Bài giảng Bài 17: Sự ăn mòn kim loại

Bài 17
(2 tiết)
Sự ăn mòn kim loại
I. Mục tiêu của bài học
1. Kiến thức
Hiểu các khái niệm : thế nào là ăn mòn kim loại, ăn mòn hoá học và ăn mòn 
điện hoá.
Hiểu các điều kiện, cơ chế và bản chất của ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá học.
Hiểu nguyên tắc và các biện pháp chống ăn mòn kim loại.
2. Kĩ năng
Phân biệt được hiện tượng ăn mòn hoá học và ăn mòn điện hoá kim loại xảy ra trong tự nhiên, trong đời sống gia đình, trong sản xuất.
Biết sử dụng các các biện pháp bảo vệ đồ dùng, các công cụ lao động bằng kim loại chống sự ăn mòn kim loại.
Biết cách giữ gìn những đồ vật bằng kim loại được tráng, mạ bằng kẽm, thiếc.
II. Chuẩn bị
Chuẩn bị thí nghiệm về ăn mòn điện hoá :
Dụng cụ :
Cốc thuỷ tinh loại 200 ml ;
Các lá Zn và lá Cu ;
Bóng đèn pin 1,5 V hoặc vôn-kế ;
Dây dẫn.
Hoá chất :
150 ml dung dịch H2SO4 1 M.
Chuẩn bị thí nghiệm chống ăn mòn kim loại bằng phương pháp điện hoá :
Dụng cụ :
2 cốc thuỷ tinh loại nhỏ, hoặc ống nghiệm.
Một số đinh sắt sạch, dây kẽm hoặc dây nhôm.
Hoá chất :
Dung dịch H2SO4 loãng, dung dịch kali feroxinua (thuốc thử nhận biết ion Fe2+).
Một số tranh vẽ về sự ăn mòn điện hoá, bảo vệ vỏ tàu biển bằng phương pháp điện hoá.
III. Hoạt động dạy học 
Hoạt động 1 (3 – 5 phút). 
 - Thế nào là sự ăn mòn kim loại ?
Bản chất của sự ăn mòn kim loại là gì ?
Hoạt động 2 (7 – 10 phút).
 - Bản chất của sự ăn mòn hoá học là gì ?
Sự ăn mòn hoá học thường xảy ra ở đâu ?
 Dẫn ra các phản ứng hoá học 
minh hoạ.
Hoạt động 3 (28 – 30 phút). 
1. (9 – 10 phút)
 GV thực hiện thí nghiệm về ăn mòn điện hoá (theo hình 4.11). HS quan sát các hiện tượng (bọt khí H2 thoát ra ở điện cực nào, điện cực nào bị ăn mòn, bóng điện sáng hoặc kim vôn-kế bị lệch).
HS vận dụng những hiểu biết của mình về pin điện hoá để giải thích các hiện tượng quan sát được. GV chính xác hoá.
HS phát biểu nội dung khái niệm về ăn mòn điện hoá. GV kết luận và lưu ý HS đến các yếu tố : khí oxi tan trong dung dịch chất điện li và sự phát sinh dòng điện.
2. (9 – 10 phút)Thí nghiệm về các yếu tố gây ra ăn mòn điện hoá :GV dùng thiết bị biểu diễn ăn mòn điện hoá ở trên, rồi lần lượt thực hiện các thí nghiệm sau :
Ngắt dây dẫn nối 2 điện cực. HS quan sát hiện tượng (không có bọt khí H2 thoát ra từ lá đồng (cực +), bóng điện không sáng) và nhận xét (lá kẽm không bị ăn mòn).
Thay lá Cu bằng lá Zn (2 điện cực cùng chất, có nghĩa là kim loại tinh khiết). HS quan sát hiện tượng và nhận xét.
Không cho các điện cực tiếp xúc với dung dịch điện li (trong thí nghiệm này là dung dịch H2SO4). HS quan sát hiện tượng và nhận xét.
HS hệ thống hoá các yếu tố gây ra hiện tượng ăn mòn điện hoá.
GV chính xác hoá về các yếu tố cần và đủ để xảy ra ăn mòn điện hoá.
3. (6 – 7 phút)GV dùng tranh vẽ sẵn theo hình 4.12 SGK nhưng chỉ có một số chú thích sau : Lớp dung dịch chất điện li, vật bằng gang thép, các tinh thể Fe và C. GV yêu cầu HS xác định :
Các điện cực dương và âm.
Những phản ứng xảy ra ở các điện cực.
