Một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm về ăn mòn của kim loại (đinh thép). Nhóm học sinh đưa ra giả thuyết: “Sự ăn mòn kim loại không xảy ra hoặc xảy ra nhanh hay chậm chỉ phụ thuộc vào các chất có trong môi trường”
Thí nghiệm được tiến hành theo các bước sau:
- Rót dung dịch sodium chloride (NaCl) bão hòa vào cốc 1, cốc 2, cốc 3, dầu nhòn (bản chất là hỗn hợp các hydrocarbon) vào cốc 4.
- Cho một đinh thép vào cốc 1 và cốc 4, cho đinh thép được quấn bởi dây kẽm (Zn) vào cốc 2, cho đinh thép được quấn dây đồng (Cu) vào cốc 3 (các đinh thép là thép carbon thường và đã được làm sạch bề mặt).
Các bước được minh họa như hình vẽ dưới đây:
Để 4 cốc trong không khí sau 5 ngày, kết quả thí nghiệm được nhóm học sinh ghi lại theo bảng sau:
STT Cốc 1 Cốc 2 Cốc 3 Cốc 4 Hiện tượng Cây đinh bị gỉ; có lớp chất rắn màu đỏ bám lên trên đinh sắt. Dây kẽm bị ăn mòn, cây đinh gần như không bị ăn mòn. Cây đinh bị gỉ. dây đồng hầu như không bị ăn mòn. Không có hiện tượng
Một nhóm học sinh tiến hành thí nghiệm về ăn mòn của kim loại (đinh thép). Nhóm học sinh đưa ra giả thuyết: “Sự ăn mòn kim loại không xảy ra hoặc xảy ra nhanh hay chậm chỉ phụ thuộc vào các chất có trong môi trường”
Thí nghiệm được tiến hành theo các bước sau:
- Rót dung dịch sodium chloride (NaCl) bão hòa vào cốc 1, cốc 2, cốc 3, dầu nhòn (bản chất là hỗn hợp các hydrocarbon) vào cốc 4.
- Cho một đinh thép vào cốc 1 và cốc 4, cho đinh thép được quấn bởi dây kẽm (Zn) vào cốc 2, cho đinh thép được quấn dây đồng (Cu) vào cốc 3 (các đinh thép là thép carbon thường và đã được làm sạch bề mặt).
Các bước được minh họa như hình vẽ dưới đây:
Để 4 cốc trong không khí sau 5 ngày, kết quả thí nghiệm được nhóm học sinh ghi lại theo bảng sau:
Thí nghiệm được tiến hành theo các bước sau:
- Rót dung dịch sodium chloride (NaCl) bão hòa vào cốc 1, cốc 2, cốc 3, dầu nhòn (bản chất là hỗn hợp các hydrocarbon) vào cốc 4.
- Cho một đinh thép vào cốc 1 và cốc 4, cho đinh thép được quấn bởi dây kẽm (Zn) vào cốc 2, cho đinh thép được quấn dây đồng (Cu) vào cốc 3 (các đinh thép là thép carbon thường và đã được làm sạch bề mặt).
Các bước được minh họa như hình vẽ dưới đây:
Để 4 cốc trong không khí sau 5 ngày, kết quả thí nghiệm được nhóm học sinh ghi lại theo bảng sau:
| STT | Cốc 1 | Cốc 2 | Cốc 3 | Cốc 4 |
|---|---|---|---|---|
| Hiện tượng | Cây đinh bị gỉ; có lớp chất rắn màu đỏ bám lên trên đinh sắt. | Dây kẽm bị ăn mòn, cây đinh gần như không bị ăn mòn. | Cây đinh bị gỉ. dây đồng hầu như không bị ăn mòn. | Không có hiện tượng |
Các mệnh đề Đúng / Sai:
a)
Ở cốc 1, khi nhúng đinh vào nước muối, sắt bị ăn mòn hóa học.
b)
Ở cốc 2, khi quấn kẽm vào đinh thép rồi ngâm chúng trong dung dịch NaCl, xuất hiện hiện tượng ăn mòn điện hóa, kẽm có tính khử mạnh hơn sắt nên kẽm bị ăn mòn, do đó đinh thép được bảo vệ.
c)
Quấn một dây đồng quanh đinh thép là cách để chống ăn mòn đinh thép trong môi trường có chất điện li.
d)
Với kết quả thí nghiệm như trên, giả thuyết của nhóm học sinh là đúng.
