Lớp công trình giao thông thành phố Khóa : 52Bài tập chuẩn bị1) bài tập các chương

Sự ăn mòn điện hóa của thép chôn vùi trong lòng đất :Thép là hợp kim của Fe-C gồm những tinh thể Fe tiếp xú trực tiếp với tinh thể C - Không khí ẩm có chứa H 2 O, CO 2 , O 2 …tạo ra lớp

Họ Và Tên : Vũ Đình Phúc Mã SV : 1109318

Lớp công trình giao thông thành phố Khóa : 52

Bài tập chuẩn bị

1) bài tập các chương

Chương 1

Bài 11/62

NA mol khí A có thể tích VA

NB mol khí B có thể tích VB

Khi trộn 2 khí với nhau chỉ xảy ra quá trình khuyech tán

Khi khuyech tán khí A: khuyech tán từ thể tích VA đến (VA + VB )

∆SA= nA.R.ln(

A

B A V

V

V +

) Khi khuyech tán khí B: khuyech tán từ thể tích VB đến (VA + VB)

∆SB= nB.R.ln(

B

B A V

V

V +

)

Do hàm entropi là hàm trạng thái có tính chất cộng

Nên ta có : ∆Shê = ∆SA + ∆SB

= nA.R.ln(

A

B A V

V

V +

) + nB.R.ln(

B

B A V

V

V +

) (1) Mặt khác :ban đầu T và P như nhau

A

B A A

B A

n

n n V

V

,

B

B A B

B A

n

n n V

V

(2)

Từ (1) và (2) ta có :

∆Shê = nA.R.ln(

A

B A n

n

n +

) + nB.R.ln(

B

B A n

n

n +

)

Ap dụng với A LÀ CH4 nA=1 mol

B là N2 nB= 1 mol

Khi đó ta có:

∆Shê= nA.R.ln(

A

B A n

n

n +

) + nB.R.ln(

B

B A n

n

n +

) = 1.8,14.ln2 +1.8,314.ln2 = 11,52 J/0K

Bài 14/63

ADCT : ∆G = ∆H – T.∆S

Do A và B là 2 khí lý tưởng sẽ không xảy ra phản ứng hóa học cũng như tương tác giữa chúng

ở t0=const thì ∆H=0 → ∆G = -T.∆S

khi trộn lẫn 2 khí với nhau chỉ xảy ra hiện tượng khuyech tán

Ap dụng với :A là H2 ,B là N2 với nA=nB=1 mol

Khi đó ta có

Khi khuyech tán khí A: khuyech tán từ thể tích VA đến (VA + VB )

∆SA= nA.R.ln(

A

B A V

V

V +

) Khi khuyech tán khí B: khuyech tán từ thể tích VB đến (VA + VB)

∆SB= nB.R.ln(

B

B A V

V

V +

)

Do hàm entropi là hàm trạng thái có tính chất cộng

Nên ta có : ∆Shê = ∆SA + ∆SB

= nA.R.ln(

A

B A V

V

V +

) + nB.R.ln(

B

B A V

V

V +

) (1) Mặt khác :ban đầu T và P như nhau

A

B A A

B A

n

n n V

V

,

B

B A B

B A

n

n n V

V

(2)

Từ (1) và (2) ta có :

∆Shê = nA.R.ln(

A

B A n

n

n +

) + nB.R.ln(

B

B A n

n

n +

)

→∆G = -T.∆S=-T.[ nA.R.ln(

A

B A n

n

n +

) + nB.R.ln(

B

B A n

n

n +

) ]

Áp dụng với A là H2 , B là N2 với nA=nB=1mol và T=300 0K

Khi đó tra có

∆G = -T.∆S=-T.[ nA.R.ln(

A

B A n

n

n +

) + nB.R.ln(

B

B A n

n

n +

) ] = - 300.[ 1.8,314.ln2 + 1.8,314.ln2]= -3457,69 J

Chương 2:

Bài 1/82

A + B → C

Ta có : CA=0,2 M ; CB=0,4 M

K= 6,5.10-4 M-1/s-1

Vì phản ứng llaf đơn giản nên bậc phản ứng của A và B là 1

Vận tốc của phản ứng là :

