ÀI TẬP CÂU 1: trình bày 3 phương pháp chống ăn mòn thép trong lòng cốt đất và trong nước biển Bài làm 3 phương pháp chống ăn mòn cốt thép trong lòng đất : 1. chế biến lại đất bao quanh thiết bị : có thể thưc hiện bằng 3 phương pháp I. thêm các hóa chất vào tring đất để lamh thay đổi tính chất ăn mòn hoặc tạo ra màng bảo vệ trên khắp bề mặt kim loại. II. thay đất xung quanh thiết bị bằng những vật liệu khác nhau hoặc đất có khả năng chiings ăn mòn.
Trang 1BÀI TẬP
CÂU 1: trình bày 3 phương pháp chống ăn mòn thép trong lòng cốt đất và trong nước biển
Bài làm
3 phương pháp chống ăn mòn cốt thép trong lòng đất :
1 chế biến lại đất bao quanh thiết bị :
có thể thưc hiện bằng 3 phương pháp
I thêm các hóa chất vào tring đất để lamh thay đổi tính chất ăn mòn hoặc tạo ra màng bảo vệ trên khắp bề mặt kim loại.
II thay đất xung quanh thiết bị bằng những vật liệu khác nhau hoặc đất có khả năng chiings ăn mòn.
III Thay bằng cát co chứa cabonnatcanxi hoặc cát trung tính.
2 bao phủ bề nặt bằng lớp cách và bảo vệ điện hóa :
I bao phủ bề nặt bằng lớp cách : sử dụng các vật liệu hữu cơ ,xi măng , kim loại bảo vệ.
a) Vật liệu hữu cơ : quét bao phủ lớp bitum , PVC chất dẻo… b) Xi măng : những lớp bao phủ bằng xi măng hay bê tông dày từ 2- 5 cm , những lớp này phải đặc khít.
c) Vật liệu bải vệ bằng kim loại : thông thường người ta thương dùng kẽm để bao phủ bề mặt kim loại các đường ống
3 Bảo vệ bằng phương pháp điện hóa
3 phương pháp chống ăn mòn cốt thép trong nước biển :
1 bao phủ bề nặt bằng lớp cách : người ta thường quét lớp sơn chống gỉ xuong quanh bề mặt thiết bị sơn chống gỉ này luôn luôn có chứa các chất độc để chống bám phủ của những sinh vật phù điện phân như bột đồng oxit , bột đồng kim loại,….
2 phương pháp bảo vệ catot bằng dòng điện ngoài
3 phương pháp bảo vệ protector
Trang 2CÂU 2 :
Chương 1
Bài tập 3 : đốt cháy 0,352 gam benzen hơi ở 25°C trong một bình kín với một lượng dư ooxxy tỏa ra 22475,764 J , sản phẩm cháy là CO2 (K)và H2O
(K).
Hãy tính:
a nhiệt cháy của benzen hơi?
b Tính ▲U và ▲H của phản ứng kho đốt cháy 1 mol Benzen hơi? Lời giải:
a Phương trình Phản ứng :
C6 H 6(h) + 7.5 O2 (K) => 6 CO2(K) + 3H2O (L)
Theo bài cứ 0.532 / 78 (mol) tỏa ra 22475,746 J
Vậy cứ 1 mol tỏa ra Q = ( -22475,746 1 )/ ( 0.532 / 78) = -3295136 J/mol
b.▲U của phản ứng chính là nhiệt cháy của benzen nên :
▲U =Q = -3295136 J/mol
Ta có :
▲U =Q v và Qp =▲H = Q v + ▲nRT = ▲U + ▲nRT
▲H = -3295136 + (6 – 1 – 7.5) 8.314 298 = - 3301509 J/mol
Kết luận :
a Q = -3295136 J/mol
b.▲U= -3295136 J/mol ▲H = - 3301509 J/mol
Chương 2
Bàu tập 2 : trộn 12 mol khí A với 8 mol khí B trong 1 binh kín dung tích 2 lít phản ứng xay ra theo phương trình sau :
2A + B => 2C
Hằng số vận tốc của phản ứng trên ở nhiệt độ đó , cho là 2.5 (M-2
Chương 2
Bàu tập 2 : trộn 12 mol khí A với 8 mol khí B trong 1 binh kín dung tích 2 lít phản ứng xay ra theo phương trình sau :
2A + B => 2C
Hằng số vận tốc của phản ứng trên ở nhiệt độ đó , cho là 2.5 M-2 min -1 và phản ứng là đơn giản.
