Thí nghiệm: Sự ăn mòn điện hoá sắt
- Chuẩn bị:
+ Hoá chất: định sắt mới, nước.
+ Dụng cụ: ống nghiệm (hoặc cốc thuỷ tinh), giá ống nghiệm.
- Tiến hành.
+ Cho đinh sắt vào ống nghiệm. Thêm tiếp khoảng 3 mL nước.
+ Để ống nghiệm trong không khí khoảng 3 ngày.
Thực hiện yêu cầu sau:
Hãy nêu hiện tượng quan sát được ở ống nghiệm và giải thích.
- Sự ăn mòn điện hóa kim loại xảy ra khi có sự tạo thành pin điện hóa.
- Điều kiện của quá trình ăn mòn điện hoá: Hai kim loại khác nhau hoặc một kim loại và một phi kim; Chúng tiếp xúc với nhau trực tiếp hoặc gián tiếp thông qua dây dẫn điện và cùng tiếp xúc với một dung dịch chất điện li.
- Hiện tượng: Trên bề mặt cây đinh sắt có một lớp gỉ màu nâu, dưới đáy xuất hiện kết tủa màu nâu đỏ.
- Giải thích: Thành phần của đinh gồm sắt, carbon và một số nguyên tố khác. Trong nước chứa khí oxygen và carbondioxide hòa tan, tạo thành dung dịch chất điện li. Cây đinh tiếp xúc với dung dịch điện li tạo pin điện hóa với anode là sắt, cathode là carbon:
– Ở anode (cực âm) xảy ra sự oxi hoá : \({\rm{Fe}} \to {\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}{\rm{ + 2e}}\)
– Ở cathode (cực dương) xảy ra sự khử : \({{\rm{O}}_2} + 2{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} + 4{\rm{e}} \to 4{\rm{O}}{{\rm{H}}^ - }\)
Sau đó tiếp tục xảy ra các quá trình:
\({\rm{F}}{{\rm{e}}^{2 + }}2{\rm{O}}{{\rm{H}}^ - } \to {\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}}\)
\(4{\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{2}}} + {{\rm{O}}_{\rm{2}}} + 2{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \to 4{\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}}\)
Kết tủa màu nâu đỏ
\(2{\rm{Fe(OH}}{{\rm{)}}_{\rm{3}}} \to {\rm{F}}{{\rm{e}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}} + 3{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\)
\({\rm{F}}{{\rm{e}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}} + {\rm{n}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}} \to {\rm{F}}{{\rm{e}}_{\rm{2}}}{{\rm{O}}_{\rm{3}}}.{\rm{n}}{{\rm{H}}_{\rm{2}}}{\rm{O}}\)
Gỉ sắt
Kết quả của quá trình này là sinh ra lớp gỉ sắt trên cây đinh.