Đáp án chính thức: a:S,b:Đ,c:S,d:S
Hướng dẫn giải chi tiết
(AI giải đề cho tôi)
a) Sai. Trong nước muối (môi trường chất điện li), sắt bị ăn mòn điện hóa: đinh thép (thép carbon) tạo nên các cục pin Fe–C, Fe làm anode bị oxi hóa (Fe → Fe²⁺ + 2e), carbon làm cathode, O₂ khử tại cathode. Đây không phải ăn mòn hóa học.
b) Đúng. Zn có tính khử mạnh hơn Fe (E°(Zn²⁺/Zn) = −0,76 V < E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V), nên trong cặp điện hóa Zn–Fe ngâm trong dung dịch NaCl, Zn làm anode bị oxi hóa (Zn → Zn²⁺ + 2e), Fe làm cathode được bảo vệ (phương pháp bảo vệ điện hóa bằng anode hi sinh). Kết quả thí nghiệm: dây kẽm bị ăn mòn, đinh thép gần như không bị ăn mòn — phù hợp.
c) Sai. Cu có tính khử yếu hơn Fe (E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V), nên trong cặp điện hóa Fe–Cu, Fe làm anode bị oxi hóa mạnh hơn, tức là dây đồng làm tăng tốc độ ăn mòn đinh thép (kết quả cốc 3: cây đinh bị gỉ). Quấn dây đồng không phải cách chống ăn mòn; muốn bảo vệ đinh thép phải quấn kim loại có tính khử mạnh hơn Fe như kẽm.
d) Sai. Giả thuyết cho rằng sự ăn mòn chỉ phụ thuộc vào các chất trong môi trường. Nhưng so sánh cốc 2 và cốc 3 (cùng môi trường dung dịch NaCl bão hòa) cho kết quả khác nhau: cốc 2 đinh thép được bảo vệ, cốc 3 đinh thép bị gỉ. Điều này chứng tỏ sự ăn mòn còn phụ thuộc vào bản chất của kim loại (tính khử của kim loại tiếp xúc), không chỉ phụ thuộc môi trường. Do đó giả thuyết sai.
a) (AI giải đề cho tôi)
Trong dung dịch NaCl, sắt bị ăn mòn điện hóa (pin Fe–C), không phải ăn mòn hóa học.
b) (AI giải đề cho tôi)
Zn mạnh khử hơn Fe nên làm anode hi sinh bị ăn mòn, bảo vệ đinh thép — đúng với kết quả cốc 2.
c) (AI giải đề cho tôi)
Cu yếu khử hơn Fe nên Fe làm anode bị ăn mòn nhanh hơn; quấn dây đồng không chống được ăn mòn.
d) (AI giải đề cho tôi)
Cốc 2 và cốc 3 cùng môi trường NaCl nhưng kết quả khác nhau, chứng tỏ sự ăn mòn còn phụ thuộc bản chất kim loại, giả thuyết sai.
a) Sai. Trong nước muối (môi trường chất điện li), sắt bị ăn mòn điện hóa: đinh thép (thép carbon) tạo nên các cục pin Fe–C, Fe làm anode bị oxi hóa (Fe → Fe²⁺ + 2e), carbon làm cathode, O₂ khử tại cathode. Đây không phải ăn mòn hóa học.
b) Đúng. Zn có tính khử mạnh hơn Fe (E°(Zn²⁺/Zn) = −0,76 V < E°(Fe²⁺/Fe) = −0,44 V), nên trong cặp điện hóa Zn–Fe ngâm trong dung dịch NaCl, Zn làm anode bị oxi hóa (Zn → Zn²⁺ + 2e), Fe làm cathode được bảo vệ (phương pháp bảo vệ điện hóa bằng anode hi sinh). Kết quả thí nghiệm: dây kẽm bị ăn mòn, đinh thép gần như không bị ăn mòn — phù hợp.
c) Sai. Cu có tính khử yếu hơn Fe (E°(Cu²⁺/Cu) = +0,34 V), nên trong cặp điện hóa Fe–Cu, Fe làm anode bị oxi hóa mạnh hơn, tức là dây đồng làm tăng tốc độ ăn mòn đinh thép (kết quả cốc 3: cây đinh bị gỉ). Quấn dây đồng không phải cách chống ăn mòn; muốn bảo vệ đinh thép phải quấn kim loại có tính khử mạnh hơn Fe như kẽm.
d) Sai. Giả thuyết cho rằng sự ăn mòn chỉ phụ thuộc vào các chất trong môi trường. Nhưng so sánh cốc 2 và cốc 3 (cùng môi trường dung dịch NaCl bão hòa) cho kết quả khác nhau: cốc 2 đinh thép được bảo vệ, cốc 3 đinh thép bị gỉ. Điều này chứng tỏ sự ăn mòn còn phụ thuộc vào bản chất của kim loại (tính khử của kim loại tiếp xúc), không chỉ phụ thuộc môi trường. Do đó giả thuyết sai.
a) (AI giải đề cho tôi)
Trong dung dịch NaCl, sắt bị ăn mòn điện hóa (pin Fe–C), không phải ăn mòn hóa học.
b) (AI giải đề cho tôi)
Zn mạnh khử hơn Fe nên làm anode hi sinh bị ăn mòn, bảo vệ đinh thép — đúng với kết quả cốc 2.
c) (AI giải đề cho tôi)
Cu yếu khử hơn Fe nên Fe làm anode bị ăn mòn nhanh hơn; quấn dây đồng không chống được ăn mòn.
d) (AI giải đề cho tôi)
Cốc 2 và cốc 3 cùng môi trường NaCl nhưng kết quả khác nhau, chứng tỏ sự ăn mòn còn phụ thuộc bản chất kim loại, giả thuyết sai.