Do thế khử chuẩn của nước (môi trường acid) xấp xỉ thế khử chuẩn của chlorine, nên khi nồng độ chloride giảm (trong nước muối nghèo) xảy ra phản ứng oxi hóa nước ở anode: 2H2O → O2 + 4H+ + 4e, cạnh tranh với phản ứng oxi hóa anion chloride làm giảm hiệu suất điện phân; đồng thời khí chlorine thu được sẽ bị lẫn khí oxygen. Do đó, dung dịch sodium chloride tại anode cần được “làm giàu” liên tục nhằm duy trì nồng độ bão hòa NaCl.

Khối lượng sodium hydroxide thu được ứng với mỗi lít nước muối bão hòa bị điện phân là: m = $\frac{300-220}{58,5}.40.0,8=43,8gam.$

Vỏ tàu biển làm bằng thép tiếp xúc lâu ngày với nước biển sẽ bị ăn mòn do tác động của môi trường nước biển giàu ion, đặc biệt là ion Cl⁻ từ muối NaCl, làm tăng tốc độ ăn mòn điện hóa. Để bảo vệ vỏ tàu khỏi bị ăn mòn, có thể áp dụng một số biện pháp sau:

1. Sơn phủ bảo vệ

    •    Cách thực hiện: Phủ một lớp sơn chống ăn mòn hoặc lớp phủ polymer lên bề mặt thép.

    •    Giải thích: Lớp sơn tạo ra một rào cản ngăn cách thép với nước biển, hạn chế sự tiếp xúc với oxy và ion Cl⁻, từ đó giảm quá trình ăn mòn.

2. Mạ kẽm (bảo vệ bằng phương pháp mạ)

    •    Cách thực hiện: Mạ một lớp kẽm (Zn) lên bề mặt thép của vỏ tàu.

    •    Giải thích: Kẽm có tính khử mạnh hơn sắt nên sẽ bị oxy hóa trước, bảo vệ thép khỏi bị ăn mòn (cơ chế bảo vệ điện hóa). Khi kẽm bị ăn mòn hết, vỏ thép mới có nguy cơ bị ăn mòn.

3. Dùng cực dương hy sinh (Bảo vệ điện hóa bằng kim loại hoạt động hơn)

    •    Cách thực hiện: Gắn các tấm kim loại hoạt động hơn sắt như kẽm (Zn), nhôm (Al) hoặc magiê (Mg) vào vỏ tàu.

    •    Giải thích: Kim loại này sẽ bị ăn mòn trước thay vì thép (gọi là “cực dương hy sinh”), giúp bảo vệ vỏ tàu. Khi tấm kim loại hy sinh bị ăn mòn nhiều, chỉ cần thay thế mà không ảnh hưởng đến vỏ tàu.

4. Dùng dòng điện bảo vệ (Bảo vệ điện hóa bằng dòng điện ngoài)

    •    Cách thực hiện: Sử dụng một nguồn điện ngoài để tạo dòng điện cung cấp electron cho vỏ tàu.

    •    Giải thích: Dòng điện làm giảm quá trình oxy hóa sắt (Fe → Fe²⁺), ngăn chặn sự ăn mòn. Cách này thường dùng cho các tàu lớn và giàn khoan dầu trên biển.

5. Kiểm soát môi trường xung quanh

    •    Cách thực hiện: Sử dụng chất ức chế ăn mòn trong nước biển hoặc thiết kế vỏ tàu hạn chế sự tiếp xúc với nước biển.

    •    Giải thích: Một số hóa chất có thể làm chậm quá trình oxy hóa kim loại, giảm tác động của ion Cl⁻

Khi cho một lá sắt (Fe) vào dung dịch các muối đã cho, phản ứng có thể xảy ra nếu sắt đẩy được kim loại khác ra khỏi dung dịch muối. Điều này dựa trên dãy điện hóa:

Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (-0,44V)

Sắt có thế điện cực chuẩn (-0,44V) lớn hơn các kim loại đứng sau nó trong dãy điện hóa, nên có thể đẩy các ion kim loại có thế điện cực lớn hơn nó ra khỏi dung dịch.

Xét từng dung dịch muối:

    1.    Dung dịch AlCl₃ (Nhôm có thế điện cực chuẩn: -1,66V)

    •    Sắt đứng sau nhôm trong dãy điện hóa, nên Fe không đẩy được Al ra khỏi muối AlCl₃.

    •    Không có phản ứng xảy ra.

    2.    Dung dịch CuSO₄ (Đồng có thế điện cực chuẩn: +0,34V)

    •    Fe có thể đẩy Cu²⁺ ra khỏi dung dịch:

Fe + CuSO₄ → FeSO₄ + Cu↓

    •    Xuất hiện kết tủa đồng màu đỏ.

    3.    Dung dịch Fe₂(SO₄)₃ (Sắt (III) có thế điện cực chuẩn: +0,77V)

    •    Fe có thể khử Fe³⁺ xuống Fe²⁺ theo phản ứng:

Fe + 2Fe_2(SO_4)_3 → 3FeSO_4

    •    Dung dịch có thể chuyển từ màu vàng nâu sang xanh lục do sự tạo thành Fe²⁺.

