vách ngăn 2NaOH + H 2 + Cl 2 2H 2 O 2 4 H SO đp 2H 2 + O 2 Điều chế một số hợp chất : NaOH, H 2 O 2 , NaClO, KClO 3 VD : NaCl + H 2 O đp không vách ngăn NaClO + H 2 KCl + 3H 2 O o đp không vách ngăn 80 C KClO 3 + 3H 2 Tinh chế một số kim loại : Cu, Pb, Zn, Fe, Ag, Au Sử dụng phong pháp điện phân anot tan. Ngời ta dùng các kim loại cần tinh chế để làm anot. Khi quá trình điện phân xảy ra, các kim loại cần tinh chế sẽ chuyển từ anot sang catot. VD : Để có vàng tinh khiết, ta dùng anot tan là vàng thô, vàng ở anot sẽ chuyển sang catot nên vàng thu đợc có độ tinh khiết rất cao. Mạ kim loại : Sử dụng phơng pháp điện phân anot tan. + Catot là vật cần mạ. + Để mạ kim loại nào thì anot làm bằng kim loại đó. VD : Để mạ bạc một chiếc thìa bằng sắt thì catot là chiếc thìa và anot làm bằng bạc. Sau khi điện phân chiếc thìa sẽ đợc phủ một lớp bạc. Bi 5: Điện phân dung dịch chứa hỗn hợp CuSO 4 và H 2 SO 4 với điện cực trơ, cờng độ dòng là 5A, trong thời gian 9650 giây. Sau khi ngừng điện phân, dung dịch vẫn còn màu xanh, tính khối lợng các chất sinh ra ở các điện cực. HSPT.VN Hng dn: Tại catot : Cu 2+ và H + Sau khi ngừng điện phân, dung dịch vẫn còn màu xanh tại catot chỉ có phản ứng : Cu 2+ + 2e Cu Khối lợng Cu = 64.5.9650 16 (gam) 2.96500 . Tại anot : 2 4 SO và H 2 O Chỉ có H 2 O tham gia điện phân : 2H 2 O 4H + + O 2 + 4e Khối lợng O 2 = 32.5.9650 4 (gam) 4.96500 . HSPT.VN . HSPT.VN Sự ăn mòn kim loại- Điều chế kim loại I ,Sự ăn mòn kim loại 1. Khái niệm Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong. việc điều chế một số kim loại, phi kim, hợp chất, tinh chế kim loại, mạ điện. Mỗi ứng dụng viết một phơng trình hóa học xảy ra (nếu có). Hng dn: Điều chế một số kim loại nh : kim loại kiềm, kim. Phân loại: có hai loại chính : ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa. Ăn mòn hóa học Ăn mòn điện hóa Nguyên nhân - Do kim loại tác dụng với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao. - Do kim loại