II. Hệ thống câu hỏi và bài tập về phản ứng oxi hóa khử nhằm phát huy năng lực nhận thức và tư duy cho học sinh.
b. Phản ứng oxi hóa khử có nguyờn tè thay đổi nhiều nấc.
3.3.1.1. Ăn mòn kim loại.
Bài 55 1) Hãy giải thích hiện tượng những cánh cổng sắt bị ăn mòn trong không
khí Èm (giải thích sự ăn mòn của sắt không nguyên chất) Viết các phương trình pư và cho biết công thức của gỉ sắt.
2) Trình bày nguyên tắc của việc bảo vệ kim loại bằng pp điện hóa. Lấy vớ dô minh họa.
Hướng dẫn:
1. Bài tập này đũi hỏi hs hiểu được bản chất của ăn mòn điện hóa, điều kiện có ăn mòn điện húa chớnh là điều kiện hình thành pin điện. Sắt không nguyên chất có thể có lẫn kim loại khác, lẫn phi kim hay hợp chất, ở đây đòi hỏi các liên hệ thực tế.
+ Xột các điện cực: Kim loại có thế âm hơn (đứng trước trong dãy điện hóa) đóng vai trò cực âm, trong ví dụ trờn chính là sắt. Kim loại hay phi kim (thường là C) sẽ đóng vai trò cực dương, tiếp xúc với nhau và cùng tiếp xúc với dd điện li.
+ Dd điện li có thể tùy theo điều kiện môi trường, thường gặp là líp không khí Èm phủ lên bề mặt kim loại (Hoặc nước có hòa tan oxi):
H2O + CO2 → HCO- 3 + H+ 3 + H+ Fe I (8) K L (9) 7 F F E (5) D (6) H H + BaSO4 +H 2, t0 +FeCl3 dd. M
- Thường cỏc cỏnh cổng không phải được chế tạo từ Fe nguyên chất mà còn lẫn tạp chất mà chủ yếu là C.
- Khi tiếp xúc với dd điện li là không khí Èm (có hơi nước, O2, CO2…), giữa Fe và C sẽ hình thành một pin mà Fe là cực âm còn C là cực dương.
+ Cơ chế ăn mòn:
Cực âm (Fe) : Fe → Fe2+ + 2e
Cực dương (C): 2H+ + 2e → H2 (hoặc 2H2O + O2 + 4e → 4OH-)
Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2
Pư chung: 2Fe+O2+2H2O → 2Fe(OH)2. Trong không khí, Fe(OH)2 tiếp tục bị oxi hóa: 4Fe(OH)2 + O2 → 2Fe2O3 .3H2O + H2O
(4Fe(OH)2+ O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3) - Gỉ sắt có công thức: Fe2O3.xH2O.
Pư tạo gỉ sắt: 4Fe+3O2+2xH2O → 2Fe2O3.2xH2O.
Nh vậy kiến thức về quá trình ăn mòn điện hóa vận dụng các lý thuyết sâu sắc về pin điện để giải thích các quá trình thực tế.
2. Điểm mấu chốt – nguyên tắc là: ở đây dù để bảo vệ thiết bị, đồ dùng hay giải thích hiện tượng đi nữa thì chúng ta phải xác định đỳng đõu là cực âm (là kim loại hoạt động mạnh hơn- đứng trước trong dãy hoạt động hóa học - bị ăn mòn) và đâu là cực dương (không bị ăn mòn) khi nhóng hai điện cực trong cùng dd chất điện li. Trên cơ sở đó chúng ta có thể có biện pháp hay kiến giải trong cỏc tớnh huống thích hợp trong các bài đa dạng về phần này. Khi bảo vệ kim loại cần gắn kim loại hoạt động mạnh hơn vào kim loại cần bảo vệ, còn khi giải thích thì kim loại mạnh hơn sẽ bị phá hủy trước. Vớ dô: gắn thanh Mg, Zn vào vỏ tàu biển làm bằng thép để tránh sự ăn mòn vỏ tàu, hay nồi hơi supe, hay cửa đập bằng thép…
Bài 56 : Tôn (Fe tráng Zn) và sắt tây (Fe tráng Sn) được sử dụng rất rộng rãi nh: làm mái nhà, làm vỏ đồ hộp, thùng đựng nước. Hãy so sánh độ bền của tôn và sắt tây (Hãy cho biết vật liệu nào có khả năng chống tác dụng ăn mòn cao hơn). Giải thích.
Tôn bền hơn, có khả năng chống ăn mòn tốt hơn sắt tây. Nếu xảy ra sự ăn mòn điện hóa (do líp Zn, Sn bảo vệ bị rạn nứt) thì ở sắt tây, Fe đóng vai trò cực âm - bị ăn mòn; còn ở tôn, Fe đóng vai trò cực dương- không bị ăn mòn.
Bài 57 [64 tr 39]: “Một sợi dây đồng nối tiếp dõy nhụm để ngoài trời. Hãy cho
biờt cú hiện tượng gì xảy ra ở chỗ nối hai dây kim loại. Giải thích đưa lời khuyờn”.