Luyện tập Hợp kim – Sự ăn mòn kim loại CD

Khối lượng Fe trong 1 tấn gang chứa 95% Fe là:

m_Fe = 1.95% = 0,05 (tấn) = 950 (kg)

Phản ứng sản xuất gang:

       3CO + Fe₂O₃ 3CO₂ + 2Fe

M:                 160                     2.56

m:                 ? (kg)                950 (kg)

Theo phương trình, khối lượng Fe₂O₃ cần là:

m_{Fe2O3 (lt)} = 2.56 ≈ 1357,1 (kg)

Vì hiệu suất phản ứng là 80% nên khối lượng Fe₂O₃ ở thực tế là:

m_Fe2O3 (tt) = ≈ 1696,4 (kg) 

Khối lượng quặng hematide chứa 60% Fe₂O₃ là: ≈ 2827,4 (kg)

 Bảo toàn nguyên tố C: n_{C (trong thép)} = n_CO2 = 0,007 mol 

⇒ %m_C = .100% = 0,84% 

Fe bị phá hủy trước khi trong cặp kim loại, Fe có mức độ hoạt động hóa học mạnh hơn:

Fe và Pb: sắt bị phá hủy trước.

Fe và Zn: kẽm bị phá hủy trước.

Fe và Sn: sắt bị phá hủy trước.

Fe và Ni: sắt bị phá hủy trước.

Hợp kim thường khó bị oxi hóa.

Thí nghiệm chỉ xảy ra ăn mòn hóa học là nhúng thanh Cu vào dung dịch Fe₂(SO₄)₃.

Phương trình hóa học:

Cu + Fe₂(SO₄)₃ → CuSO₄ + 2FeSO₄

⇒ Phản ứng không sinh ra kim loại bám vào Cu nên chỉ xảy ra ăn mòn hóa học.

Các thí nghiệm còn lại vừa là ăn mòn hóa học, vừa là ăn mòn điện hóa vì phản ứng tạo ra kim loại mới tạo cặp điện cực kim loại (Zn-Cu; Cu-Ag và Fe-Cu) cùng nhúng vào trong dung dịch chất điện li.

Để bảo vệ vỏ tàu làm bằng thép phần ngâm trong nước biển, người ta hàn các khối kim loại kẽm lên mặt ngoài của vỏ tàu. Kết quả kẽm bị nước biển ăn mòn thay sắt trong thép.

Các phát biểu đúng là: (1), (4).

(2) sai vì kim loại tinh khiết vẫn có thể bị ăn mòn hoá học.

(3) sai vì ăn mòn hóa học không phải là ăn mòn điện hóa.

Ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa học đều xảy ra quá trình oxi hóa - khử.

Ăn mòn kim loại là sự phá huỷ kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường.

Trong không khí ẩm, trên bề mặt của gang, thép luôn có một lớn nước có một lớp nước rất mỏng đã hòa tan khí oxygen và carbon dioxide trong khí quyển, tạo thành dung dịch chất điện li. Gang, thép có thành phần chính là sắt và carbon cùng tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên vô số pin rất nhỏ mà sắt là anode (–) và carbon là cathode (+).

Quá trình ăn mòn điện hóa là quá trình oxi hóa – khử, trong đó kim loại ăn mòn do tác dụng của dung dịch chất điện li và tạo nên dòng electron chuyển dời từ cực âm đến cực dương → sự oxi hóa ở cực âm và sự khử ở cực dương.

Đồng là kim loại hoạt động hóa học yếu hơn sắt nên khi gắn đồng với kim loại sắt, sắt bị ăn mòn → không sử dụng phương pháp này.

Đinh sắt trong không khí khô không bị ăn mòn.

Những hợp kim nhẹ, bền, chịu được nhiệt độ cao, áp suất cao được ứng dụng để chế tạo tên lửa, tàu vũ trụ, máy bay.

"inox" là thuật ngữ chỉ các loại hợp kim không gỉ, thường là thép có chứa kim loại chromium.

Đặt số mol Fe và C trong hợp kim lần lượt là x và y (mol).

Vậy: m_{hợp kim} = 56x + 12y

Phản ứng xảy ra khi nung hợp kim này trong không khí:

       3Fe + 2O₂ Fe₃O₄

mol: x →   

        C + O₂ CO₂

mol: y → y

Sau phản ứng có  mol O₂ thêm vào và y mol C tách ra khỏi chất rắn.

Khối lượng tăng thêm là: .32 – 12y (gam)

Theo đề ta có:

⇒ x : y = 3 : 1

Vậy công thức hợp kim là Fe₃C.

Ăn mòn điện hóa là quá trình ăn mòn kim loại do sự tạo thành pin điện hóa.

→ Thí nghiệm nhúng thanh Fe vào dung dịch CuCl₂ tạo ra pin điện hóa Fe-Cu nên xảy ra ăn mòn điện hóa.

Đặc điểm nổi bật nhất của hợp kim nhôm là nhẹ.

Khối lượng bình NaOH tăng là khối lượng của CO₂:

⇒ n_CO2 = = 1,2 (mol) 

m_Fe(NO3)3 = = 1,6 mol

Bảo toàn nguyên tố Fe:

⇒ ∑n_Fe = n_Fe(NO3)3 = 1,6 (mol)

       3CO + Fe₂O₃ 2Fe + 3CO₂

mol: 1,2              ←                1,2

Bảo toàn khối lượng:

m_quặng = m_X + m_CO2 – m_{CO phản ứng} = 300,8 + 1,2(44 – 28) = 320 gam