Trang 3a) tính vạn tốc ban đầu của phản ứng
b) tính vận tốc lúc chất A mất đi 20% lương ban đầu.
Lời giải:
a [ A] = 12/2 =6 (mol/l)
[B] = 8/2 =4 (mol/l)
Vân tốc ban đầu của phản ứng là :
V = k [A]2 [B] = 2,5 62 4 = 360 (M.min-1)
b khi A mất đi 20% : [A] = 6- 6 =4.8 (mol/l)
[B] = 4 - 6 = 3.4 (mol/l)
tính vận tốc lúc chất A mất đi 20% lương ban đầu là :
V = k [A]2 [B] = 2,5 4,82 3,4 = 195,84 (M.min-1)
Chương 3
Bài tập 3: Xác định đương lượng gam của một kim loại, biết khi kết tủa ion Cl từ d2 chứa 1,755 (g) NaCl thì thu được 4,275 (g) kết tủa Clorua kim loại đó Biết ĐNa = 23.
Lời giải:
Gọi A là kim loại cần tìm đương lượng gam
Ta có nNaCl = 1,755/58,5 = 0,03 (mol)
NaCl ==> Na+ + Cl
0,03 0,03 0,03 (mol)
=> mCl- = 0,03 x 35,5 = 1,065 (g)
=> mNa = 1,755 – 1,065 = 0,69 (g)
Theo đề bài ta có m↓ = 4,275 (g)
Mà m↓ = mA + mCl
-=> mA = m↓ - mCl- = 4,275 – 1,065
mA = 3,21 (g)
Áp dụng định luật Đương lượng ta có:
mA/ĐA = mNa/ĐNa
=>ĐA = (mA x ĐNa)/mNa = (3,21x23)/0,69
ĐA = 107 (g)
Kết luận :
ĐA = 107 (g)
Trang 4Chương 4
Bài tập 11 :
Tính (ŋ) khi điện phân dung dịch Na2SO4 trong nước ở 25°C với thế ngoài đặt vào 2 cực bằng thế phân hủy Eph = 2.21V
Lời giải :
Na2SO4 _=> 2Na+ + SO4
2-H2O <=> H+ + OH-
Ở anot : 2H+ + 2e => H2
Ở catot: 2OH- + 2e => O2 + H2O
Trong dung dịch Na2SO4 có [OH-] = [H+] = 10-7
Nên φ O2/2OH- = φ ° - 0.059log [OH-] = 0.4 - 0.059log 10-7 = 0.813 (v)
φ 2H+/ H2 = φ ° + 0.059log [H+] = 0.00 + 0.059log 10-7 = -0.413 (v)
ta có Epc = φ O2/2OH- - φ 2H+/ H2 = 1.326 (v)
ŋ = Eph - Epc = 2.21 – 1.326 = 0.984 (V)
Kết luận :
ŋ = 0.984 (V)
Trang 5Trình bày lời giải 2 bài tập trong mỗi chương từ chương I đến chương IV.
• Tìm hiểu , phân tích quá trình phá hủy của cọc thép chôn vùi trong nền đất.