Phản ứng ăn mòn điện hoá 
GV hoàn thiện hoặc bổ sung.
(3 – 4 phút)HS phát biểu về bản chất của hiện tượng ăn mòn điện hoá.
Hoạt động 4 (18 – 20 phút). GV thông báo cho HS một số thông tin về tổn thất do ăn mòn kim loại gây ra ở trong nước, thế giới, địa phương 
GV yêu cầu HS trình bày :
Mục đích của phương pháp bảo vệ bề mặt là gì 
Giới thiệu một số chất được dùng làm chất bảo vệ bề mặt ? Những chất này cần có những đặc tính nào ?
GV yêu cầu HS tìm hiểu :
Khái niệm về bảo vệ điện hoá.
Thí nghiệm về bảo vệ điện hoá : GV dùng 2 cốc nhỏ hoặc 2 ống nghiệm đựng dung dịch H2SO4 loãng. Thả vào cốc thứ nhất một đinh sắt sạch, thả vào cốc thứ hai một đinh sắt sạch được quấn bên ngoài nhiều vòng bằng dây Zn hoặc Al. Sau đó, nhỏ vào mỗi cốc vài giọt dung dịch kali feroxianua.
HS quan sát hiện tượng và giải thích (trong cốc thứ nhất thấy xuất hiện màu xanh, chứng tỏ có ion Fe2+, nhận xét là Fe bị ăn mòn. Trong cốc thứ hai không xuất hiện màu xanh, không có ion Fe2+, Fe không bị ăn mòn.
GV dùng hình 4.13, yêu cầu HS xác định : dấu của các điện cực kim loại, những phản ứng xảy ra ở các điện cực và viết phản ứng ăn mòn điện hoá xảy ra. Kim loại nào được dùng làm "vật hi sinh" ở đây ?
Hoạt động 5 (20 – 22 phút). Củng cố bài học và chữa bài tập 1, 2, 4 trong SGK 
I-Sự ăn mòn kim loại.
Sự ăn mòn hoá học.
2.Sự ăn mòn điện hoá.
a - Khái niệm ăn mòn điện hoá
b - Nguyên nhân xảy ra ăn mòn điện hoá 
c - Cơ chế của ăn mòn điện hoá 
Fe + 2H+ đ Fe2+ + H2
d - Bản chất của ăn mòn điện hoá
II- Chống ăn mòn kim loại.
1 - Phương pháp bảo vệ bề mặt
- Cách li kim loại cần bảo vệ với môi trường.
2 - Phương pháp điện hoá
IV. Hướng dẫn giải một số bài tập trong SGK
1	B. Phản ứng oxi hoá - khử.
2	E. Sự oxi hoá xảy ra ở cực (–) và sự khử xảy ra ở cực (+).
3	Chỗ nối của 2 kim loại Al – Cu trong tự nhiên có đủ điều kiện hình thành hiện tượng ăn mòn điện hoá. Al là cực âm bị ăn mòn nhanh. Dây bị đứt. Kết luận : Không nên nối bằng những kim loại khác nhau, nên nối bằng đoạn dây Cu.
4	Bản chất giống nhau (cùng là phản ứng oxi hoá - khử), khác nhau : Trong ăn mòn điện hoá, năng lượng do phản ứng oxi hoá - khử sinh ra được chuyển hoá thành điện năng. Trong ăn mòn hoá học, năng lượng đó được chuyển hoá thành nhiệt năng (không phát sinh dòng điện).
5	a) Zn và Sn là những kim loại hoạt động, nhưng trong tự nhiên chúng đều được bao phủ bằng lớp màng mỏng oxit đặc khít mà các chất khí và nước không thấm qua được. Do vậy có thể dùng để bảo vệ sắt.
	b) Hiện tượng và cơ chế ăn mòn :
Hiện tượng :
ở những chỗ xây sát của cả 2 vật đều xảy ra hiện tượng ăn mòn điện hoá kim loại.
ở vết xây sát trên vật tráng thiếc (Sn) xuất hiện chất rắn màu nâu đỏ (gỉ sắt). Trên vật tráng kẽm (Zn) xuất hiện chất rắn dưới dạng bột màu trắng (hợp chất của kẽm).
Cơ chế xảy ra ăn mòn :
Cực (–) : Fe đ Fe2+ + 2e
Cực (–) : Zn đ Zn2+ + 2e
Cực (+) : 2H+ + 2e đ H2 
Cực (+) : 2H+ + 2e đ H2 
Kết quả :
Fe bị ăn mòn điện hoá nhanh.
