Chủ đề 6. Đại cương về kim loại - Hóa 12 Cánh diều

Bài 16. Hợp kim - Sự ăn mòn kim loại trang 105, 106, 107 Hóa 12 Cánh diều

Để hoàn thiện vỏ tàu bằng thép,

Lựa chọn câu để xem lời giải nhanh hơn

CH tr 105 MĐ

Trả lời câu hỏi Mở đầu trang 105 SGK Hóa 12 Cánh diều

Để hoàn thiện vỏ tàu bằng thép, người ta phủ lên vỏ tàu một lớp sơn (Hình 16.1a). Sau đó, một số khối kim loại kẽm (zinc) được hàn đính vào phần phía dưới của vỏ tàu (Hình 16.1b). Cuối cùng, người ta phủ và trang trí vỏ tàu bằng lớp sơn thích hợp (hình 16.1c). Giải thích ý nghĩa của mỗi việc làm trên.

Phương pháp giải:

Dựa vào mục đích bảo vệ vỏ tàu.

Lời giải chi tiết:

Vỏ tàu bị oxi hóa bởi môi trường nên cần một lớp sơn và số khối kim loại kẽm dưới đáy tàu để bảo vệ tàu.

CH tr 105 CH

Trả lời câu hỏi trang 105 SGK Hóa 12 Cánh diều

Khi để trong không khí, bền mặt của lá nhôm bị oxi hóa tạo lớp phủ oxide. Trong trường hợp này lá nhôm có trở thành hợp kim không. Giải thích.

Phương pháp giải:

Dựa vào khái niệm của hợp kim: là vật liệu kim loại có chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim.

Lời giải chi tiết:

Trong trường hợp này, lá nhôm trở thành hợp kim vì lớp oxide của nhôm thường khó bị oxi hóa.

CH tr 106 LT

Trả lời câu hỏi Luyện tập trang 106 SGK Hóa 12 Cánh diều

Lưỡi cưa là bộ phận chính của các dụng cụ cưa, xẻ. Có thể dùng nhôm làm lưỡi cưa không? Giải thích.

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất của nhôm.

Lời giải chi tiết:

Có thể dùng nhôm làm lưỡi cưa vì nhôm dẻo, dễ tạo hình lưỡi cưa, sắc, và khó bị gỉ.

CH tr 106 CH1

Trả lời câu hỏi 1 trang 106 SGK Hóa 12 Cánh diều

Cần lựa chọn hợp kim có tính chất đặc trưng nào để làm các tấm khiên trang bị cho lực lượng cảnh sát?

Phương pháp giải:

Dựa vào tính chất của hợp kim.

Lời giải chi tiết:

Hợp kim phải có độ cứng cao, nóng chảy cao, có khả năng chống đạn.

CH tr 106 CH2

Trả lời câu hỏi 2 trang 106 SGK Hóa 12 Cánh diều

Kể tên các đồ dùng, thiết bị được làm bằng thép mà em biết.

Phương pháp giải:

Dựa vào các ứng dụng của hợp kim.

Lời giải chi tiết:

Dụng cụ y tế, dao, kéo là các dụng cụ được làm bằng thép.

CH tr 106 VD

Trả lời câu hỏi Vận dụng trang 106 SGK Hóa 12 Cánh diều

Tìm hiểu về “thép 304” để giải thích vì sao nó rất phổ biến trong đời sống.

Phương pháp giải:

Tìm hiểu kiến thức trên internet, sách, báo

Lời giải chi tiết:

Thép 304 có nhiều tính chất: tính chống ăn mòn, khả năng chịu nhiệt, khả năng gia công, giá thành rẻ nên được sử dụng phổ biến trong nhiều ứng dụng của đời sống.

CH tr 107

Trả lời câu hỏi trang 107 SGK Hóa 12 Cánh diều

Kể tên các đồ dùng, thiết bị được làm từ các hợp kim của nhôm mà em biết.