Chương I:
Bài 1:
Tóm tắt: cho phản ứng : 2Al(R) +Fe2O3 (R) →2Fe(R) +Al2O3 (R)
,
∆H pu biết 250C, 1 atm khử 47,87g Fe2O3 tỏa ra 253,132 kJ
B, tính ∆H2980 s,Fe2O3R) =? biết 0 1669,79
,
Giải :
Ta có phản ứng : 2Al(R) +Fe2O3 (R) →2Fe(R) +Al2O3 (R)
A, cứ khử được 47,87 g Fe2O3 thì có -253,132 kJ
Vậy 1 mol hay 160g Fe2O3 thì có x kJ
) ( 06 , 846 87
, 47
) 132 , 253
(
160
kJ
⇒
Vậy 0 846,06( )
,
H pu =−
∆
B, vì phản ứng tỏa nhiệt nên :
∑
=
) ( , 298
0 ) ( , 298
0
,
H
) 2
( ) 2
) ( , 298
0 , 298
0
) ( , 298
0 , 298
0
,
H
R
R +∆ − ∆ +∆
∆
=
∆
0
,
∆H s Fe R H s Al R
0
) ( , 298
0 ,
)
1
( ⇔∆H pu =∆H s Al O R −∆H s Fe O R
0
) ( ,
79 , 1669 06
,
−
⇒
) / ( 73 , 823 06
, 846 79 , 1669
0
) ( ,
∆
⇒
Bài 4:
Tóm tắt : Đốt cháy 1 mol C6H6 (L) ở 250C, 1 atm thu được sản phẩm gồm có CO2 (k),H2O(L) tỏa ra
) ( ,
∆H s C H L (biết : 0 393,51( / )
) ( ,
H s CO K =−
) / ( 84 , 285
0
)
(
,
H s H O L =−
Trang 62 1 1 1
2
t
v = ⇒ =t v
Giải :
Ta có phản ứng : C6H6 O2 6CO2 3H2O
2
+
Theo giả thiết 0 3301,510( )
,
H pu =−
∆
Vì phản ứng tỏa nhiệt nên :
∑
=
) ( , 298
0 ) ( , 298
0
,
H
) 2
15 (
) 3
6
) ( , 298
0 , 298
0
) ( , 298
0 , 298
0
,
H
L H
∆
=
∆
⇔
2
15 (
) 84 , 285 (
3 ) 51 , 393 (
6 510
,
,
∆
−
− +
−
=
−
⇔
L H
C s
H
0 ,
58 , 3218 510
,
3301
L H
C s
H
∆
−
−
=
−
⇔
) / ( 929 , 82 510 , 3301 58
, 3218
0
,
H
L H
C
∆
⇔
Chương 2
Bài 5:
Tóm tắt :
Hệ số nhiệt độ của phản ứng γ =2,5
C
1 =150 thì t1 =16min
C
2 =200 thì t2 =?
C
3 =80 thì t3 =?
Giải :
gọi v1 là vận tốc phản ứng ở nhiệt độ T1 v2 là vận tốc phản ứng ở nhiệt độ T2
Vì vận tốc phản ứng tỉ lệ nghịch với thời gian thực hiện
phản ứng nên ta có:
(*)
Mặt khác ta có:
Thay vào (*) ta được:
Với: ; ;
2 1 10
T T
v =v γ −
2 1
1 2 10
T T
t t
γ −
=
0
T = K γ =2,5 t1 =16 min
Trang 7TH1:Thời gian thực hiện xong phản ứng ở( 2000C) T=473K
TH2:Thời gian thực hiện xong phản ứng ở( 800C ) T=353K
Bài 7:
Tóm Tắt:
Cho phản ứng A→B với k=8.10− 3min− 1
t=? để C còn lại -0,25 so với ban đầu S
Giải:
gọi a là nồng độ ban đầu của chất A:
tại thời điểm nồng độ A còn 0,25 so vs bđ,tức là đã pư 0,75a(M)
Bđ : a 0 M pư: 0,75a 0,75a M Còn lại: 0,25a 0,25a M vận tốc phản ứng tại thời điểm t là: ( )
Lấy tích phân 2 vế ta có:
Chương 3:
Bài 3:
Tóm tắt:
Xác định đương lượng gam của 1 kim loại, biết khi kết tủa ion Cl từ dd chứa 1,755g NaCl thì thu được 4,275 g kết tủa Clorua kim loại biết ĐNa= 23
Giải:
Gọi KL cần tìm là A, hóa trị n và Khối lượng phân tử là M
10
16
0,16 min 2,5
10
16
9765,625min 162,76 2,5
A → B
A A
A A
dC
dt dC kdt
C
0,25
0
3
ln 4
a t
A A a
dC kdt
C a
= −
Trang 8A + nNaCl →ACln (↓)
58,5n (M+ 35,5n) (g)
1,755 4,275 (g)
⇔4,275 58,5n = 1,755 (M + 35,5n )
⇔ M =
755 , 1
785 , 187
n Theo công thức tính Đượng Lượng ta có :
Đ =
n
M
trong đó : M là phân tử A
n là số ion hóa trị I trao đổi(trong trường hợp này bằng trị của A , do Cl hóa Trị I)
ĐA =
n
M A
=
n
n
755 1
785 , 187
= 755 , 1
785 , 187
= 107
Bài 8:
Đề bài : Áp suất hơi nước ở 42 0C bằng 61,5 mmHg Nếu ở cùng điều kiện này dung dịch
chứa 3 gam đường Glucôzơ (C6H12O6) trong 540 gam nước có độ giảm áp suất hơi
bằng bao nhiêu ?
