Pin điện hóa ăn mòn kim loại I Pin điện hóa Cấu tạo hoạt động - Kim loại mạnh làm điện cực âm (anot) bị ăn mòn - Kim loại có tính khử yếu bảo vệ - Cầu muối có tác dụng trung hòa dung dịch Tính suất điện động pin điện hóa Epin = Ecatot – Eanot = Emax - Emin II Ăn mòn kim loại Sự ăn mòn kim loại phá huỷ kim loại hợp kim tác dụng chất môi trường xung quanh Đó trình hoá học trình điện hoá kim loại bị oxi hoá thành ion dương M → Mn+ + ne Có hai kiểu ăn mòn kim loại ăn mòn hoá học ăn mòn điện hoá Ăn mòn hoá học Ăn mòn hoá học trình oxi hoá - khử, electron kim loại chuyển trực tiếp đến chất môi trường Máy móc dùng nhà máy hoá chất, thiết bị lò đốt, nồi hơi, chi tiết động đốt bị ăn mòn tác dụng trực tiếp với hoá chất với nước nhiệt độ cao Nhiệt độ cao, kim loại bị ăn mòn nhanh Ăn mòn điện hoá Ăn mòn điện hoá trình oxi hoá - khử, kim loại bị ăn mòn tác dụng dung dịch chất điện li tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương a) Thí nghiệm ăn mòn điện hoá Nhúng kẽm đồng không tiếp xúc với vào cốc đựng dung dịch H2SO4 loãng Nối kẽm với đồng dây dẫn cho qua vôn kế Kim vôn kế quay, chứng tỏ có dòng điện chạy qua Thanh Zn bị mòn dần, Cu có bọt khí thoát -1- Giải thích : Ở điện cực âm (anot), kẽm bị ăn mòn theo phản ứng : Zn → Zn2+ + 2e Ion Zn2+ vào dung dịch, electron theo dây dẫn sang điện cực đồng Ở điện cực dương (catot), ion H+ dung dịch H2SO4 nhận electron biến thành nguyên tử H thành phân tử H2 thoát : 2H+ + 2e → H2↑ b) Cơ chế ăn mòn điện hóa sắt (hợp kim sắt không khí ẩm) Lấy ăn mòn sắt làm thí dụ Trong không khí ẩm, bề mặt sắt có lớp nước mỏng hoà tan O2 khí CO2 khí quyển, tạo thành dung dịch chất điện li Sắt tạp chất (chủ yếu cacbon) tiếp xúc với dung dịch tạo nên vô số pin nhỏ mà sắt anot cacbon catot Tại anot, sắt bị oxi hoá thành ion Fe2+ : Fe → Fe2+ + 2e Các electron giải phóng chuyển dịch đến catot Tại vùng catôt, O2 hoà tan nước bị khử thành ion hiđroxit : O2 + 2H2O + 4e → 4OH− Các ion Fe2+ di chuyển từ vùng anot qua dung dịch điện li đến vùng catot kết hợp với ion OH− để tạo thành sắt (II) hiđroxit Sắt(II) hiđroxit tiếp tục bị oxi hoá oxi không khí thành sắt (III) hiđroxit, chất lại phân huỷ thành sắt II oxit Gỉ sắt màu đỏ nâu, có thành phần Fe2O3.xH2O c) Điều kiện xảy ăn mòn điện hoá  Các điện cực phải khác chất nhau, 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 xúc với dung dịch chất điện li Thiếu ba điều kiện không xảy ăn mòn điện hoá Các diều kiện mô tả tuyệt đối hoá, trình ăn mòn điện hoá xảy tự nhiên III Chống ăn mòn kim loại Sự ăn mòn kim loại gây tổn thất to lớn cho kinh tế quốc dân Hàng năm phải sửa chữa, thay nhiều chi tiết máy móc, thiết bị dùng nhà máy công trường, phương tiện giao thông vận tải, Mỗi năm, lượng sắt, thép bị gỉ chiếm đến gần 1/4 lượng sản xuất Vì vậy, chống ăn mòn kim loại công việc quan trọng cần phải làm thường xuyên