Vì môi trường đã đuổi hết oxi nên chỉ có thể xảy ra quá trình khử phân cực hydro - Điều kiện để xảy ra sự khử phân cực hydro: EHcb > EM - Theo đề bài thì thiếc bị ăn mòn trong môi trườ
Trang 1 BÀI GIỮA KỲ : Tóm tắt đề bài:
• Thế ăn mòn : ϕăn mòn= -0.85V
• [Zn2+] = 10-6 M, ϕo Zn2+ = -0.76V
• Mật độ dòng ăn mòn: io = 10 -2 (A/m2)
• Hệ số Tafel : Ba = 0.045V
xác định tốc độ ăn mòn của kẽm ở điều kiện trên
Bài giải
• Tại nhiệt độ 25oC, theo phương trình Nernst ta có:
ϕZn2+ = ϕo Zn2+ + lg[Zn 2+] = -0.76 + lg(10-6 ) = -0.937V
• Xác định quá thế:
ɳ= ϕăn mòn - ϕZn2+ = -0.85 – (-0.937) = 0.087V
• Phương trình Butler-Volmer cho điện cực đơn:
i= ia +ic = io.exp( - io.exp( () Với điều kiện chỉ xảy ra quá trình anot
Khi đó () i= ia = io exp(
logia = lgio + với ba = = 0.045V
logia = lg(10-2) +
ia = 0.86 A/m2
• Tốc độ ăn mòn của kẽm trong nước biển ở 25oC :
km = = 2,9.10-4 ( g/m2.s ) = 2,9.10-7 ( Kg/m2.s )
= = 4,1.10-11 (m/s)
= 4,1.10-11 .103 .365.24.3600= 1,29 (mm/năm)
Bài 14.6/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở
Tại anot: ƞa = bax = 0.045x = 0.135V
Trang 2 Tại catot: ƞc = bcx = -0.12x = -0.96V
Bài 14.7/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở
- Trong môi trường pH = 4 ( môi trường axit) có 2 khả năng ăn mòn là khử phân cực hydro và oxi Vì môi trường đã đuổi hết oxi nên chỉ có thể xảy ra quá trình khử phân cực hydro
- Điều kiện để xảy ra sự khử phân cực hydro: EHcb > EM
- Theo đề bài thì thiếc bị ăn mòn trong môi trường pH=4 Do đó Sn Sn2+ + 2e
Lúc này, môi trường gồm 2 ion: H+ và Sn2+ Xét khả năng ăn mòn của Fe trong môi trường này
- Xét khả năng ăn mòn của Fe với ion Sn2+: Fe + Sn2+
- Giả sử sắt bị ăn mòn bởi ion Sn2+ Khi đó, ta có phương trình : Fe + Sn2+ Fe2+ + Sn (1)
Tại anot: Fe Fe2+ + 2e
= + = -0.44 + x lg (10-6) = -0.617 (V)
Tại catot: Sn2+ + 2e Sn
= + = -0.14 + x lg (10-6) = -0.317 (V)
Khi đó : Epin= ϕ+ - ϕ- = -0.317 + 0.617 = 0.3 (V) ˃ 0
phản ứng (1) tự xảy ra
Sắt bị ăn mòn trong môi trường có ion Sn2+(*)
- Xét khả năng ăn mòn của Fe trong môi trường có ion H+
- Theo kết quả (*) thì ta thấy Sn2+ bị Fe chuyển về Sn, vì thế ta có thể xem Sn như một điện cực để H2 sinh ra bám vào Do đó , ta có sơ đồ pin như sau: (-) Fe/Fe2+ // H+/H2,Sn (+)
Tại anot : Fe Fe2+ + 2e
= + = -0.44 + x lg (10-6) = -0.617 (V)
Tại catot: H+ + 2e H2
- Ta có : ƞ = ΔE - ΔEcb
Với : ΔE = - = 0 – (- 0.14) = 0.14 (V) ΔEcb = - = + 0.317
Trang 3 0.53 = 0.14 – ( + 0.317 ) = -0.073 (V)
- Ta thấy : ˃ Fe bị ăn mòn
Vậy sắt bị ăn mòn trong dung dịch trên
Bài 14.8/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở
TÓM TẮT ĐỀ