V=k CA. CB=6,5.10-4 0,2.0,4=5,2.10-5 M.s-1

Bài 4/83

CA =1,6 M

K= 4,5.105 s-1

Pt :A → B

Vì phản ứng trên là phản ứng đơn giản nên ta có:

Vận tốc của phản ứng là

V=k CA =4,5.105 1,6 = 7,2.105 M.s-1 = 4,32.103 M.min-1

Chương 3

Bài 13/135

Pt NaCl → Na+ + Cl

-Một phân tử NaCl điện ly ra 2 ion nên có q=2 , theo giả thiết độ điện li α=0,7

Áp dụng công thức α=

1

1

−

−

q

i

( i là hệ số van-hoff)

 i = α.(q-1) + 1 = 0,7.(2-1) +1=1,7

mặt khác

i =

molan

đ

d

C

k

t

∆

=> ∆tđ = i.kđ.Cmolan=1,7.1,86

5 , 58

117

=6,324 0C

mặt khác tđ=tđ -∆tđ =0-6,324=-6,324 0C

vậy nhiệt độ đông đặc của dung dịch A là -6,324 0C

Bài 21/136

Để kết tủa Fe(OH)3 khi đó

[Fe3+].[OH-]3 >TFe(OH)3

=>[OH-]=3

3 ) (

] [

3

+

Fe

T Fe OH

Co FeCl3 → Fe3++3Cl

0,1M 0,1M

Khi đó [OH-]=3

3 ) (

] [

3

+

Fe

T Fe OH

=3

38

1 , 0

10 8 ,

= 7,24.10-13

 [H+]= 13

14

24 , 7

10

−

−

=0,0138

 Khi đó ph= 1,86

Chương 4

Bài 1/202 tính thế điện cực ở 25 0C

a) CuCl2 → Cu2+ + 2Cl

-Có nồng đọ của CuCl2 là CM=0,001 M

 CM(CuCl 2 ) = 0,001 M

Ta có phản ứng điện cực: Cu2++ 2e ↔ Cu

Thế điện cực của Cu là

φ Cu Cu

+

2

=φ0 Cu

Cu2 +

+ 2

059 , 0 lg[Cu2+]=0,345+0,295.lg0,001=0,345-0,0885=0,256 V b) FeSO4→ Fe2+ + SO4

2-0,01M 2-0,01M

Fe2(SO4)3 → 2Fe3+ + 3SO4

2-0,1M 0,2M

Phản ứng điện cực : Fe3+ +1e→ Fe2+

Thế điện cực của sắt là ;

+

2

3

Fe

Fe

=φ0 +

+ 2

3

Fe

Fe

+ 1

059 , 0 lg[ ]

] [

2

3 +

+

Fe

Fe

=0,77+ 0,059.lg 010,

2 , 0

=0,77+ 0,076=0,846 V bài 9/203

Na2SO4 → 2Na+ + SO4

2-H2O ↔ H++ OH

2H++ 2e→ H2 (pt) H2‌‌‌‍‌‌‌‌‌| H+

2OH- -2e →

2

1

O2 + H2O (pt) O2| OH

-Sơ đồ pin phân cực

(pt) H2‌‌‌‍‌‌‌‌‌| H+ || OH-| O2 (pt)

Gọi φ1 là thế điện cực của H2‌‌‌‍‌‌‌‌‌| H+

Trong dung dịch Na2SO4 có [H+]=[ OH-]=10-7

Phương trình phân cực : H+ +1e→

2

1

H2

φ1= φ

2

H

H+

=0,059.lg10-7=-0,413 V

gọi φ2 là thế điện cực của O2| OH

-ta có

2

1

O2+ 2e+ H2O→ 2OH

-φ2= φ −

OH

O2

= φ0OH−

O2

+ 0590, lg[OH-]=0,401-0,059.lg10-7=0,401+0,413=0,814 V

ta thấy φ2 > φ1

catot, anot => tạo ra pin điện hóa

(-) (pt) H2‌‌‌‍‌‌‌‌‌| H+ || OH-| O2 (pt) (+)

