Đáp án và lời giải

Giải SGK Hóa học 12 CTST Bài 16: Hợp kim – sự ăn mòn kim loại có đáp án

Về trang đề

Câu 1

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

- Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.

- Để chống ăn mòn kim loại, người ta có thể dùng phương pháp bảo vệ bề mặt và phương pháp điện hoá.

Câu 2

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Một số hợp kim thường gặp trong cuộc sống: gang, thép, inox, duralumin ….

Câu 3

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Một số ví dụ về tính chất của hợp kim:

- Hợp kim duralumin (hợp kim của nhôm) nhẹ, bền trong không khí và nước nên được dùng làm vật liệu chế tạo máy bay, ô tô, tên lửa, tàu vũ trụ ….

- Hợp kim thép cứng và bền dùng để xây dựng nhà cửa, cầu cống, vật dụng trong đời sống…

- Inox (thép không gỉ) ít bị ăn mòn nên được dùng để chế tạo các dụng cụ y tế, dụng cụ nhà bếp,…

Câu 4

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

	Gang	Thép
Thành phần	Là hợp kim của Fe và C, trong đó C chiếm khoảng 2 – 5% về khối lượng. Trong gang còn có một lượng nhỏ các nguyên tố khác như: Si, S, Mn, P …	Là hợp kim của Fe và C, trong đó C chiếm dưới 2% về khối lượng. Trong thép còn có thể có một số nguyên tố khác như: Si, Mn, Cr, Ni …
Tính chất	Cứng và giòn hơn sắt.	Cứng hơn sắt. Tuỳ thuộc vào thành phần các nguyên tố Fe, C, Mn, Ni mà thép còn có khả năng chống ăn mòn, chống mài mòn …
Ứng dụng	Luyện thép, đúc bệ máy, ống dẫn nước,…	- Thép carbon: thép tấm, xây dựng nhà cửa, vật dụng đời sống… - Thép manganese: đường ray xe lửa, két sắt, máy nghiền đá … - Thép không gỉ: dụng cụ y tế, nhà bếp, vòng bi, vỏ xe bọc thép …

Câu 5

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

- Các yếu tố có thể gây nên sự ăn mòn kim loại: các chất trong môi trường như O $_{2}$ , hơi nước, các acid yếu có trong nước mưa, các muối có trong nước biển …

- Bản chất của quá trình ăn mòn kim loại là phản ứng oxi hoá – khử.

Câu 6

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Câu 7

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Thí nghiệm 1 Ăn mòn điện hoá đối với sắt	Hiện tượng	Giải thích
Nhúng thanh sắt và thanh đồng vào cốc chứa dung dịch H $_{2}$ SO $_{4}$ 0,5M. Dùng dây dẫn điện nối thanh sắt và thanh đồng với đèn led.	Khi chưa nối dây dẫn điện, chỉ thấy xuất hiện bọt khí xung quanh thanh sắt (phần nhúng vào dung dịch H $_{2}$ SO $_{4}$ ).	Khi chưa nối dây dẫn điện, thanh sắt phản ứng với H $_{2}$ SO $_{4}$ sinh ra khí H $_{2}$ (hay thanh sắt bị ăn mòn hoá học): Fe + H $_{2}$ SO $_{4}$ → FeSO $_{4}$ + H $_{2}$ . Thanh đồng không phản ứng với H $_{2}$ SO $_{4}$ nên không xuất hiện bọt khí.
Nhúng thanh sắt và thanh đồng vào cốc chứa dung dịch H $_{2}$ SO $_{4}$ 0,5M. Dùng dây dẫn điện nối thanh sắt và thanh đồng với đèn led.	Khi nối dây dẫn điện, thấy bọt khí thoát ra xung quanh cả 2 thanh kim loại (phần nhúng vào dung dịch H $_{2}$ SO $_{4}$ ), đèn sáng.	Khi nối dây dẫn điện, vừa xảy ra ăn mòn hoá học, vừa xảy ra ăn mòn điện hoá. + Ăn mòn hoá học: Sắt phản ứng với H $_{2}$ SO $_{4}$ sinh ra H $_{2}$ thoát ra trên bề mặt thanh sắt. Fe + H $_{2}$ SO $_{4}$ → FeSO $_{4}$ + H $_{2}$ + Ăn mòn điện hoá: Khi nối dây dẫn giữa thanh sắt với thanh đồng đã tạo thành 1 pin điện hoá, trong đó Fe là anode (cực âm), Cu là cathode (cực dương). Ở anode: Fe → Fe $^{2+}$ + 2e Ở cathode: 2H $^{+}$ + 2e → H $_{2}$ Do đó, có H $_{2}$ thoát ra trên bề mặt thanh đồng.