Phương pháp giải:

Hợp kim nhôm có tính chất nổi bật là nhẹ, cứng và bền nên được ứng dụng trong lĩnh vực chế tạo ô tô, máy bay.

Lời giải chi tiết:

Vỏ máy bay, chế tạo áo giáp, vỏ ô tô.

CH tr 108

Trả lời câu hỏi Vận dụng trang 108 SGK Hóa 12 Cánh diều

Vị trí khớp nối của ống thép dễ bị ăn mòn hơn so với phần còn lại. Tìm hiểu để giải thích nguyên nhân của hiện tượng trên.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về ăn mòn điện hóa

Lời giải chi tiết:

Tại vị trí khớp nối được nối với nhau từ 2 đầu ống thép giống như 2 điện cực tiếp xúc với môi trường không khí tạo thành 1 pin điện hóa nên sự ăn mòn diễn ra nhanh hơn.

CH tr 109

Trả lời câu hỏi trang 109 SGK Hóa 12 Cánh diều

Để lợp mái nhà, các tấm tôn (là tấm thép mỏng thường được mạ kẽm được gắn vào nhau nhờ các đinh vít bằng thép. Vị trí nào trên mái tôn dễ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa?

Phương pháp giải:

Dựa vào điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa.

Lời giải chi tiết:

Tại vị trí tiếp nối giữa đinh vít và tấm tôn vì tại vị trí đó có 2 kim loại khác nhau được tiếp xúc trực tiếp với nhau và cùng tiếp xúc với không khí (dung dịch chất điện li).

CH tr 110 LT

Trả lời câu hỏi Luyện tập trang 110 SGK Hóa 12 Cánh diều

Nêu các cách hạn chế sự ăn mòn đối với mái tôn.

Phương pháp giải:

Nêu các cách hạn chế sự ăn mòn đối với mái tôn.

Lời giải chi tiết:

Cách hạn chế sự ăn mòn đối với mái tôn: phủ một lớp sơn hoặc tráng, mạ bằng một kim loại mạnh hơn thép chẳng hạn tráng kẽm lên bề mặt.

CH tr 110 CH

Trả lời câu hỏi trang 110 SGK Hóa 12 Cánh diều

Gọi tên các biện pháp bảo vệ bề mặt kim loại được thể hiện trong Hình 16.6

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về chống ăn mòn kim loại.

Lời giải chi tiết:

Hình a: phương pháp phủ bề mặt

Hình b: phương pháp điện hóa

Hình c: phương pháp phủ bề mặt

CH tr 111 TH

Trả lời câu hỏi Thực hành trang 111 SGK Hóa 12 Cánh diều

Quan sát video thí nghiệm sau:

Thí nghiệm ăn mòn kim loại và bảo vệ kim loại

Cho một đinh sắt và một đinh sắt đã được quấn dây kẽm vào cùng một cốc thủy tinh chứa nước. Cốc này được đặt lên một tờ giấy trắng

Để yên khoảng 4 giờ

Yêu cầu: Quan sát hiện tượng và giải thích.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về ăn mòn hóa học

Lời giải chi tiết:

Hiện tượng: đinh sắt không có hiện tượng gì, đinh sắt quấn dây kẽm xảy ra ăn mòn điện hóa. Có kết tủa keo trắng xuất hiện trên bề mặt kẽm.

Giải thích:

Tại anode, kẽm bị oxi hóa thành ion Zn²⁺: Zn(s) \( \to \)Zn²⁺(aq) + 2e

Tại cathode, khí oxygen hòa tan trong nước bị khử thành ion OH^-: \(\frac{1}{2}{O_2}(g) + {H_2}{\rm{O}}(l) + 2{\rm{e}} \to 2O{H^ - }\)

Zn²⁺ tác dụng với OH^-để tạo thành Zn(OH)₂.