Giải:
T=420C
P=61,5mmHg
mnuoc=540g g
→nnuoc=540:18=30 mol
mglucozo= 3 g→nglucozo=
180
3
= 60
1 mol Gọi :∆P là độ giảm áp suất hơi
P0là áp suất hơi cua r nước ban đầu
N là nồng độ phần mol của dường glucozo
+ dm
glucozo
glucozo
n n
10 55 5 30 60
160
1
−
=
Áp dụng ĐL vant hoff và Raoult ở cung nhiệt độ 420C và và áp suất 61,5mmHg là :
N P
P =
∆
0 ⇒ ∆P = N.P0= 5.55.10− 4.61,5=0.0341 mmHg
Trang 9Chương 4 :
Bài 1:
Tóm tắt : Tính M n+M =?
A, Cu nhúng trong dung dịch CuCl 0,001 M2
B, Pt nhúng trong dung dịch FeSO 0,01M và 4 Fe2(SO4)3 0,1 M
Giải:
A,
Ta có CuCl →Cu2+ +2Cl−
2
Cu e
Cu2 ++2 →
[ ]+ +
+
+
2
lg 059 , 0
Cu n
Cu
Cu Cu
ϕ
.lg(0,001) 0,2565( )
2
059 , 0 345 ,
=
B,
4
2
FeSO
( ) → + + 2 −
4
3 3
4
Fe
+ + + → 2
Fe
[ ] [ ]+
+ +
+
+
3
lg 059 , 0
Fe
Fe n
Fe
Fe Fe
ϕ
01 , 0
2 , 0 lg 059 , 0 77 ,
+
=
Bài 2:
Tóm tắt:
A, Tính E=? gồm : (ở 250C)
Cd nhúng trong dung dịch CdSO 4 10− 2M + Pb nhúng trong dung dịch Pb (NO3)2
1M
B, có nhận xét gì khi thay đổi C của muối mà không thay đổi tỉ số C
Giải: E=ϕ(+)−ϕ(−)
Gọi điện thế cực của dạng Cd2+Cd và Pb2+Pb là ϕ1 vàϕ2
(M) 0,01 0,01
CdSO : có Ta
? tính
*)
2 4
2 4
1
→
+
→
=
− + SO Cd
ϕ
Phương trình điện cực: Cd2 ++2e→Cd
Trang 10) 01 , 0 lg(
2
059 , 0
2 0 2
Cd
ϕ ϕ
= - 0,402 + (- 0,059) = -0,461(V)
(M) 1 1
2 )
Pb(NO
:
có
Ta
?
Tính
3
2 2
3 2
→
+
→
=
− + NO Pb
ϕ
Phương trình điện cực: Pb2 + +2e→Pb
) ( 126 , 0
) 1 lg(
2
059 , 0
2 0
2 0 2
2
V Pb
Pb Pb
Pb Pb
Pb
−
=
=
+
=
=
+
+ +
ϕ
ϕ ϕ
ϕ
Nhận thấy ϕ > ⇒2 ϕ1 Pb đóng vai trò cực dương
Cd đóng vai trò cực âm
) ( 335 , 0 ) 461 , 0 ( 126 , 0
1
Trang 11Tìm hiểu , phân tích quá trình phá hủy (ăn mòn) của
cọc thép chôn vùi trong nền đất.
Để có thể phân tích được quá trình cọc thép bị phá hủy hay nói cách khác là ăn mòn khi bị vùi trong nền đất thì trước hết ta cần tìm hiểu về tính xâm thực của đất,vì vậy sau đây ta sẽ đi khái niệm tính xâm thực của đất và tính xâm thực của đất phụ thuộc vào các yếu tố nào ???