để kéo dài thời gian sử dụng máy móc, vật dụng làm kim loại Dưới vài phương pháp chống ăn mòn kim loại Phương pháp bảo vệ bề mặt -2- Dùng chất bền vững môi trường để phủ mặt đồ vật kim loại bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men, Sắt tây sắt tráng thiếc, tôn sắt tráng kẽm Các đồ vật sắt thường mạ niken hay crom Phương pháp điện hoá Nối kim loại cần bảo vệ với kim loại hoạt động để tạo thành pin điện hoá kim loại hoạt động bị ăn mòn, kim loại bảo vệ Thí dụ để bảo vệ vỏ tàu biển làm thép vỏ tàu (phần chìm nước), ống thép dẫn nước, dẫn dầu, dẫn khí đốt đất, người ta lắp vào mặt thép khối kẽm Kết kẽm bị nước biển hay dung dịch chất điện li đất ăn mòn thay cho thép BÀI TẬP Câu Cho phản ứng : 2Ag+ +Zn → Zn2+ +2Ag Thế điện cực chuẩn Ag+/Ag Zn2+/Zn 0,8V - 0,76V Suất điện động pin điện hoá A 0,04 V B 1,56V C -0,04V D 1,36V Câu Cho trị số điện cực chuẩn: E0(Ag+/ Ag) = + 0,80 V; E0 (Al3+/Al) = -1,66V; E0 (Mg2+/Mg) = - 2,37V; E0 (Zn2+/Zn) = - 0,76V; E0 (Cu2+/Cu) = + 0,34V Giá trị 1,56V suất điện động pin điện hoá A Mg Al B Zn Cu C Mg Ag D Zn Ag Câu Cho E0 (Al3+/Al) = -1,66V; E0 (Sn2+/Sn) = -0,14V Chiều phản ứng hoá học hai cặp oxi hoákhử Al3+/Al với Sn2+/Sn suất điện động chuẩn pin điện hoá tương ứng A 2Al3+ + 3Sn → 2Al + 3Sn2+ ; E0pđh = 1,8V B 2Al3+ + 3Sn → 2Al + 3Sn2+ ; E0pđh = 1,52V C 2Al + 3Sn2+ → 2Al3+ + 3Sn ; E0pđh = 1,8V D 2Al + 3Sn2+ → 2Al3+ + 3Sn ; E0pđh = 1,52V Câu Cho E0 (Cd2+/Cd) = -0,40V; E0 (Ag+/Ag) = +0,80V Chiều phản ứng hoá học hai cặp oxi hoá-khử Cd2+/Cd với Ag+/Ag suất điện động chuẩn pin điện hoá tương ứng A Cd2+ + 2Ag → Cd + 2Ag+ ; E0pđh = 0,4V B Cd + 2Ag+ → Cd2+ + 2Ag ; E0pđh = 1,2V C Cd2+ + 2Ag → Cd + 2Ag+ ; E0pđh = 1,2V D Cd + 2Ag+ → Cd2+ + 2Ag ; E0pđh = 0,4V Câu Khi pin Zn−Cu phóng điện, cực dương xảy trình : A Oxi hóa Cu thành Cu2+ B Oxi hóa Zn thành Zn2+ C Khử Cu2+ thành Cu D Khử Zn2+ thành Zn Câu Trong pin điện hóa Zn−Cu, trình oxi hóa pin : A Zn2+ + 2e → Zn B Zn → Zn2+ + 2e C Cu2+ + 2e → Cu D Cu → Cu2+ + 2e Câu Sau thời gian pin điện hóa Zn−Cu hoạt động Nhận xét sau không ? -3- A Khối lượng cực kẽm giảm, khối lượng cực đồng tăng B Nồng độ Cu2+ tăng, nồng độ Zn2+ giảm C Nồng độ Zn2+ tăng, nồng độ Cu2+ giảm D Suất điện động pin giảm dần o o o o Câu Cho E Cu 2+ /Cu = + 0,34V, E Fe3+ /Fe 2+ = + 0,77V, E Zn 2+ /Zn = − 0,76V, E Ni2+ /Ni = −0,26V Phản ứng hóa học sau không ? A Zn + Cu2+ → Zn2+ + Cu B Fe + Cu2+ → Fe2+ + Cu C Ni + Fe3+ → Ni2+ + Fe D Cu + Fe3+ → Cu2+ + Fe2+ o o Câu Cho E Cu 2+ /Cu = + 0,34V E Ni2+ /Ni = −0,26V Suất điện động chuẩn pin điện hóa Ni−Cu : A 0,08V B 0,60V C 0,34V Câu 10 Biết suất điện động chuẩn pin Zn−Cu 1,10V E oZn 2+ /Zn = D 0,26V − 0,76V Thế điện cực chuẩn cặp Cu2+/Cu : A +1,86V B +0,34V C −0,34V D + 0,76V o Câu 11 Biết suất điện động chuẩn pin điện hóa : E Cu-Ag = 0,46V, E oZn-Cu = 1,10V, E oPb−Cu = 0,47V Dãy