Bài 5 trang 222 SGK hóa học 12 nâng cao

Đề bài

Sự ăn mòn sắt thép là quá trình oxi hóa khử

a) Giải thích và viết phương trình hóa học của phản ứng hóa học xảy ra khi sắt, thép bị ăn mòn.

b) Kẽm hoặc thiếc tráng ngoài vật bằng sắt, thép có tác dụng bảo vệ sắt khỏi bị ăn mòn. Hãy giải thích một thực tế là sau một thời gian sử dụng thì vật được tráng bằng kẽm có hiệu quả bảo vệ tốt hơn vật được tráng thiếc.

Biết \(E_{Z{n^{2 + }}/Zn}^0 =  - 0,76V\,;\,E_{F{e^{2 + }}/Fe}^0 =  - 0,44\,V\,;\,E_{S{n^{2 + }}/Sn}^0 =  - 0,14V.\)

c) Vì sao thiếc được dùng nhiều hơn kẽm để bảo vệ kim loại dùng chế tạo hộp đựng thực phẩm. Còn kẽm lại được dùng thiếc để bảo vệ ống dẫn nước, xô chậu..,?

Lời giải chi tiết

a) Sắt, thép bị ăn mòn trong không khí ẩm đó là ăn mòn điện hóa.

- Sắt, thép có chứa tạp chất là cacbon và một số kim loại khác đóng vai trò các điện cực.

- Trong màng nước trên bề mặt sắt, thép có những chất tan như \(CO_2\) …tạo thành môi trường điện li.

- Trong môi trường điện li, giữa sắt và tạp chất xuất hiện những pin điện hóa.

+ Tại cực âm sắt bị oxi hóa: \(Fe \to F{e^{2 + }} + 2e.\)

+ Tại cực dương oxi của không khí bị khử: \(2{H_2}O + {O_2} + 4e \to 4O{H^ - }\)

+ Những ion trong màng nước tác dụng với nhau tạo ra kết tủa

\(F{e^{2 + }} + 2O{H^ - } \to Fe{(OH)_2} \downarrow \)

+ Kết tủa tạo ra trong không khí tạo thành gỉ sắt.

\(4Fe{(OH)_2} + {O_2} + 2{H_2}O\buildrel {} \over
\longrightarrow 4Fe{(OH)_3}\) 

b) Kẽm hoặc thiếc tráng ngoài vật bằng sắt, thép có tác dụng bảo vệ chống ăn mòn. Nhưng trên thực tế vật được tráng bằng kẽm có hiệu quả bảo vệ tốt hơn vật được tráng bằng thiếc là do: thế điện cực chuẩn của sắt nhỏ hơn thế điện cực chuẩn của thiếc. sắt là cực âm nên bị ăn mòn. Ngược lại thế điện cực chuẩn của kẽm nhỏ hơn thế điện cực chuẩn của sắt. kẽm là cực âm nên bị ăn mòn.

c) Thiếc được dùng nhiều hơn kẽm để bảo vệ những đồ hộp đựng thực phẩm vì thiếc rẻ và bền trong không khí, trong nước, trong chất hữu cơ có tính axit yếu và không độc. Kẽm thường được dùng nhiều hơn thiếc để bảo vệ ống dẫn nước, xô, chậu…là vì kẽm bảo vệ hơn thiếc.