Mở đầu:
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 (zine) 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.
Lời giải:
- Hình 16.1a) Việc sơn phủ lên vỏ tàu giúp hạn chế rỉ sét và bảo vệ kết cấu của vỏ tàu.
- Hình 16.1b) Hàn đính một số khối kim loại kẽm vào phần dưới của vỏ tàu bằng thép (thành phần chính là sắt) sẽ tạo thành cặp điện cực Zn – Fe, trong đó Zn là kim loại có tính khử mạnh hơn, đóng vai trò là cực âm nên bị ăn mòn khi tàu tiếp xúc với nước biển, điều này giúp vỏ tàu được bảo vệ.
- Hình 16.1c) Việc phủ một lớp sơn cuối cùng giúp cho vỏ tàu tránh tiếp xúc trực tiếp với nước biển, từ đó làm cho sự ăn mòn vỏ tàu diễn ra chậm hơn, đồng thời mang lại tính thẩm mỹ cho con tàu.
I. Hợp kim
Câu hỏi 1: Khi để trong không khí, bề mặt của lá nhôm bị oxi hoá tạo lớp phủ oxide. Trong trường hợp này lá nhôm có trở thành hợp kim không? Giải thích.
Lời giải:
- Trong trường hợp này, lá nhôm trở thành hợp kim vì lớp oxide của nhôm thường khó bị oxi hóa.
Luyện tập 1: Lưỡi cưa là bộ phận chính của các dụng cụ cưa, xẻ. Có thể dùng nhôm làm lưỡi cưa không? Giải thích.
Lời giải:
- Lưỡi cưa thường không được làm bằng nhôm do kim loại này có tính dẻo cao, dễ bị uốn nắn và bị cắt. Vì những tính chất trên, nhôm không phù hợp để làm lưỡi cưa, vật liệu đòi hỏi tính cứng cao trong việc cưa xẻ những vật liệu cứng.
Câu hỏi 2: Cần lựa chọn hợp kim có tính chất đặc trưng nào để làm các tấm khiên trang bị cho lực lượng cảnh sát?
Lời giải:
- Hợp kim phải có độ cứng cao, nóng chảy cao, có khả năng chống đạn.
Câu hỏi 3: Kể tên các đồ dùng, thiết bị được làm bằng thép mà em biết.
Lời giải:
- Một số đồ dùng, thiết bị làm bằng thép: Dao, kéo, đường ray tàu hỏa, giàn giáo, khung vỏ các loại tàu xe, trục và bánh răng của các động cơ, …
Vận dụng 1: Tìm hiểu về “thép 304” để giải thích vì sao nó rất phổ biến trong đời sống.
Lời giải:
- Thép 304, có tên gọi khác là thép không gỉ, là một dạng hợp kim của sắt chứa tối thiểu 10,5% chrome.
- Một số ưu điểm của thép 304 khiến cho nó được ưa chuống trong đời sống:
+ Khả năng chịu nhiệt tốt.
+ Khả năng chống chịu ăn mòn cao.
+ Khả năng gia công tạo hình tốt.
+ Sạch sẽ, dễ vệ sinh.
+ Khả năng tái chế 100%.
II. Ăn mòn kim loại
Vận dụng 2: 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.
Lời giải:
- 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.
Câu hỏi 5: 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 hoá?
Lời giải:
- Vị trí tấm tôn tiếp xúc với các đinh vít dễ xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa. Do nơi đây có sự tiếp xúc trực tiếp 2 kim loại khác nhau là kẽm (trên tấm tôn) và sắt (trên đinh vít) hình thành nên cặp điện cực Zn – Fe và cũng là nơi hơi nước hoặc nước mưa dễ đọng lại.
Luyện tập 2: Nêu các cách hạn chế sự ăn mòn đối với mái tôn.
Lời giải:
- Người ta có thể sử dụng sơn dầu để quét lên bề mặt mái tôn để hạn chế sự ăn mòn.
Câu hỏi 6: Gọi tên các biện pháp bảo vệ bề mặt kim loại được thể hiện trong Hình 16.6.
Lời giải:
- Hình a: Biện pháp phủ một lớp dầu, mỡ lên bề mặt kim loại.
- Hình b: Biện pháp tráng lên bề mặt kim loại bằng một kim loại khác.
- Hình c: Biện pháp phun sơn lên bề mặt kim loại.
Thí nghiệm: 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 thuỷ tinh chứa nước. Cốc này được đặt lên một tờ giấy màu trắng. Để yên khoảng 4 giờ.
Yêu cầu: Quan sát hiện tượng và giải thích.
Lời giải:
- Ở cốc thứ nhất, ta thấy đinh sắt bị ăn mòn nhưng rất chậm và ít, do lúc này chỉ xảy ra hiện tượng ăn mòn hóa học.
- Ở cốc thứ hai, tại vị trí bề mặt mặt nước, ta thấy dây kẽm bị ăn mòn phần lớn, đinh sắt bị ăn mòn từ từ. Do lúc này xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hóa: vị trí mặt nước tiếp xúc với khí oxygen và khí carbon dioxide trong không khí tạo thành chất điện li, đồng thời dây kẽm quấn quanh đinh sắt sẽ hình thành cặp điện cực Zn – Fe. Đây là những điều kiện để xảy ra ăn mòn điện hóa.
Vận dụng 3: Tìm hiểu về một số cách chống ăn mòn kim loại đối với cánh cửa làm bằng thép và giải thích.
Lời giải:
- 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.
Bài tập
Bài tập 1: Chỉ ra những điểm giống nhau giữa ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá.
Lời giải:
Những điểm giống nhau giữa ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá là:
- Đều là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.
- Đều xảy ra quá trình oxi hóa khử trong đó kim loại bị oxi hóa.
Bài tập 2: Tấm tôn lợp 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.
Lời giải:
- Việc làm tôn từ những loại vật liệu trên giúp tôn tránh bị ăn mòn bởi các chất trong không khí.
Bài tập 3: 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 hoá trong phản ứng trên.
Lời giải:
- Chất khử: Ag
- Chất oxi hóa: O2 và H2S
Bài tập 4: 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 trong mỗi giai đoạn trên xảy ra dạng ăn mòn nào. Giải thích.
Lời giải:
Giai đoạn a: xảy ra ăn mòn hóa học theo phản ứng:
Zn(s) + H2SO4(aq) ⟶ ZnSO4(aq) + H2(g)
Giai đoạn b: xảy ra ăn mòn điện hóa vì khi cho dung dịch copper(II) sulfate vào ống nghiệm ở ý a):
CuSO4(aq) + Zn(s) ⟶ ZnSO4(aq) + Cu(s)
Đồng sinh ra bám trên bề mặt mẩu kẽm tạo thành pin điện hóa Zn - Cu với Zn là điện cực âm (anode), Cu là điện cực dương (cathode). Trong đó:
- Tại anode: Zn(s) ⟶ Zn2+(aq) + 2e
- Tại cathode: 2H+(aq) + 2e ⟶ H2(g)
Bài tập 5: Hãy tìm hiểu và nêu một số cách chống ăn mòn kim loại đối với cửa làm bằng kim loại.
Lời giải:
Một số cách chống ăn mòn kim loại đối với cửa làm bằng kim loại:
+ Phủ một lớp chống ăn mòn kim loại như sơn, dầu, mỡ...
+ Mạ cửa bằng kẽm.
+ Sử dụng một số loại vật liệu kháng ăn mòn như: thép không gỉ, hợp kim của nhôm và kẽm...
- + Thường xuyên vệ sinh cửa kim loại sạch sẽ.