    4.    Dung dịch AgNO₃ (Bạc có thế điện cực chuẩn: +0,80V)

    •    Fe có thể đẩy Ag⁺ ra khỏi dung dịch:

Fe + 2AgNO₃ → Fe(NO₃)₂ + 2Ag↓

    •    Xuất hiện kết tủa bạc màu trắng bạc.

    5.    Dung dịch KCl (Kali có thế điện cực chuẩn: -2,93V)

    •    Sắt không đẩy được K⁺ vì kali hoạt động mạnh hơn sắt.

    •    Không có phản ứng xảy ra.

    6.    Dung dịch Pb(NO₃)₂ (Chì có thế điện cực chuẩn: -0,13V)

    •    Fe có thể đẩy Pb²⁺ ra khỏi dung dịch:

Fe + Pb(NO₃)₂ → Fe(NO₃)₂ + Pb↓

    •    Xuất hiện kết tủa chì màu xám

Khi cho một lá sắt (Fe) vào dung dịch các muối đã cho, phản ứng có thể xảy ra nếu sắt đẩy được kim loại khác ra khỏi dung dịch muối. Điều này dựa trên dãy điện hóa:

Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (-0,44V)

Sắt có thế điện cực chuẩn

1. Thành phần nguyên tố của gang

Gang là hợp kim của sắt với cacbon có hàm lượng C từ 2,0% đến 6,67%. Ngoài ra, gang còn chứa một số nguyên tố khác như:

    •    Silic (Si): Thường chiếm từ 1 – 3%, giúp tăng tính đúc và giảm độ giòn.

    •    Mangan (Mn): Có tác dụng khử oxy và lưu huỳnh, cải thiện độ bền của gang.

    •    Lưu huỳnh (S): Là tạp chất có hại, làm giảm tính dẻo và dễ gây nứt.

    •    Phốt pho (P): Làm tăng tính lỏng của gang nhưng lại làm giảm độ dai.

Gang có độ cứng cao, giòn, dễ đúc nhưng khó rèn và hàn.

2. Thành phần nguyên tố của thép

Thép là hợp kim của sắt với hàm lượng cacbon nhỏ hơn 2,0% (thường từ 0,02 – 2,0%). Ngoài cacbon, thép còn chứa các nguyên tố khác như:

    •    Silic (Si): Thường dưới 0,5%, giúp tăng độ bền và độ đàn hồi.

    •    Mangan (Mn): Từ 0,3 – 1%, giúp tăng độ cứng và khả năng chịu mài mòn.

    •    Lưu huỳnh (S) và phốt pho (P): Là tạp chất, nếu hàm lượng cao sẽ làm thép giòn và giảm chất lượng.

    •    Ngoài ra, thép có thể chứa các nguyên tố hợp kim khác như:

    •    Crôm (Cr): Tăng độ cứng, khả năng chống mài mòn và chống gỉ.

    •    Niken (Ni): Tăng độ dẻo dai và chống ăn mòn.

    •    Molypden (Mo): Giúp thép chịu nhiệt tốt hơn.

Thép có độ dẻo, bền, dễ gia công, có thể rèn, cán, hàn, nên được ứng dụng rộng rãi hơn gang

và thép đều là hợp kim của sắt (Fe) với các nguyên tố khác, trong đó thành phần chính là sắt và cacbon (C). Tuy nhiên, tỷ lệ cacbon và các nguyên tố khác trong gang và thép có sự khác biệt, tạo ra những tính chất cơ học khác nhau.

1. Thành phần nguyên tố của gang

Gang là hợp kim của sắt với cacbon có hàm lượng C từ 2,0% đến 6,67%. Ngoài ra, gang còn chứa một số nguyên tố khác như:

    •    Silic (Si): Thường chiếm từ 1 – 3%, giúp tăng tính đúc và giảm độ giòn.

    •    Mangan (Mn): Có tác dụng khử oxy và lưu huỳnh, cải thiện độ bền của gang.

    •    Lưu huỳnh (S): Là tạp chất có hại, làm giảm tính dẻo và dễ gây nứt.

    •    Phốt pho (P): Làm tăng tính lỏng của gang nhưng lại làm giảm độ dai.

Gang có độ cứng cao, giòn, dễ đúc nhưng khó rèn và hàn.

2. Thành phần nguyên tố của thép

Thép là hợp kim của sắt với hàm lượng cacbon nhỏ hơn 2,0% (thường từ 0,02 – 2,0%). Ngoài cacbon, thép còn chứa các nguyên tố khác như:

    •    Silic (Si): Thường dưới 0,5%, giúp tăng độ bền và độ đàn hồi.

    •    Mangan (Mn): Từ 0,3 – 1%, giúp tăng độ cứng và khả năng chịu mài mòn.

    •    Lưu huỳnh (S) và phốt pho (P): Là tạp chất,