Câu 8

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Quá trình oxi hoá: Fe → Fe $^{2+}$ + 2e

Quá trình khử: 2H $^{+}$ + 2e → H $_{2}$

Câu 9

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Hiện tượng: Ở chỗ nối của hai kim loại khi để lâu ngoài không khí ẩm dây nhôm bị ăn mòn.

Giải thích: Khi sợi dây đồng được nối với một dây nhôm để ngoài không khí ẩm sẽ hình thành một pin điện hoá, trong đó nhôm (Al) là cực âm (anode); đồng (Cu) là cực dương (cathode).

Ở anode xảy ra quá trình: Al → Al $^{3+}$ + 3e

Ở cathode xảy ra quá trình: O $_{2}$ + 2H $_{2}$ O + 4e → 4OH $^{-}$

Do đó Al bị ăn mòn điện hoá.

Câu 10

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Thí nghiệm 2: Bảo vệ sắt bằng phương pháp điện hoá	Hiện tượng	Giải thích
Rót dung dịch NaCl vào 2 cốc thuỷ tinh. Ngâm một đinh sắt vào cốc (1). Ngâm một đinh sắt có quấn dây kẽm vào cốc (2). Quan sát hiện tượng sau 5 ngày.	Sau 5 ngày, đinh sắt ở cốc (1) bị ăn mòn còn đinh sắt ở cốc (2) không bị ăn mòn.	- Ở cốc 1: Có sự tạo thành pin điện Fe – C, trong đó Fe là anode; C là cathode. + Tại anode: Fe → Fe $^{2+}$ + 2e + Tại cathode: O $_{2}$ + 2H $_{2}$ O + 4e → 4OH $^{-}$ Do đó, đinh sắt trong cốc (1) bị ăn mòn. - Ở cốc 2: Có sự tạo thành pin điện Zn – Fe, trong đó Zn là anode; Fe là cathode. Do đó, Zn bị ăn mòn trước, đinh sắt được bảo vệ. (Chú ý: Trước đây đinh được làm bằng kim loại sắt, ngày nay đinh được làm từ hợp kim thép, thường thường được nhúng hoặc bọc với các chất chống mòn khi trong các điều kiện khắc nghiệt hoặc làm tăng thêm khả năng kết dính).

Câu 11

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Để bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép, người ta gắn các khối kẽm vào phía ngoài vỏ tàu ở phần chìm trong nước biển. Khi đó, có sự tạo thành pin điện Zn – Fe; trong đó Zn là anode, Fe là cathode. Do đó, khối kẽm bị ăn mòn trước, vỏ tàu biển được bảo vệ.

Câu 12

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

So sánh	Ăn mòn hoá học	Ăn mòn điện hoá
Điều kiện	Kim loại tiếp xúc trực tiếp với các tác nhân oxi hoá như oxygen, acid, muối …	Hai kim loại khác nhau (hoặc kim loại và phi kim) tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau thông qua dây dẫn và cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.
Bản chất	Là quá trình oxi hoá – khử trong đó electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.	Là quá trình ăn mòn kim loại do sự tạo thành pin điện hoá.

Câu 13

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Giải thích quá trình ăn mòn điện hoá các hợp kim của sắt (gang, thép) trong không khí ẩm: Trong không khí ẩm, trên bề mặt gang, thép luôn có lớp nước mỏng đã hoà tan khí oxygen và carbon dioxide tạo thành dung dịch chất điện li. Sắt và các thành phần khác (chủ yếu là carbon) thành phần của gang, thép tiếp xúc với dung dịch đó, tạo nên vô số pin điện hoá rất nhỏ mà anode là sắt và cathode là carbon.

Ở anode, xảy ra quá trình oxi hoá: Fe(s) → Fe $^{2+}$ (aq) + 2e

Ở cathode, xảy ra quá trình khử: O $_{2}$ (g) + 2H $_{2}$ O(l) + 4e → 4OH $^{-}$ (aq)

Fe $^{2+}$ tiếp tục bị oxi hoá bởi oxygen không khí, tạo thành gỉ sắt có thành phần chính là Fe $_{2}$ O $_{3}$ .nH $_{2}$ O.

Câu 14

Hướng dẫn chấm do TopStudy biên soạn, mang tính gợi ý

Hiện tượng: Một vật bằng sắt tây (sắt tráng thiếc) bị xây xát chạm tới lớp sắt bên trong. Khi để lâu trong không khí ẩm phần sắt lộ ra sẽ bị ăn mòn tạo thành gỉ sắt.

Giải thích: Khi để vật bằng sắt tây bị xây xát chạm tới lớp sắt bên trong trong không khí ẩm tạo thành pin điện hoá; trong đó sắt là anode còn thiếc là cathode. Do đó, sắt bị ăn mòn trước (do có tính khử mạnh hơn thiếc).