Bài 23: Luyện tập: Điều chế kim loại và sự ăn mòn kim loại

Điều chế kim loại

Nguyên tắc

Khử ion kim loại thành nguyên tử kim loại

$\dpi{100} M^{n+} + ne \rightarrow M$

Các phương pháp

Phương pháp thủy luyện

Chủ yếu dùng để điều chế kim loại có tính khử yếu hơn Al
Là phương pháp dùng kim loại có tính khử mạnh khử ion kim loại yếu hơn trong dung dịch muối

$\dpi{100} Cu + 2AgNO_{3} \rightarrow Cu(NO_{3})_{2} + 2Ag$

Phương pháp nhiệt luyện

Dùng chất khử như CO, H2, Al,.. để khử ion kim loại trong oxit ở nhiệt độ cao
Phạm vi sử dụng: thường dùng trong công nghiệp với kim loại sau Al

$\dpi{100} M_{x}O_{y} + \left\{\begin{matrix} CO\\ H_{2}\\ Al \end{matrix}\right. \rightarrow M + \left\{\begin{matrix} CO_{2}\\ H_{2}O\\ Al_{2} O_{3} \end{matrix}\right.$

Phương pháp điện phân

Sự điện phân là quá trình oxi hóa – khử xảy ra ở bề mặt các điện cực khi có dòng điện một chiều đi qua chất điện li nóng chảy hoặc dung dịch chất điện li

Điện phân nóng chảy

Dùng dòng điện một chiều để khử ion kim loại trong muối (oxit, hidroxit) ở trạng thái nóng chảy hoặc trạng thái dung dịch
Phạm vi sử dụng: có thể dùng để điều chế tất cả các kim loại nhưng thường dùng với kim loại mạnh: K, Na, Mg, Ca, Ba và Al

Điện phân dung dịch

Dùng dòng điện một chiều khử ion kim loại yếu trong dung dịch muối của nó.
Phạm vi sử dụng: Dùng điều chế các kim loại yếu

Sự ăn mòn kim loại

Khái niệm

Sự ăn mòn kim loại là sự phá hủy kim loại hoặc hợp kim do tác dụng của các chất trong môi trường xung quanh

Phân loại

	Ăn mòn điện hóa	Ăn mòn hóa học
Định nghĩa	Là sự phá hủy kim loại do kim loại tiếp xúc với dung dịch chất điện li tạo nên dòng điện	Là sự phá hủy kim loại do kim loại phản ứng hóa học với chất khí hoặc hơi nước ở nhiệt độ cao
Đặc điểm	Phát sinh dòng điện	Không phát sinh dòng điện và nhiệt độ càng cao thì tốc độ ăn mòn càng nhanh
Bản chất	Là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện cực	Là quá trình oxi hóa khử (trong đó các e của kim loại chuyển trực tiếp sang môi trường tác dụng)
Điều kiện ăn mòn điện hóa	Các điện cực phải khác chất nhau. Trong đó kim loại có tính khử mạnh sẽ là cực âm Các điện cực tiếp xúc với nhau ( trực tiếp hoặc gián tiếp qua dây dẫn ) Các điện cực cùng tiếp xúc với một dung dịch điện ly
Cơ chế ăn mòn điện hóa	Kim loại là cực âm bị ăn mòn ( bị oxi hóa ) thành ion dương Dòng electron chuyển dời từ cực âm sang cực dương Nếu dung dịch điện li là axit thì tại cực dương: $\dpi{100} 2H^{+} + 2e \rightarrow H_{2}O$ Nước có hòa tan oxi, hoặc dung dịch chất điện ly trung tính, hoặc dung dịch bazo có thể ăn mòn điện hóa với nhiều kim loại thì ở cực dương có sự khử oxi: $\dpi{100} 2H_{2}O + O_{2} + 4e \rightarrow 4OH^{-}$