Fe được bảo vệ, Zn bị ăn mòn chậm.
Bài 21
(1 tiết)
Bài thực hành số 4
Ăn mòn kim loại. Chống ăn mòn kim loại
I. Mục tiêu 
Củng cố kiến thức về sự ăn mòn và chống ăn mòn kim loại.
Rèn luyện kĩ năng thao tác thí nghiệm, quan sát, gthích về ăn mòn và chống ăn mòn kloại.
II. Chuẩn bị dụng cụ thí nghiệm và hoá chất cho một nhóm thực hành
1. Dụng cụ thí nghiệm
Lá sắt :	2	Lá đồng :	2	Đinh sắt dài 3 cm :	2
Dây kẽm :	1	Dây điện có kẹp cá sấu ở hai đầu :	1
Cốc thuỷ tinh 100 ml :	4	Giá để ống nghiệm :	1
Tấm bìa cứng để cắm 2 điện cực sắt và đồng :	2
2. Hoá chất : Dung dịch NaCl đậm đặc.Dung dịch .
III. Hoạt động thực hành của học sinh
Nên chia số HS trong lớp ra từng nhóm thực hành, mỗi nhóm từ 4 đến 5 HS để tiến hành thí nghiệm.
Thực hiện như SGK đã viết, GV lưu ý :
Có thể thay lá sắt bằng chiếc đinh sắt đã làm sạch bề mặt làm cực âm.
Thay lá đồng bằng đoạn dây đồng đã làm sạch bề mặt làm cực dương.
Dung dịch NaCl bão hoà.
như SGK đã viết, GV lưu ý :
Có thể tự tạo dây kẽm từ vỏ chiếc pin khô cũ. Cần tẩy sạch lớp hồ và hoá chất bám trên bề mặt kim loại Zn.
Trong cốc (1) dung dịch ngay sát chiếc đinh sắt chuyển màu xanh đậm, chứng tỏ có ion Fe2+ : sắt bị ăn mòn điện hoá.
Trong cốc (2) dung dịch không đổi màu, dây kẽm bị ăn mòn dần. Hiện tượng làm hồng dung dịch phenolphtalein khó nhận biết.
Như vậy sắt đã được bảo vệ bằng phương pháp điện hoá.
Thí nghiệm 1. Ăn mòn điện hoá.
a) Tiến hành thí nghiệm.
b) Quan sát hiện tượng xảy ra sau 4 – 5 phút
ở cốc (1) dung dịch không đổi màu, mặt lá sắt vẫn sáng, không có hiện tượng ăn mòn kim loại.
ở cốc (2) dung dịch gần lá sắt chuyển màu xanh đậm, chứng tỏ có ion Fe2+, sắt bị ăn mòn.
Trên mặt lá đồng ở cốc (2) có bọt khí nổi lên.
c) Giải thích
Trong cốc (2), ở cực dương (lá đồng) xảy ra các phản ứng khử :
ở cực âm, lá sắt bị ăn mòn do các nguyên tử Fe bị oxi hoá thành Fe2+, tan vào dung dịch :	Fe ắđ Fe2+ + 2e
Các electron của nguyên tử Fe di chuyển từ lá sắt sang lá đồng qua dây dẫn.
Thí nghiệm 2. Bảo vệ sắt bằng phương pháp điện hoá.
a) Tiến hành thí nghiệm
b) Quan sát hiện tượng xảy ra. Giải thích và kết luận.
Giải thích :
Chiếc đinh Fe là cực dương, dây Zn quấn quanh đinh sắt là cực âm.
ở cực âm : 	Zn bị oxi hoá :	Zn ắđ Zn2+ + 2e
Những ion Zn2+ tan vào dung dịch điện li.
ở cực dương : 	O2 bị khử :	2H2O + O2 + 4e ắđ 4OH–
Kết quả là dây Zn bị ăn mòn, chiếc đinh sắt được bảo vệ.
IV. Nội dung tường trình thí nghiệm
1	Họ và tên HS : 	Lớp : .
2	Tên bài thực hành : Ăn mòn kim loại. Chống ăn mòn kim loại.
3	Nội dung tường trình : Trình bày tóm tắt cách tiến hành thí nghiệm, mô tả hiện tượng quan sát được, giải thích và viết các phương trình phản ứng hoá học (nếu có) các thí nghiệm sau :
Thí nghiệm 1. Ăn mòn điện hoá.
Thí nghiệm 2. Bảo vệ sắt bằng phương pháp điện hoá.