+ tính xâm thực của đất:
Rất nhiều dụng cụ và thiết bị được chôm ngầm trong đất : ống dẫn nước , khí ,dầu ,cáp điện và điện thoại , cọc thép …nên hàng năm phải sửa chữa và thay thế 1 lượng lớn các loại kể trên vì bị hư hỏng do
ăn mòn Đất là môi trường không đồng nhất Tùy theo địa phương mà đặc tính của đất khác nhau rất nhiều
+ tính xâm thực của đất phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- độ thâm nhập của không khí và nước vào trong đất Bản thân độ thâm nhập này lại phụ thuộc cấu tạo hạt và độ xốp của đất
- độ ẩm của đất
- độ muối của đất
- độ dẫn điện
Trong thực tế người ta thường chỉ đo pH và độ dẫn điện của đất Trong đa số trường hợp pH trong khoảng từ 5 đến 8 ta có thể dự đôán đây la f 1 nền đất ẩm , axit,ít không khí ,độ dẫn điện tốt (>0,2
m
S )sẽ rất xâm thực Những số liệu dưới đây cho thấy sự tương quan giữu điện trở và tính xâm thực
của đất:
Tăng độ ẩm của đất sẽ tăng tính xâm thực của nó.Tuy nhiên nếu ẩm quá (15 đến 18%) sẽ làm giảm tính xâm thực vì oxi khó thâm nhập bề mặt kim loại Đất cát xâm thực hơn đất sét Đôi khi
ta cũng gặp đất axit (pH=3 đến 4) hoặc kiềm (pH=10 đến 12) các loại đất ày có tính xâm thực cao
Ngoài ra sự ăn mòn kim loại nói chung hay thép nói riêng khi ở trong môi trường đất còn chịu ảnh hưởng của vi sinh vật và nhiệt độ
* Quá trình ăn mòn điện hóa trong đất:
Ăn mòn điện hóa trong đất có quá trình catot là khử Oxi ,Trừ trường hợp đất rất axit thì có thể khử ion H+
Cấu trúc không đồng nhất của đất có thể tạo ra các cặp pin ăn mòn do thông khí oxi không đều Hình minh họa:
Trang 12(a) (b)
Hình thành cặp pin co không khí (oxi) không đều trong đất
(a) đặt ống với độ sâu không đều (b) độ xốp của đất khác nhau Hình trên minh họa 2 trường hợp thông khí không đều Nơi oxi đến nhiều hơn sẽ là catot,còn nơi oxi khó đến sẽ là anot dị phá hủy Các vùng anot và catot có thể cách xa nhau hàng trăm mét , thậm chí
là vài cây số
Ăn mòn trong có đặc điểm : thép bị phá hủy ở dạng ăn mòn điểm hố sâu , rỗ và chủ yếu ở mặt dưới của ống
Logan đưa ra công thực kinh ngiệm sau :
Ptn = k Τn trong đó : P là chiều sâu thâm nhập cực đại của vết rỗ , tạo thành tn
sau thời gian T
k là hệ số tỉ lệ
n là hằng số (phụ thuộc vào khối lượng và chủ yếu vào độ thông khí của đất :
-trong đất thông khí tốt (cát,á sét) thì n=0,1 đến 0,2 -trong đất thông khí kém (than bùn,đất xét nặng) n=0,6 đến 0,7 Trong phần lớn các loại đất thì quá trình ăn mòn xảy ra với kìm hãm quá trình catot do khó vận chuyển oxi đến bề mặt kim loại Trong đất xốp cũng có thấy kìm hãm quá trình anot Cong khi anot và catot xa nhau thì kìm hãm có điện trở
