Một trong số các phương pháp bảo vệ chống ăn mòn kim loại được sử dụng rộng rãi là phương pháp bảo vệ cathode. Trong phương pháp này, người ta nối hoặc cho kim loại cần được bảo vệ tiếp xúc với kim loại hoạt động hóa học mạnh hơn (kim loại hi sinh).
a) Dựa vào kiến thức hóa học em biết, em hiểu như thế nào là kim loại hi sinh?
b) Hãy chỉ ra tất cả các phát biểu đúng trong số các phát biểu sau đây:
i) Sắt bị gi nhanh hơn khi tiếp xúc với kẽm và bị gỉ chậm hơn khi tiếp xúc với đồng.
ii) Kim loại hi sinh luôn có thế điện cực chuẩn cao hơn kim loại cần được bảo vệ.
iii) Các electron dịch chuyển từ kim loại hi sinh tới kim loại được bảo vệ.
iv) Nếu thanh kẽm không tiếp xúc hoặc không nối với thanh sắt thì thanh kẽm vẫn bị ăn mòn khi tiếp xúc với nước biển nhưng nó không bảo vệ được thanh sắt khỏi sự ăn mòn.
c) Trong một thí nghiệm nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố tới khả năng sử dụng kẽm để bảo vệ chống ăn mòn thép, một khối kẽm có khối lượng 25,0 gam được gắn lên một thiết bị bằng thép đặt trong nước biển. Sau một thời gian, cân lại khối kẽm thấy khối lượng là 28,0 gam. Giả thiết rằng trong quá trình làm việc, toàn bộ sản phẩm oxi hóa kẽm là Zn(OH)2 bám lên khối kẽm.
i) Tính% Zn đã bị oxi hóa.
ii) Tính thời gian (theo ngày ) tối đa mà khối kẽm có thể sử dụng để bảo vệ thiết bị, biết dòng điện trung bình sinh ra là 25 mA.
Câu trả lời tốt nhất
(a) Kim loại hy sinh là kim loại có tính khử mạnh hơn kim loại cần bảo vệ, nó đóng vai trò là anode trong quá trình bảo vệ, khi đó kim loại hy sinh sẽ bị oxi hóa và biến mất dần.
(b)
i. Sai, hệ thống Zn-Fe thì Zn là kim loại hy sinh và Fe được bảo vệ. Hệ thống Fe-Cu thì Fe là kim loại hy sinh và Cu được bảo vệ.
ii. Sai, kim loại hi sinh luôn có thế điện cực chuẩn thấp hơn kim loại cần được bảo vệ.
iii. Đúng, kim loại hy sinh bị oxi hóa, lượng electron nhường ra di chuyển tới kim loại được bảo vệ để thực hiện quá trình khử.
iv. Đúng, khi không tiếp xúc thì không có electron di chuyển giữa 2 bên nên chúng là 2 thực thể độc lập. Zn tự do vẫn bị oxi hóa nhưng chậm hơn quá trình oxi hóa khi bảo vệ Fe. Phía bên kia, Fe không được bảo vệ nên cũng bị oxi hóa.
(c)
i. nOH(trong Zn(OH)2) = (28 – 25)/17 = 3/17
—> nZn bị oxi hóa = nZn(OH)2 = 3/34
—> %Zn bị oxi hóa = 22,94%
ii. ne = 2.25/65 = It/F
Với I = 0,025A; F = 96500 —> t = 2969231s ≈ 34 ngày