Giáo án môn Hóa học 12 - Bài 20: Sự ăn mòn kim loại

Bài 22: SỰ ĂN MÒN KIM LOẠI 
I. MỤC TIÊU:
A. Chuẩn kiến thức và kỹ năng
Kiến thức
Hiểu được:
Các khái niệm: ăn mòn kim loại, ăn mòn hoá học, ăn mòn điện hoá.
Điều kiện xảy ra sự ăn mòn kim loại.
Biết các biện pháp bảo vệ kim loại khỏi bị ăn mòn.
Biết được : 
Thế nào là sự ăn mòn kim loại và các dạng ăn mòn.
Vận dụng :
Giải thích các hiện tượng xãy ra trong thực tế.
Viết được cơ chế xãy ra sự ăn mòn
Kĩ năng 	
Phân biệt được ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá ở một số hiện tượng thực tế.
Sử dụng và bảo quản hợp lí một số đồ dùng bằng kim loại và hợp kim dựa vào những đặc tính của chúng.
Thái độ và tình cảm 
Có ý thức sử dụng, bảo quản hợp lí, hiệu quả đồ dùng bằng kim loại một cách khoa học.
Sử dụng phế liệu kim loại và chống ô nhiễm môi trường.
B. Trọng tâm 
Khái niệm ăn mòn kim loại và các yếu tố ảnh hưởng.
Biện pháp chống ăn mòn kim loại.
II. CHUẨN BỊ: 
III. PHƯƠNG PHÁP: 
IV. TIẾN TRÌNH BÀY DẠY:
 1. Ổn định lớp: 
 2. Kiểm tra bài cũ: Tính chất vật lí chung của kim loại biến đổi như thế nào khi chuyển thành hợp kim ?
 3. Bài mới: 
HOẠT ĐỘNG CỦA GV
NỘI DUNG KIẾN THỨC
Hoạt động 1
v GV cho HS quan sát hình ảnh về các kim loại (đã bị ăn mòn) và có nhận xét gì về các thiết bị, đồ dùng trong ảnh?
Trong cuộc sống của chúng ta thường thấy những đồ dùng bằng sắt thép lâu ngày bị rỉ sét, hiện tượng đó gọi là hiện tượng ăn mòn kim loại. Vậy để tìm hiểu cụ thể hơn các cơ chế của sự ăn mòn kim loại cũng như ứng dụng các phương pháp chống mòn kim loại vào cuộc sống hằng ngày của chúng ta thì hôm nay chúng ta sẽ vào bài “Sự ăn mòn kim loại”.
GV nêu câu hỏi: Lí do hay nguyên nhân nào khiến các kim loại hoặc hợp kim dễ bị ăn mòn ? Vậy ăn mòn kim loại là gì ?
GV hỏi : Bản chất của ăn mòn kim loại là gì ?
v GV gợi ý để HS tự nêu ra khái niệm sự ăn mòn kim loại và bản chất của sự ăn mòn kim loại.
I – KHÁI NIỆM: Sự ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh.
Hệ quả: Kim loại bị oxi hoá thành ion dương
M → Mn+ + ne
Hoạt động 2
v GV đặt vấn đề : Các thanh sắt, các thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong ăn mòn để lâu trong không khí, ta nói chúng bị ăn mòn hóa học.Yêu cầu HS cho ví dụ cụ thể kèm theo viết phương trình, xác định số oxi hóa trước và sau phản ứng.
GV : Một phản ứng xảy ra đồng thời sử khử và sự oxi hóa thì nó thuộc loại phản ứng nào mà chúng ta đã học ?
Yêu cầu HS rút ra khái niệm về ăn mòn hóa học.
GV nhận xét và hướng dẫn học sinh nắm vững thế nào là ăn mòn hóa học. Và cho biết 1 số đặc điểm của ăn mòn hóa học như ở nhiệt độ càng cao thì kim loại càng bị ăn mòn nhanh và ngược lại.
II – CÁC DẠNG ĂN MÒN
1. Ăn mòn hoá học: 
Thí dụ: 
 - Thanh sắt trong nhà máy sản xuất khí Cl2
 - Các thiết bị của lò đốt, các chi tiết của động cơ đốt trong
ð Ăn mòn hoá học là quá trình oxi hoá – khử, trong đó các electron của kim loại được chuyển trực tiếp đến các chất trong môi trường.
Hoạt động 3
v GV treo bảng phụ hình biểu diễn thí nghiệm ăn mòn điện hoá và yêu cầu HS nghiên cứu thí nghiệm về sự ăn mòn điện hoá.
v GV yêu cầu HS nêu các hiện tượng và giải thích các hiện tượng đó.
2. Ăn mòn điện hoá
a) Khái niệm
v Thí nghiệm: (SGK)
v Hiện tượng: 
 - Kim điện kế quay ð chứng tỏ có dòng điện chạy qua.
 - Thanh Zn bị mòn dần.
 - Bọt khí H2 thoát ra cả ở thanh Cu.
v Giải thích:
 - Điện cực âm (anot); Zn bị ăn mòn theo phản ứng:
Zn → Zn2+ + 2e
Ion Zn2+ đi vào dung dịch, các electron theo dây dẫn sang điện cực Cu.
 - Điện cực dương (catot): ion H+ của dung dịch H2SO4 nhận electron biến thành nguyên tử H rồi thành phân tử H2 thoát ra.
2H+ + 2e → H2
ð Ăn mòn điện hoá là quá trình oxi hoá – khử, trong đó kim loại bị ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương.