CH tr 111 VD

Trả lời câu hỏi Vận dụng trang 111 SGK Hóa 12 Cánh diều

Tìm hiểu về một số cách chống ăn mòn kim loại đối với cánh cửa làm bằng thép và giải thích

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về chống ăn mòn kim loại

Lời giải chi tiết:

Sơn một lớp sơn ở cánh cửa để chống ăn mòn thép. Vì lớp sơn bị oxi hóa chậm trong không khí sẽ bảo vệ được thép.

CH tr 112 BT1

Trả lời câu hỏi Bài tập 1 trang 112 SGK Hóa 12 Cánh diều

Chỉ ra những điểm giống nhau giữa ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa

Phương pháp giải:

Chỉ ra những điểm giống nhau giữa ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa

Lời giải chi tiết:

Sự ăn mòn hóa học

Sự ăn mòn điện hóa học

Điều kiện xảy ra ăn mòn

Kim loại tinh khiết

Tiếp xúc trực tiếp với các hóa chất

hoặc oxygen hay với hơi nước ở

nhiệt độ cao

Có 2 điện cực khác nhau về bản

chất
+ Cặp kim loại A – kim loại B
+ Cặp kim loại – phi kim

- 2 điện cực tiếp xúc (trực tiếp

hoặc gián tiếp qua dây dẫn)

- 2 điện cực nhúng vào cùng 1

dung dịch chất điện li

Bản chất của sự ăn mòn

Là quá trình oxi hóa – khử mà kim

loại nhường trực tiếp e cho chất ăn

mòn (môi trường)

=> không có dòng điện, ăn mòn xảy

ra chậm

Quá trình oxi hóa khử mà kim

loại bị ăn mòn bởi dung dịch chất điện li

=> Xuất hiện dòng điện

=> ăn mòn điện hóa xảy ra nhanh hơn ăn mòn hóa học

CH tr 112 BT2

Trả lời câu hỏi Bài tập 2 trang 112 SGK Hóa 12 Cánh diều

Tấm tôn lớp nhà thường được làm từ vật liệu thép tráng kẽm hoặc thép tráng hỗn hợp nhôm và kẽm. Cho biết mục đích của việc làm trên.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về chống ăn mòn kim loại.

Lời giải chi tiết:

Mục đích của việc trên là bảo vệ vật liệu thép trong tấm tôn

CH tr 112 BT3

Trả lời câu hỏi Bài tập 3 trang 112 SGK Hóa 12 Cánh diều

Đồ trang sức bằng bạc có thể bị chuyển sang màu đen do có phản ứng giữa bạc với O₂ và H₂S trong không khí để tạo thành Ag₂S và hơi nước. Hãy chỉ ra chất khử và chất oxi hóa trong phản ứng trên.

Phương pháp giải:

Dựa vào sự thay đổi số oxi hóa của các chất.

Lời giải chi tiết:

Chất khử: Ag

Chất oxi hóa: O₂ và H₂S

CH tr 112 BT4

Trả lời câu hỏi Bài tập 4 trang 112 SGK Hóa 12 Cánh diều

Xét thí nghiệm sau:

a) Cho mẩu kẽm vào ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid loãng.

b) Tiếp tục cho vài giọt dung dịch copper(II) sulfate vào ống nghiệm ở ý a) thì các bọt khí được tạo thành nhanh hơn.

Hãy cho biết mỗi giai đoạn trên xảy ra ở dạng ăn mòn nào. Giải thích.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về ăn mòn hóa học.

Lời giải chi tiết:

a) Cho mẩu kẽm vào ống nghiệm chứa dung dịch sulfuric acid loãng => xảy ra ăn mòn hóa học vì mẩu kẽm tác dụng trực tiếp với dung dịch oxi hóa.

b) Khi cho thêm dung dịch copper(II) sulfate vào ống nghiệm ở ý a) => xảy ra ăn mòn điện hóa học vì một pin điện hóa học đã được hình thành với kẽm là cực âm, đồng là điện cực dương nên tốc độ thoát khí xảy ra nhanh hơn.