Ta có Epc = Epin= φ2 - φ1= 0,814-(-0,413)=1,227 V

Quá thế của điện phân là

ADCT : η = Eph-Epc= 2,21 -1,227 =0,983 V

2) Tìm hiểu và phân tích quá trình phá hủy của cọc thép chôn vùi trong lòng đất , nêu phương pháp bảo vệ

Cọc thép chôn vùi trong nền đất xảy ra hiện tượng ăn mòn là do tác dụng của các yếu tố

tự nhiên như nước, oxy không khí với sắt

Sự ăn mòn hóa học trong cọc thép chôn vùi dứới lòng đất :

Sắt tiếp xúc với nước và khí oxy xảy ra hiện tương ăn mòn hóa học như sau

3Fe +4H2O → Fe3O4 + 4H2

3Fe +2O2→ Fe3O4

=> sắt trong cọc thép bị ăn mòn

Sự ăn mòn điện hóa của thép chôn vùi trong lòng đất :

Thép là hợp kim của Fe-C gồm những tinh thể Fe tiếp xú trực tiếp với tinh thể C

- Không khí ẩm có chứa H 2 O, CO 2 , O 2 …tạo ra lớp dung dịch chất điện li phủ lên bề mặt,thép làm xuất hiện vô số pin điện hóa mà Fe là cực âm, C là cực dương

- Ở cực âm xảy ra sự oxi hóa: Fe → Fe2++ 2e

- Ở cực dương xảy ra sự khử: 2H++ 2e → H2và O2+ 2H2O + 4e → 4OH

Tiếp theo: Fe2++ 2OH-→ Fe(OH)2

4Fe(OH)2+ O2(kk)+ 2H2O → 4Fe(OH)3

- Theo thời gian Fe(OH)3sẽ bị mất nước tạo ra gỉ sắt có thành phần chủ yếu là

Fe2O3.xH2O

=>Theo thời gian cọc thép chôn vùi trong nền đất bị ăn mòn

Sự ăn mòn sinh học trong cọ thép bị chôn vùi trong nền đất:

Các sinh vật trong đất bám vào coc thép tuy chúc không trực tiếp làm ăn mòn cọc thép nhưng trong quá trình tiếp xúc với cọc thép chúng bám ở cọc thép và tiết ra những dịch làm cọc thép bị ăn mòn

Cọc thép trong nền đất bị ăn mòn hóa học ăn mòn điện hóa và cả ăn mòn sinh học nữa khi đó nó sẽ làm phá hủy kết cấu thép trong cọc và ảnh hưởng tới kết cấu trong cả một công trình

Với các kết cấu khog được bảo vệ sau một năm cho thấy tùy thuộc vào môi trường nói chung lượng thép hao hụt từ 500 đến 2000g/m2 Ngoài ra còn làm suy giảm lực bám dính giữa thép với lớp phủ bảo vệ và gây ra ăn mòn điểm Đ iều đó dẫn tới mất khả năng bảo

vệ của các lớp phủ bên ngoài

Do sự ăn mòn ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng công trình nên chúng ta phải có những phương pháp thích hợp để bảo vệ:

Để bảo vệ cọc thép trong nền đất ta có các sau:

a) chế biến loại đất bao quanh thiết bị

- thêm các hóa chất vào trong đất để làm thay đổi tính chất ăn mòn hoặc tạo ra màng bảo vệ trên khắp bề mặt

- thay đổi chất ăn mòn xung quanh cọc thép bằng những vật liệu khác nhau hoặc đất có khả năng chống ăn mòn

- thay bằng cát có chứa cacbonatcanxi hoặc cát trung tính

b) bao phủ bề mặt bằng lớp cách và bảo vệ điện hóa

-bao phủ bề mặt bằng các lướp cách : sử dụng các vật liệu hữu cơ,xi măng và ngay cả kim loại bảo vệ

c) bảo vệ bằng phương pháp điện hóa

làm sạch ăn mòn bằng dòng điện dựa trên các phản ứng điện phân