Bài tập về sự ăn mòn kim loại

Kiến thức cần nhớ

Khái niệm

- Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim dưới tác dụng của môi trường xung quanh. Đó là một quá trình hóa học hoặc quá trình điện hóa trong đó kim loại bị oxi hóa thành ion dương:

M → Mⁿ⁺  + ne

Các dạng ăn mòn kim loại

Có hai dạng ăn mòn kim loại là ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học.

1. Ăn mòn hóa học

a. Nguyên nhân: do kim loại có phản ứng hóa học trực tiếp với các chất ở môi trường xung quanh.

Ví dụ: Ngâm dinh sắt trong dung dịch H₂SO₄ loãng

Fe + H₂SO_{4 (loãng)} → FeSO₄ + H₂

Sắt tác dụng với H₂SO₄ loãng

b. Điều kiện: kim loại được đặt trong môi trường có chứa chất oxi hóa mà kim loại có thể tham gia phản ứng thường là chất khí, hơi nước, dung dịch axit...

c. Bản chất: là quá trình oxi hóa - khử trong đó kim loại đóng vai trò chất khử. Electron chuyển trực tiếp từ kim loại vào môi trường.

2. Ăn mòn điện hóa học

a. Khái niệm

 - Ăn mòn điện hóa học là quá trình oxi hóa -khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương.

- Ví dụ: Nhúng thanh Zn và thanh Cu (không tiếp xúc trực tiếp với nhau) vào cốc đựng dung dịch H₂SO₄ loãng. Nối thanh kẽm với thanh đồng bằng dây dẫn cho đi qua một điện kế, như hình minh họa sau:

- Hiện tượng:

+ Khi chưa nối dây dẫn, lá Zn bị hòa tan và bọt khí H₂ thoát ra ở bề mặt lá Zn.

+ Khí nối dây dẫn, lá Zn bị ăn mòn nhanh trong dung dịch điện li, kim điện kế lệch, bọt khí H₂ thoát ra cả ở lá Cu.

- Giải thích:

+ Khi chưa nối dây dẫn, kẽm bị ăn mòn hóa học do phản ứng oxi hóa kẽm bởi ion H⁺ trong dung dịch axit:

          Zn + 2H⁺ → Zn²⁺ + H₂

Bọt khí sinh ra trên bề mặt  lá Zn.

+ Khi nối các thanh Cu và Zn bằng một dây dẫn, một pin điện đã được hình thành, trong đó Zn là cực âm, Cu là cực dương.

Tại cực âm (anot), kẽm bị ăn mòn theo phản ứng:

Zn → Zn²⁺ + 2e

Tại cực dương (catot), ion H⁺ của dung dịch H₂SO₄ nhận electron biến thành H rồi thành phân tử H₂ thoát ra:

          2H⁺ + 2e → H₂

+ Các electron di chuyển từ lá Zn sang lá Cu qua dây dẫn tạo ra dòng điện một chiều. Dòng điện này làm cho kim điện kế bị lệch.

b. Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa học

+ Các điện cực phải khác nhau về bản chất, có thể là 2 cặp kim loại khác nhau hoặc cặp kim loại với phi kim….

+ Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau qua dây dẫn.

+ Các điện cực phải cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.

⇒ Thiếu một trong 3 điều kiện trên sẽ không xảy ra ăn mòn điện hóa học.

Trong tự nhiên, sự ăn mòn kim loại xảy ra phức tạp, có thể xảy ra đồng thời cả ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học.

Chống ăn mòn kim loại

Sự ăn mòn kim loại gây tổn thất to lớn cho nền kinh tế quốc dân. Để bảo vệ kim loại khỏi sự ăn mòn có thể sử dụng các phương pháp sau:

1. Phương pháp bảo vệ bề mặt

Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ ngoài mặt những đồ vật bằng kim loại như bôi dầu, mỡ, sơn, mạ, tráng men…

Sơn chống gỉ

2. Phương pháp điện hóa

- Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn để tạo thành pin điện hóa và kim loại hoạt động hơn bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ.

- Ví dụ để bảo vệ vỏ tàu biển bằng thép, người ta gắn các lá Zn vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển (nước biển là dung dịch chất điện li). Phần vỏ tàu bằng thép là cực dương, các lá Zn là cực âm.

+ Ở anot (cực âm): Zn bị oxi hóa Zn → Zn²⁺ + 2e

+ Ở catot (cực dương): O₂ bị khử 2H₂O + O₂ + 4e → 4OH^-

- Kết quả vỏ tàu bị bảo vệ, Zn là vật hi sinh, nó bị ăn mòn. Nhưng tốc độ ăn mòn điện hóa của Zn trong điều kiện này tương đối nhỏ và vỏ tàu được bảo vệ trong thời gian dài. Sau một thời gian người ta thay những lá Zn bị ăn mòn thành những lá Zn khác.