CH tr 112 BT5

Trả lời câu hỏi Bài tập 5 trang 112 SGK Hóa 12 Cánh diều

Hãy tìm hiểu và nêu một số cách chống ăn mòn kim loại đối với cửa làm bằng kim loại.

Phương pháp giải:

Dựa vào kiến thức về chống ăn mòn hóa học

Lời giải chi tiết:

Phương pháp phủ bề mặt: sơn một lớp sơn mỏng trên cửa

Phương pháp điện hóa: mạ hoặc tráng một lớp kim loại mạnh hơn kim loại làm cửa.

Bài đọc >> Xem chi tiết: Lý thuyết Hợp kim - Sự ăn mòn kim loại - Hóa 12 Cánh diều

Lý thuyết Hợp kim - Sự ăn mòn kim loại - Hóa 12 Cánh diều

I. Hợp kim

1. Khái niệm hợp kim và việc sử dụng phổ biến của hợp kim

- Hợp kim là vật liệu kim loại có chứa một kim loại cơ bản và một số kim loại khác hoặc phi kim. Ví dụ: thép là hợp kim, trong đó kim loại cơ bản là sắt, phu kim là carbon và một số kim loại như chromium, nickel,…

- Hợp kim thường khó bị oxi hóa và có một số tính chất đáp ứng được nhiều mục đích sử dụng khác nhau. Vì vậy trong thực tế, hợp kim được sử dụng phổ biến hơn kim loại.

2. Tính chất của hợp kim

- Tính chất hóa học của hợp kim thường tương tự tính chất hóa học của các đơn chất thành phần tham gia tạo hợp kim.

- Tính chất vật lí và tính chất cơ học của hợp kim thường khác nhiều so với tính chất của các đơn chất thành phần tham gia tạo hợp kim.

3. Một số hợp kim của sắt và nhôm

a) Hợp kim của sắt

hầu hết các hợp kim của sắt là thép. Các loại thép có thành phần khác nhau nên tính chất và ứng dụng khác nhau.

Ví dụ:

- Fe và C tạo thép thường, có độ cứng và độ dẻo phù hợp để làm vật liệu trong ngành xây dựng, giao thông và cơ khí.

- Fe, C, Cr và Ni tạo thép không giả, được dùng làm vật liệu chế tạo dao, kéo, dụng cụ phẫu thuật,…

- Gang là hợp kim của sắt và carbon, trong đó có hàm lượng C lớn hơn so với thép. Gang có độ cứng cao nhưng giòn nên khó gia công hơn thép.

b) Hợp kim của nhôm

- Đặc điểm nổi bật nhất của hợp kim nhôm là nhẹ.

- Duralumin (hay dural) là loại hợp kim quan trọng nhất của nhôm, có thành phần gồm nhôm, đồng, magnesium, manganese,…được sử dụng nhiều trong lĩnh vực hàng không vũ trụ để chế tạo cánh máy bay; lĩnh vực quốc phòng để chế tạo áo giáp khiên bảo vệ; lĩnh vực chế tạo ô tô,…

II. Ăn mòn kim loại

1. Hiện tượng ăn mòn và khái niệm ăn mòn

Sự ăn mòn kim loại là sự pháp hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường, trong đó kim loại bị oxi hóa: M \( \to \) Mⁿ⁺ + ne

2. Các dạng ăn mòn kim loại

a) Ăn mòn hóa học

Ăn mòn hóa học là quá trình oxi hóa – khử, trong đó các electron của kim loại chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.

b) Ăn mòn điện hóa

Ăn mòn điện hóa là quá trình ăn mòn kim loại do sự tạo thành pin điện hóa.

Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hóa

1. Có hai kim loại khác nhau hoặc kim loại với phi kim,…

2. Tiếp xúc trực tiếp với nhau hoặc gián tiếp qua dây dẫn điện

3. Cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li