Trong khu vực công nhiệp , gần đường sắt chạy điện … các thiết bị ngầm trong đất cũng bị ăn mòn do dòng điện lạc
* Ăn mòn vi sinh :
-Ăn mòn vi sinh là sự ăn mòn trong điều kiện có tác dụng tăng cường của vi sinh vật và sản phẩm hoạt động của nó
-ăn mòn vi sinh có tính mùa rõ rệt , mạnh nhất trong mùa xuân ấm áp và ẩm ướt thuận lợi phát triển của vi khuẩn
-các vi khuẩn hiếu khí , cần oxi để hoạt động cũng như các vi khuẩn kỵ khí , không cần oxi đều làm phát triển ăn mòn
Biện pháp phòng tránh ăn mòn dưới đất
-Sơn , phủ ,bịt bọc kim loại bằng các lớp bitum hoặc polime (1 hoặc nhiều lớp)
-Bảo vệ điện hóa bằng dòng anot hi sinh (kim loại bảo vệ nối với kim loại khác có điện thế âm
hơn) Vật liệu anot hi sinh : Li,Na,K,Mg,Al,Zn…
-Bảo vệ anot bằng dòng ngoài :
Thiết bị cần bảo vệ được nối với cực âm của nguồn điện 1 chiều , còn điện cực phụ (anot) nối với cực dương
Trang 131-Thiết bị cần bảo vệ 2-chất độn dẫn điện 3-điện cực phụ (anot) 4-nguồn điện 1 chiều
CHƯƠNG 4: ĐIỆN HÓA HỌC
Bài 4
Tóm tắt: (pt) H2 /H1 // CH3COOH/H2 (pt)
PH2 = 1atm; CH+ 1M Ca = 0,01M
E = 0,1698 (v) ở 250C Tính Ka của CH3COOH =?
Giải
2H+ + 2e- →H2↑
Gọi nồng độ H+ ở hai điện cực là C1 (1M) và C2(mol/lit) trong dung dịch
CH3COOH.
Theo pt: C1 > C2 ⇒ E =
1
059 , 0 Lg = 0,1698 )
059 , 0
1689 , 0 (
⇔0,059 lg
2
1
C = 0,1698 ⇒C2 = 1,32 10-3 (M) C 1
2
− =10
CH3COOH ↔CH3COO -+ H+
Bđ: Ca 0 0 ⇒Ka =
2
2 2
C Ca
C
Pư: C2 C2 C2
Cb: Ca - C2 C2 Ca + C2 = 1,76.10-5
Bài 5
Tóm tắt:γ 0Fe2+/Fe = - 0,4 + (V); CP0Fe3+ = 0,77(V) ở 250C
a, CP0Fe3+ = ?
Trang 14b, K = ? nếu 2Fe3 +
2 + Fe (r) ↔ 3Fe2+ (d2) Giải:
a, pư : Fe3+ + 3e- ↔ Fe thực hiện pass 2 gđ
(1) : Fe3+ + 1e- ↔Fe2+; γ 0
1= 0,77 (V); ∆G10; n = 1 (2) : Fe2+ + 2e- ↔Fe; γ 0
2= - 0,44 (V); ∆G02 ; n = 2 (3) : Fe3+ + 3e- ↔Fe; γ 0
3= ? ; ∆G03 ; n = 3
Ta có: ∆0G3 = ∆G0
2 ⇔ γ 03 = γ 0
0
⇔ hay –n3Fγ 0
3 = n1Fγ 0
3 + (- n2Fγ 2
0)
⇔n3γ 0
3 = n1γ 0
1 + n2γ 2
0
⇒ γ 0
3
2 44 , 0 77 , 0
b, 2Fe3+(dd) + Fe(r) ⇔Fe3+ (dd)
số e trao đổi n = 2, E0 = γ 0Fe3+/Fe2+- CP0Fe2+/Fe = 0,77 – (-0,4) ADCT: lgk = = 20.,0591,21= 41 ⇒K = 1041
CHƯƠNG 3: DUNG DỊCH
Bài 17
Tóm tắt: Tính PH d2 = ?
a, PH = - lg [ ]H+ = lg [ ]0,01 = 2
b, POH = - lg [ ]OH− = lg [0,02] = 1,7
⇒PH = 14 – POH
c, Vì NH4OH là bazơ yếu
POH = -lg Kd2.Cd2 = -lg 1,76.10− 5.0,05 = 3
⇒PH = 14 – POH = 14 – 3 =11
d, Vì CH3OOH là axit yếu
PH = -lg Kd2.Cd2 = -lg 1,76.10− 5.0,01= 3.38
Bài 18