ion xếp theo chiều tăng dần tính oxi hóa từ trái qua phải : A Zn2+, Pb2+, Cu2+, Ag+ B Pb2+, Zn2+, Cu2+, Ag+ C Zn2+, Cu2+, Pb2+, Ag+ D Pb2+, Zn2+, Ag+, Cu2+ o o o o Câu 12: Cho suất điện động chuẩn E pin điện hoá: E (Cu-X) = 0,46V ; E (Y-Cu) = 1,1V ; E (ZCu) = 0,47V (X, Y, Z ba kim loại) Dóy cỏc kim loại xếp theo chiều tăng dần tính khử từ trái sang phải A Z, Y, Cu, X B X, Cu, Z, Y C Y, Z, Cu, X D X, Cu, Y, Z Câu 13: Cho biết phản ứng oxi hoỏ - khử xảy pin điện hoỏ Fe-Cu: o 2+ → Fe 2+ + Cu ; E Fe2 + Fe + Cu  Fe o = – 0,44V, E Cu 2+ = + 0,34V Cu Suất điện động chuẩn pin điện hoá Fe-Cu A 1,66V B 0,10V C 0,78V D 0,92V Câu 14: Cho suất điện động chuẩn pin điện hoá: Zn -Cu 1,1V ; Cu-Ag 0,46V Biết điện cực o chuẩn E Ag+ Ag = o +0,8V Thế điện cực chuẩn E Zn 2+ Zn o E Cu 2+ Cu có giá trị A –0,76V +0,34V B –1,46V –0,34V C +1,56V +0,64V D –1,56V +0,64V o Câu 15: Cho điện cực chuẩn: E Al3+ Al = o −1,66 V ; E Zn 2+ Zn o = −0,76 V ; E Pb2+ +0,34V Trong pin sau đây, pin có suất điện động chuẩn lớn ? A Pin Zn-Cu B Pin Zn-Pb C Pin Al-Zn -4- D Pin Pb-Cu Pb = o −0,13 V ; E Cu 2+ Cu = Câu 16 : Một vật sắt tráng thiếc (đó xước sâu tới lớp sắt) tiếp xúc với môi trường chất điện li : A Cả Fe Sn điều bị ăn mòn B Cả Fe Sn khụng bị ăn mòn C Fe bị ăn mòn, Sn khụng bị ăn mòn D Fe bị ăn mòn, Sn khụng bị ăn mòn Câu 17: Vỏ tàu biển (phần chìm nước) thép thường bị gỉ Cơ chế trình ăn mòn điện cực âm điện cực dương A Fe → Fe 2+ + 2e 2H2O + O2 + 4e → OH − B Fe → Fe3+ + 3e H + + 2e → H2 ↑ C Fe → Fe 2+ + 2e, Fe 2+ → Fe3+ + 1e 2H2O + O2 + 4e → OH − D Fe → Fe 2+ + 2e, Fe 2+ → Fe3+ + 1e H + + 2e → H2 ↑ Câu 18: Cú ba kim loại là: sắt nguyên chất (X), kẽm nguyờn chất (Y), sắt lẫn kẽm (Z) Trong không khí ẩm A X dễ bị ăn mòn B Y dễ bị ăn mòn C Z dễ bị ăn mòn D bị ăn mòn Câu 19: Cho cặp kim loại nguyên chất tiếp xúc trực tiếp với nhau: Fe Pb ; Fe Zn ; Fe Sn ; Fe Ni Khi nhúng cặp kim loại vào dung dịch axit, số cặp kim loại Fe bị phá huỷ trước A B C D Câu 20: Cho hợp kim sau: Cu-Fe (I) ; Zn-Fe (II) ; Fe-C (III) ; Sn-Fe (IV) Khi tiếp xúc với dung dịch chất điện li thí hợp kim mà Fe bị ăn mòn trước A I, II IV B I, II III C I, III IV D II, III IV Câu 21: Một sắt tác dụng với dung dịch H 2SO4 loóng, thờm vài giọt dung dịch CuSO vào thỡ lượng bọt khí H2 A bay không đổi B khụng bay C bay D bay nhiều Câu 22: Có dung dịch riêng biệt: a) HCl, b) CuCl2, c) FeCl3, d) HCl cú lẫn CuCl2 Nhúng vào dung dịch Fe nguyên chất Số trường hợp xuất ăn mòn điện hoá học A B C D Câu 23: Tiến hành bốn thí nghiệm sau: - (1): Nhúng Fe vào dung dịch FeCl3 ; - (2): Nhỳng Fe vào dung dịch CuSO4 ; - (3): Nhúng Cu vào dung dịch FeCl3 ; - (4): Cho Fe tiếp xúc với Cu nhúng vào dung dịch HCl Số trường hợp xuất ăn mòn điện hóa học A B C -5- D ĐÁP ÁN BÀI TẬP PIN ĐIỆN HÓA 1B 13C 2D 14A 3D 15A 4B 16C 5B 17D 6C 18C -6- 7C 19D 8B 20C 9B 21D 10B 22C 11A 23B 12B