Hoạt động 4
v GV treo bảng phụ về sự ăn mòn điện hoá học của hợp kim sắt.
v GV dẫn dắt HS xét cơ chế của quá trình gỉ sắt trong không khí ẩm.
b) Ăn mòn điện hoá học hợp kim sắt trong không khí ẩm
Thí dụ: Sự ăn mòn gang trong không khí ẩm.
 - Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang luôn có một lớp nước rất mỏng đã hoà tan O2 và khí CO2, tạo thành dung dịch chất điện li.
 - Gang có thành phần chính là Fe và C cùng tiếp xúc với dung dịch đó tạo nên vô số các pin nhỏ mà sắt là anot và cacbon là catot.
Tại anot: Fe → Fe2+ + 2e
Các electron được giải phóng chuyển dịch đến catot.
Tại catot: O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
Ion Fe2+ tan vào dung dịch chất điện li có hoà tan khí O2, Tại đây, ion Fe2+ tiếp tục bị oxi hoá, dưới tác dụng của ion OH- 
tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là Fe2O3.nH2O.
Hoạt động 5
v GV ?: Từ thí nghiệm về quá trình ăn mòn điện hoá học, em hãy cho biết các điều kiện để quá trình ăn mòn điện hoá xảy ra ?
v GV lưu ý HS là quá trình ăn mòn điện hoá chỉ xảy ra khi thoã mãn đồng thời cả 3 điều kiện trên, nếu thiếu 1 trong 3 điều kiện trên thì quá trình ăn mòn điện hoá sẽ không xảy ra.
c) Điều kiện xảy ra sự ăn mòn điện hoá học
v Các điện cực phải khác nhau về bản chất.
Cặp KL – KL; KL – PK; KL – Hợp chất hoá học 
v Các điện cực phải tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp qu dây dẫn.
v Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.
Hoạt động 6
v GV giới thiệu nguyên tắc của phương pháp bảo vệ bề mặt.
v HS lấy thí dụ về các đồ dùng làm bằng kim loại được bảo vệ bằng phương pháp bề mặt.
III – CHỐNG ĂN MÒN KIM LOẠI
1. Phương pháp bảo vệ bề mặt
 Dùng những chất bền vững với môi trường để phủ mặt ngoài những đồ vật bằng kim loại như bôi dầu mỡ, sơn, mạ, tráng men,
Thí dụ: Sắt tây là sắt được tráng thiếc, tôn là sắt được tráng kẽm. Các đồ vật làm bằng sắt được mạ niken hay crom.
Hoạt động 7
v GV giới thiệu nguyên tắc của phương pháp điện hoá.
v GV ?: Tính khoa học của phương pháp điện hoá là gì?
2. Phương pháp điện hoá
Nối kim loại cần bảo vệ với một kim loại hoạt động hơn để tạo thành pin điện hoá và kim loại hoạt động hơn sẽ bị ăn mòn, kim loại kia được bảo vệ.
Thí dụ: Bảo vệ vỏ tàu biển làm bằng thép bằng cách gán vào mặt ngoài của vỏ tàu (phần chìm dưới nước) những khối Zn, kết quả là Zn bị nước biển ăn mòn thay cho thép.
V. CỦNG CỐ
 1. Ăn mòn kim loại là gì ? Có mấy dạng ăn mòn kim loại ? Dạng nào xảy ra phổ biến hơn ?
 2. Cách chống các quá trình ăn mòn điện hoá ?
 BÀI TẬP TRẮC NGHIỆM
 Trong hai trường hợp sau đây, trường hợp nào vỏ tàu được bảo vệ ? Giải thích.
 - Vỏ tàu thép được nối với thanh kẽm.
 - Vỏ tàu thép được nối với thanh đồng.
 2. Cho lá sắt vào
 a) dung dịch H2SO4 loãng.
 b) dung dịch H2SO4 loãng có thêm vài giọt dung dịch CuSO4.
Nêu hiện tượng xảy ra, giải thích và viết PTHH của các phản ứng xảy ra trong mỗi trường hợp.
 3. Một dây phơi quần áo một một đoạn dây đồng nối với một đoạn dây thép. Hiện tượng nào sau đây xảy ra ở chổ nối 2 đoạn dây khi để lâu ngày ?
A. Sắt bị ăn mòn.	B. Đồng bị ăn mòn
C. Sắt và đồng đều bị ăn mòn.	D. Sắt và đồng đều không bị ăn mòn.
 4. Sự ăn mòn kim loại không phải là
A. sự khử kim loại 	
B. sự oxi hoá kim loại.
C. sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.
D. sự biến đơn chất kim loại thành hợp chất. 
 5. Đinh sắt bị ăn mòn nhanh nhất trong trường hợp nào sau đây ?
A. Ngâm trong dung dịch HCl.
B. Ngâm trong dung dịch HgSO4.
C. Ngâm trong dung dịch H2SO4 loãng.
D. Ngâm trong dung dịch H2SO4 loãng có thêm vài giọt dung dịch CuSO4.
 6. Sắt tây là sắt tráng thiếc. Nếu lớp thiếc bị xước sâu tới lớp sắt thì kim loại bị ăn mòn trước là
A. thiếc	B. sắt	C. cả hai đều bị ăn mòn như nhau.	D. không kim loại bị ăn mòn.
VI. DẶN DÒ
1. Bài tập về nhà: 1,2 trang 95 (SGK).