Nhúng thanh Cu vào dung dịch hỗn hợp Fe2(SO4)3 và H2SO4, tại sao lại không xảy r…

Chào em!

Thầy/Cô thấy em đã có sự quan sát rất tốt về các điều kiện cơ bản của ăn mòn điện hoá. Tuy nhiên, trong trường hợp này, chúng ta cần xem xét kỹ hơn một chút về bản chất của quá trình để hiểu tại sao nó KHÔNG phải là ăn mòn điện hoá mà chỉ là ăn mòn hoá học (hay phản ứng oxi hoá – khử thông thường) nhé.

Lời giải chi tiết:

Bước 1: Nhắc lại các điều kiện xảy ra ăn mòn điện hoá

Để một quá trình được gọi là ăn mòn điện hoá, theo chương trình Hóa học lớp 12, cần phải thoả mãn ĐỒNG THỜI các điều kiện sau:

1. Có hai điện cực kim loại KHÁC NHAU (hoặc một kim loại và một phi kim dẫn điện như than chì) tiếp xúc trực tiếp hoặc gián tiếp với nhau.
2. Các điện cực đó cùng nhúng vào một dung dịch chất điện li.
3. Cặp kim loại đó phải có thế điện cực chuẩn khác nhau (hay nói cách khác, có một kim loại hoạt động hơn sẽ đóng vai trò cực âm và bị ăn mòn).

Lý do áp dụng phương pháp này: Việc áp dụng định nghĩa và các điều kiện của ăn mòn điện hoá là nền tảng để phân loại và hiểu đúng bản chất của các quá trình ăn mòn kim loại. Đây là kiến thức cơ bản và quan trọng nhất trong chương trình.

Bước 2: Phân tích trường hợp cụ thể theo các điều kiện trên

Đề bài đưa ra tình huống là nhúng thanh Cu vào dung dịch hỗn hợp $\displaystyle \text{Fe}_{2}(\text{SO}_{4})_{3}$ và $\displaystyle \text{H}_{2}\text{SO}_{4}$.

Chúng ta hãy cùng kiểm tra từng điều kiện:

• Điều kiện 1: Có hai điện cực kim loại KHÁC NHAU?

  Trong trường hợp này, chúng ta chỉ có DUY NHẤT một kim loại là đồng (Cu) được nhúng vào dung dịch. Không có kim loại thứ hai nào khác tiếp xúc với đồng để tạo thành một cặp điện cực khác nhau.

  Kết luận: Điều kiện số 1 KHÔNG được thoả mãn.

• Điều kiện 2: Cùng nhúng vào dung dịch chất điện li?

  Dung dịch hỗn hợp $\displaystyle \text{Fe}_{2}(\text{SO}_{4})_{3}$ và $\displaystyle \text{H}_{2}\text{SO}_{4}$ đều là các chất điện li mạnh, có khả năng dẫn điện. Điều kiện này thoả mãn.

Vì điều kiện số 1 KHÔNG thoả mãn, nên quá trình này không được gọi là ăn mòn điện hoá.

Lý do áp dụng phương pháp này: Bằng cách đối chiếu trực tiếp các yếu tố trong đề bài với định nghĩa đã học, chúng ta có thể nhanh chóng xác định được bản chất của quá trình.

Bước 3: Vậy thực chất điều gì đã xảy ra?

Mặc dù không phải là ăn mòn điện hoá, nhưng phản ứng oxi hoá – khử vẫn có thể xảy ra trực tiếp giữa kim loại Cu và các ion trong dung dịch. Đây được gọi là ăn mòn hoá học (hoặc đơn thuần là phản ứng hoá học giữa kim loại và dung dịch muối/axit).

• Đồng (Cu) là kim loại đứng sau hiđro trong dãy hoạt động hóa học, do đó Cu không phản ứng với axit $\displaystyle \text{H}_{2}\text{SO}_{4}$ loãng để giải phóng $\displaystyle \text{H}_{2}$.

• Tuy nhiên, ion $\displaystyle \text{Fe}^{3+}$ trong muối $\displaystyle \text{Fe}_{2}(\text{SO}_{4})_{3}$ là một chất oxi hóa mạnh.

  Đồng (Cu) là chất khử tương đối. Do đó, Cu có khả năng khử $\displaystyle \text{Fe}^{3+}$ thành $\displaystyle \text{Fe}^{2+}$, đồng thời Cu bị oxi hóa thành $\displaystyle \text{Cu}^{2+}$.

  Phương trình hóa học của phản ứng xảy ra là:

  $\displaystyle \text{Cu}+2\text{Fe}^{3+}\to \text{Cu}^{2+}+2\text{Fe}^{2+}$

  (Có thể viết dưới dạng phân tử: $\displaystyle \text{Cu}+\text{Fe}_{2}(\text{SO}_{4})_{3}\to \text{CuSO}_{4}+2\text{FeSO}_{4}$).

Lý do áp dụng phương pháp này: Sau khi xác định không phải là ăn mòn điện hoá, cần phải phân tích xem có phản ứng hóa học trực tiếp nào xảy ra hay không dựa trên tính chất hóa học của kim loại (dãy hoạt động hóa học) và các ion trong dung dịch (khả năng oxi hóa – khử).

Bước 4: Tổng kết

Tóm lại, quá trình khi nhúng thanh Cu vào dung dịch hỗn hợp $\displaystyle \text{Fe}_{2}(\text{SO}_{4})_{3}$ và $\displaystyle \text{H}_{2}\text{SO}_{4}$ KHÔNG phải là ăn mòn điện hoá vì chỉ có một kim loại duy nhất (Cu) tham gia. Nó là một quá trình ăn mòn hoá học (hay phản ứng oxi hoá – khử trực tiếp) giữa kim loại Cu và ion $\displaystyle \text{Fe}^{3+}$.

Hy vọng giải thích này giúp em hiểu rõ hơn về sự khác biệt giữa ăn mòn hóa học và ăn mòn điện hóa nhé!