• Dung dịch có pH=3, bão hòa H2
• ba= 0.04 ; bc= -0.12 V
• = -0.398V
• io = 9.10-7 A/Cm 2
• [ Fe] = 10-6 M
• Tính tốc độ ăn mòn của Fe
BÀI GIẢI
Tại anot: Fe Fe2+ + 2e
= + = -0.44 + x lg (10-6) = -0.617 (V)
Quá thế : ƞa = - = -0.398+ 0.617 = 0.219 (V)
Mật độ dòng anot: ia= io.lg(ƞa/ba) = 9x10-7.lg(0.219/0.04)= 6.6x10-7(A/Cm2)
Tại catot: H+ + 2e H2
= -0.059x pH = -0.059x 3 = -0.177V
Quá thế: ƞc = - = -0.398 + 0.177 = -0.221 V
Mật độ dòng catot: ic= -io.lg(ƞc/bc) = -9x10-7.lg(-0.221/-0.12)= -2.4x10-7(A/Cm2)
itổng= ia+ ic = 4.2x10-7(A/Cm2)
Tốc độ ăn mòn của sắt:
km = = 1.2x10-10 ( g/cm2.s ) =1.2x10-9 ( Kg/m2.s )
= = 1.5x10-13 (m/s)
=1.5x10-13.103 .365.24.3600= 0.005 (mm/năm)
Bài 14.9/trang 282- sách 116bài tập hóa lý cơ sở
Kim loại có các khả năng ăn mòn sau đây
1 Trong môi trường axit có 2 khả năng xảy ra phản ứng sau:
Trang 4… trang 277/ sách 116baif tập hóa lý cơ sở
Áp dụng
1 Sắt tiếp xúc với môi trường có pH=3 ( [Fe2+] = 10-6), PH2= 10 -6
Sơ đồ pin: Fe/Fe2+ (10-6)//H+(pH=3)/H2(10-6)
Tại anot: Fe Fe2+ + 2e
= + = -0.44 + x lg (10-6) = -0.617 (V)
Tại catot: H+ + 2e H2
= -0.059x pH – 0.03xlg(PH2) = -0.059x 3 – 0.03xlg(10-6) = 0.003V
Khi đó : E = - = 0.003+ 0.617 = 0.62V ˃0
Fe bị ăn mòn
2 Thiếc tiếp xúc với môi trường có pH=7 ( [Sn2+] = 10-6), PH2= 10 -6
Tại anot: Sn2+ + 2e Sn
= + = -0.136 + x lg (10-6) = -0.313(V)
Tại catot: H+ + 2e H2
= -0.059x pH – 0.03xlg(PH2) = -0.059x 7 – 0.03xlg(10-6) = -0.233V
Khi đó : E = - = -0.233+ 0.313 = 0.08V ˃0
Sn bị ăn mòn
3 Thiếc tiếp xúc với môi trường có pH=7 ( [Sn2+] = 10-6), PO2= 0.2atm
Tại anot: Sn2+ + 2e Sn
= + = -0.136 + x lg (10-6) = -0.313(V)
Tại catot: 2H+ +O2 + 2e H2O
= 1.23 -0.059xpH – 0.015xlg(PO2) = 1.23-0.059x 7 – 0.015xlg(0.2) = 0.827V
Khi đó : E = - = 0.827+ 0.313 = 1.14V ˃0
Sn bị ăn mòn
Trang 5Bài 14.10 (Trang 283, sách 116 Bài tập hóa lý cơ sở, Lâm Ngọc Thiềm)
Tính tốc độ ăn mòn của kim loại sắt với chất khử phân cực là Hidro Biết rằng hệ số Tafel bc = 2ba = 0,1 V
và dòng trao đổi đối với mỗi quá trình anod và catod là bằng nhau và bằng 10-1 A/m2
Cho biết thế điện cực chuẩn của sắt là -0,44 V và [Fe2+] = 10-6 M Chấp nhận điều kiện pH =7 và PH2= 1 atm
(Chú ý xảy ra cơ chế ăn mòn pin đoạn mạch)
Giải:
sơ đồ pin: (-) Fe/Fe2+//H+/H2 (+)
EFe2+/Fe = -0,44 + lg 10-6 = -0,617 V
EH+/H2 = - 0,059.7 -0,03.lg1=- 0,413 V
E = - 0,413 + 0,617 = 0,204V
Eo = 0,44 V
Nên ɳ = Eo - E = 0,44 – 0,204 = 0,236
Ta có ɳ = β.lg
Với β = bc + ba = 0,1 + 0,1/2 = 0,15 V
Iam = 3,744 (A/m2)
Do ăn mòn điện hóa theo cơ chế của 1 pin điện đoạn mạch nên mật độ dòng ăn mòn:
Iam =ia= 3,744 (A/m2)
Tốc độ ăn mòn:K = = =1,086.10-3 (g/m.h)