Bài tập tự luyện

Bài 1: Câu nào đúng trong các câu sau khi nói về ăn mòn điện hóa xảy ra:

A. Sự oxi hóa ở cực dương

B. Sự oxi hóa ở cực dương và sự khử ở cực âm

C. Sự khử ở cực âm

D. Sự oxi hóa ở cực âm và sự khử ở cực dương

Đáp án: D

Bài 2: Nhúng một thanh Mg vào dung dịch có chứa 0,8 mol Fe(NO₃)₃ và 0,05 mol Cu(NO₃)₂. Sau một thời gian, lấy thanh kim loại ra, rửa sạch, cân lại thấy khối lượng tăng 11,6 gam so với thanh kim loại ban đầu. Khối lượng Mg đã phản ứng là:

A. 20,88 gam      B. 6,96 gam

C. 24 gam      D. 25,2 gam

Đáp án: D

Mg (0,4) + 2Fe³⁺ (0,8) → Mg²⁺ (0,8 mol) + 2Fe²⁺

Mg (0,05) + Cu²⁺ (0,05) → Mg²⁺ (0,05 mol) + Cu

Mg (x) + Fe²⁺ (x) → Mg²⁺ (x mol) + Fe

⇒ Δm tăng = 0,05.64 + 56x - 24.(0,45 + x) = 11,6 ⇒ x = 0,6 mol

⇒ m_Mg = 24.(0,6 + 0,45) = 25,2 gam

Bài 3: Cho 2,7 gam hỗn hợp bột X gồm Fe và Zn tác dụng với dung dịch CuSO₄. Sau một thời gian, thu được dung dịch Y và 2,84 gam chất rắn Z. Cho toàn bộ Z vào dung dịch H₂SO₄ loãng dư, sau khi các phản ứng kết thúc thì khối lượng chất rắn giảm 0,28 gam và dung dịch thu được chỉ chứa một muối duy nhất. Phần trăm khối lượng của Fe trong X là

A. 58,52%      B. 41,48%

C. 48,15%      D. 51,85%

Đáp án: D

Zn (x) + CuSO₄ → ZnSO₄ + Cu (x mol)

Fe (y) + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu (y mol)

⇒ Δm = 8y – x = 0,14 (1)

Chất rắn Z pư với dd H₂SO₄ thu được 1 muối duy nhất ⇒ Z gồm Fe dư và Cu

m_{c/r giảm} = m_{Fe dư} = 0,28 gam

65x + 56y = 2,7 – 0,28 = 2,42 gam (2)

Từ (1),(2) ⇒ x = y = 0,02 mol

⇒ %Fe = 51,85%

Bài 4: Sắt không bị ăn mòn điện hoá khi tiếp xúc với kim loại nào sau đây trong không khí

A. Sn      B. Zn

C. Ni      D. Pb

Đáp án: B

Bài 5: Sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng hóa học của môi trường xung quanh gọi là :

A. Sự ăn mòn hóa học.

B. Sự ăn mòn kim loại.

C. Sự ăn mòn điện hóa.

D. Sự khử kim loại.

Đáp án: A

Bài 6: Nhúng đồng thời một thanh kẽm và một thanh sắt vào dung dịch H₂SO₄, nối hai thanh kim loại bằng dây dẫn.

Dự đoán hiện tượng xảy ra như sau ;

(1) Hiđro thoát ra từ 2 thanh kim loại, khí từ thanh kẽm thoát ra mạnh hơn.

(2) Dòng điện phát sinh có chiều đi từ thanh sắt sang thanh kẽm.

(3) Khối lượng thanh kẽm giảm xuống.

(4) Nồng độ Fe²⁺ trong dung dịch tăng lên.

Trong các hiện tượng trên, số hiện tượng được mô tả đúng là:

A, 1,    B.2,    C.3.    D.4.

Đáp án: B

Bài 7: Một đồng xu bảng đồng rơi trên một miếng thép. Sau một thới gian có thể quan iát dược híộn tượng nào sau dây 7

A. Trên miếng thép xuất hiện lớp gỉ màu nâu đỏ.

B, Trên miếng thép xuất hiện lớp gỉ màu xanh lam.

C. Trên miếng thép xuất hiện lớp gỉ màu đen.

D, Trên miếng thép xuất hiện lớp gỉ màu trắng xanh.

Đáp án: A

Sắt bị ăn mòn điện hoá tạo gỉ sắt màu nâu đỏ

Bài 8: Tiến hành thí nghiệm ăn mòn điện hoá học như hình vẽ bên : nhúng hai thanh chất rắn A và B vào dung dịch H₂SO₄, nối chúng bằng dây dẫn, Người ta quan sát thấy dòng electron trong mạch có chiều như hình vẽ. Kết luận nào sau đây là đúng ?

