Chào các em học sinh thân mến! Hôm nay, cô trò chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu một hiện tượng hóa học rất thú vị trong chương trình Hóa học lớp 9, đó là phản ứng của kim loại với axit. Cụ thể, chúng ta sẽ giải thích tại sao Nhôm (Al) và Sắt (Fe) lại không phản ứng với axit Nitric (HNO3) và axit Sulfuric (H2SO4) ở điều kiện đặc nguội.

Trước tiên, các em hãy cùng cô nhớ lại một số kiến thức cơ bản về kim loại và axit đã học ở các bài trước.

Bước 1: Nhắc lại tính chất hóa học chung của Axit

Axit có tính chất chung là làm đổi màu dung dịch phenolphtalein sang không màu, làm đổi màu giấy quỳ tím sang đỏ. Trong phản ứng hóa học, axit có thể phản ứng với:
1. Oxit bazơ
2. Bazơ
3. Muối
4. Kim loại (trừ những kim loại đứng sau Hidro trong dãy hoạt động hóa học).

Trong trường hợp này, chúng ta đang xét phản ứng của kim loại với axit.

Bước 2: Xem xét dãy hoạt động hóa học của kim loại

Dãy hoạt động hóa học của kim loại mà chúng ta đã học là:
K, Na, Ca, Mg, Al, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Ag, Pt, Au.
Dãy này cho chúng ta biết mức độ hoạt động hóa học của các kim loại. Kim loại đứng trước H thường có tính khử mạnh hơn và có khả năng phản ứng với dung dịch axit.

Bước 3: Xét phản ứng của Al và Fe với dung dịch axit thông thường (loãng)

Với dung dịch axit loãng như HCl hay H2SO4 loãng, Nhôm (Al) và Sắt (Fe) đều đứng trước Hidro (H) trong dãy hoạt động hóa học. Do đó, chúng có tính khử và sẽ phản ứng với axit loãng, giải phóng khí Hidro.
Ví dụ với Sắt và axit Sulfuric loãng:
Fe + H2SO4(loãng) → FeSO4 + H2↑

Tuy nhiên, câu hỏi của chúng ta là về axit đặc nguội. Đây là một trường hợp đặc biệt.

Bước 4: Tìm hiểu khái niệm “Sự thụ động hóa”

Hiện tượng mà Al và Fe không phản ứng với HNO3 đặc nguội và H2SO4 đặc nguội được gọi là “sự thụ động hóa”.

Bước 5: Giải thích cơ chế của sự thụ động hóa

Khi Nhôm (Al) hoặc Sắt (Fe) tiếp xúc với dung dịch axit Nitric (HNO3) đặc, nguội hoặc axit Sulfuric (H2SO4) đặc, nguội, trên bề mặt của kim loại sẽ xuất hiện một lớp màng oxit rất bền. Lớp màng oxit này có công thức hóa học lần lượt là Al2O3 (với Nhôm) và Fe2O3 (với Sắt).
Lớp màng oxit này rất mỏng, bền vững và không cho phép axit tiếp tục ăn mòn lớp kim loại bên trong. Vì vậy, phản ứng hóa học bị ngăn chặn.

Bước 6: Trình bày cụ thể cho từng trường hợp

* Với Nhôm (Al) và HNO3 đặc, nguội:
Al + HNO3(đặc, nguội) → Không phản ứng.
Trên bề mặt Al hình thành lớp màng Al2O3 bảo vệ.

* Với Sắt (Fe) và HNO3 đặc, nguội:
Fe + HNO3(đặc, nguội) → Không phản ứng.
Trên bề mặt Fe hình thành lớp màng Fe2O3 bảo vệ.

* Với Nhôm (Al) và H2SO4 đặc, nguội:
Al + H2SO4(đặc, nguội) → Không phản ứng.
Trên bề mặt Al hình thành lớp màng Al2O3 bảo vệ.

* Với Sắt (Fe) và H2SO4 đặc, nguội:
Fe + H2SO4(đặc, nguội) → Không phản ứng.
Trên bề mặt Fe hình thành lớp màng Fe2O3 bảo vệ.

Kết luận:
Al và Fe không tác dụng được với HNO3 đặc, nguội và H2SO4 đặc, nguội là do trên bề mặt của chúng đã hình thành một lớp màng oxit bền, ngăn cản axit tiếp xúc với kim loại, gọi là hiện tượng “thụ động hóa”.

Hy vọng qua bài giảng này, các em đã hiểu rõ bản chất của hiện tượng thụ động hóa. Về nhà, các em xem lại bài và làm các bài tập tương tự nhé!