• Nồng độ NaCl ban đầu: 300 g/L

• Nồng độ NaCl sau điện phân (“nước muối nghèo”): 220 g/L

• Hiệu suất điện phân: 80%

Lượng NaCl tham gia điện phân trên mỗi lít dung dịch:

m_{\text{NaCl}} = 300 - 220 = 80 \text{ g}

Phương trình điện phân NaCl:

2NaCl + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 + Cl_2

→ Tỉ lệ mol: 2 mol NaCl → 2 mol NaOH, tức là 1 mol NaCl → 1 mol NaOH

Tính số mol NaCl tham gia phản ứng:

n_{\text{NaCl}} = \frac{80}{58,5} = 1,37 \text{ mol}

Với hiệu suất 80%, số mol NaOH thực tế thu được:

n_{\text{NaOH}} = 1,37 \times 0,8 = 1,096 \text{ mol}

Khối lượng NaOH tạo thành:

m_{\text{NaOH}} = 1,096 \times 40 = 43,84 \text{ g}

Vỏ tàu biển làm bằng thép (hợp kim Fe - C), khi tiếp xúc lâu ngày với nước biển (môi trường chứa ion Cl⁻ và oxi), sẽ bị ăn mòn điện hóa học. Để bảo vệ vỏ tàu, có thể áp dụng các phương pháp sau:

1. Sơn phủ bề mặt vỏ tàu

• Cách làm: Sơn một lớp sơn chống gỉ hoặc phủ lớp polymer lên bề mặt kim loại.

• Giải thích: Lớp sơn ngăn không cho nước biển và oxi tiếp xúc với bề mặt thép, từ đó hạn chế quá trình ăn mòn.

2. Dùng phương pháp bảo vệ điện hóa (cathodic protection)

a) Dùng kim loại hi sinh (bảo vệ bằng anot hi sinh)

• Cách làm: Gắn thanh Zn hoặc Mg vào vỏ tàu.

• Giải thích: Zn (hoặc Mg) có tính khử mạnh hơn Fe, sẽ bị oxy hóa trước, bảo vệ Fe khỏi bị ăn mòn.

Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-

Như vậy, Fe không bị mất electron → không bị ăn mòn.

b) Dùng dòng điện bảo vệ (cực âm hóa vỏ tàu)

• Cách làm: Cấp một dòng điện nhỏ có hiệu điện thế phù hợp để làm vỏ tàu trở thành cực âm trong hệ điện hóa.

• Giải thích: Khi vỏ tàu là cực âm, nó không bị oxy hóa (không mất electron), do đó không bị ăn mòn.

3. Hợp kim hóa thép để tăng độ bền chống ăn mòn

• Cách làm: Sử dụng thép không gỉ (hợp kim Fe - Cr - Ni).

• Giải thích: Cr tạo lớp oxit bảo vệ trên bề mặt, giúp chống ăn mòn tốt hơn trong môi trường nước biển.

1. Fe + AlCl₃

• Không phản ứng, vì Fe không thể đẩy Al ra khỏi muối (Al hoạt động mạnh hơn Fe).

2. Fe + CuSO₄

• Có phản ứng, vì Fe đứng trước Cu trong dãy điện hóa, nên đẩy Cu ra khỏi dung dịch:

Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu

3. Fe + Fe₂(SO₄)₃

• Có phản ứng, vì Fe có thể khử Fe³⁺ thành Fe²⁺:

Fe + 2Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow 3FeSO_4

4. Fe + AgNO₃

• Có phản ứng, vì Fe hoạt động mạnh hơn Ag:

Fe + 2AgNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + 2Ag

5. Fe + KCl

• Không phản ứng, vì Fe không thể đẩy K ra khỏi muối (K hoạt động mạnh hơn Fe).

6. Fe + Pb(NO₃)₂

• Có phản ứng, vì Fe hoạt động mạnh hơn Pb:

Fe + Pb(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + Pb

• Gang chứa nhiều cacbon hơn thép (>2,1% so với <2,1%).

• Thép có thể được hợp kim hóa để có tính chất cơ học tốt hơn.

• Gang dễ đúc, thép dễ rèn, dễ gia công cơ khí hơn gang.