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

B. Nếu A là thanh sắt thì B có thể là thanh than chì.

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

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

Đáp án: C

Bài 9: Nếu vật làm bằng hợp kim Fe-Zn bị ăn mòn điện hoá thì trong quá trình ăn mòn

A. Kẽm đóng vai trò catot và bị oxi hoá

B. Sắt đóng vai trò anot và bị oxi hoá

C. Kẽm đóng vai trò anot và bị oxi hoá

D. Sắt đóng vai trò catot và ion H+ bị oxi hoá.

Đáp án: C

Bài 10: Thực hiện các thí nghiệm sau:

(1): Nối một thanh Zn với một thanh Fe rồi để trong không khí ẩm.

(2): Thả một viên Fe vào dung dịch CuSO₄

(3): Thả một viên Fe vào dung dịch chứa đồng thời ZnSO₄ và H₂SO₄ loãng.

(4): Thả một viên Fe vào dung dịch H₂SO₄ loãng.

(5): Thả một viên Fe vào dung dịch đồng thời CuSO₄ và H₂SO₄ loãng.

Trong các thí nghiệm trên những thí nghiệm Fe bị ăn mòn điện hoá học là:

A. (1), (2), (3), (4) và (5)

B. (1) và (3)

C. (2) và (5)

D. (3) và (5)

Đáp án: C

(1) Kẽm bị ăn mòn điện hoá học

(2) Fe bị ăn mòn điện hoá học vì Cu giải phóng ra bám trên bề mặt của Fe tạo thành vô số pin điện hoá mà:

Catot (-): Fe → Fe²⁺ + 2e

Anot (+): Cu²⁺ + 2e → Cu

(3) Fe bị ăn mòn hoá học

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

(4) Fe bị ăn mòn hoá học

Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

(5) Fe bị ăn mòn điện hoá học

Fe + Cu²⁺ → Fe²⁺ + Cu

Cu bám trên bề mặt của Fe tạo thành vô số pin điện hoá

Catot (-): Fe → Fe²⁺ + 2e

Anot (+): Cu²⁺ + 2e → Cu

Nếu Cu²⁺ hết: 2H⁺ + 2e → H₂

Bài 11: Cho các phát biểu sau đây về ăn mòn hoá học :

(1) Ăn mòn hoá học không làm phát sinh dòng điện một chiều.

(2) Kim loại tinh khiết không bị ăn mòn hoá học.

(3) Về bản chất, ăn mòn hoá học cũng là một dạng của ăn mòn điện hoá.

(4) Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá-khử.

Trong các phát biểu trên, số phát biểu đúng là

A. 1.    B.2.    C. 3.    D. 4.

Đáp án: B

Bài 12: Trường hợp nào sau đây là ăn mòn điện hoá ?

A. Thép bị gỉ trong không khí ẩm.

B. Nhôm bị thụ động hoá trong HNO₃ đặc nguội,

C. Zn bị phá huỷ trong khí Cl₂.

D. Na cháy trong không khí ẩm.

Đáp án: A

Bài 13: Cuốn một sợi dây thép xung quanh một thanh kim loại rồi nhúng vào dung dịch H₂SO₄ loãng. Quan sát thấy bọt khí thoát ra rất nhanh từ sợi dây thép. Thanh kim loại đã dùng có thể là

A.Cu.    B.Ni.    C.Zn.    D. Pt.

Đáp án: C

Bài 14: Ngâm một lá Zn vào dung dịch HC1 thấy bọt khí thoát ra ít và chậm. Nếu nhỏ thêm vài giọt dung dịch X thì thấy bọt khí thoát ra rất nhiều và nhanh. Chất tan trong dung dịch X là chất nào sau đây ?

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

Đáp án: D

Bài 15: Cho các cặp kim loạị nguyên chất tiếp xúc trực tiếp với nhau : Fe và Pb; Fe và Zn ; Fe và Sn ; Fe và Ni. Khi nhúng các cặp kim loại trên vào dung dịch axit, số cặp kim loại trong đó Fe bị phá hủy trước là

A. 1.    B. 2.    C. 3.    D. 4.

Đáp án: C

Các cặp Fe và Pb, Fe và Sn, Fe và Ni. Sắt hoạt động hơn nên sẽ đóng vai trò là cực âm, bị phá huỷ trước

Xem thêm các dạng câu hỏi và bài tập liên quan khác

Tính chất hóa học của rượu Etylic (ancol etylic hoặc etanol) chi tiết nhất (2024)

1000 Bài tập hóa 12 Chương 7: Sắt và một số kim loại quan trọng (có đáp án)

1000 Bài tập hóa 12 Chương 2: Cacbohiđrat (có đáp án)

70 Bài tập Nhôm và hợp chất của nhôm (2024) có đáp án chi tiết nhất

95 Bài tập về Polime (có đáp án)