NMHoàng Page 1 Câu 1 Có một chiếc pin như sau HgClHgKClddHClPHPt bhH ,)1(, 222 2 1 Viết các phản ứng xảy ra trong pin (gồm phản ứng trên các cực và phản ứng tổng quát) 2 Xác định pH Cho biết sức đ.Tính tốc độ ăn mòn của kẽm trong nước biển ở 250C. Cho biết thế ăn mòn bằng 0,85 V, nồng độ Zn2+ bằng 106moll, thế điện cực chuẩn của kẽm bằng 0,76 V, hệ số Tafel bằng 0,045 V và io,Zn = 102Acm2 .
Câu 1: Có pin sau: Pt , H ( PH 1) ddHCl KCl bh Hg Cl , Hg 1/ Viết phản ứng xảy pin (gồm phản ứng cực phản ứng tổng quát) 2/ Xác định pH Cho biết sức điện động pin 180C 0,332 V nhiệt độ điện cực calomel bão hòa 0,250 V (R = 8,314 J/K.mol; F = 96500 C) Giải: 1/ Cực dương (Cathode): Hg2Cl2 + 2e⇌ Cực âm (Anode): H2 ⇌ 2H+ + Trong pin: Hg2Cl2 + 2Hg + 2Cl 2eH2 2Hg + ⇌ 2Cl 2H+ + 2/ [ ] Câu 2: Trong số kim loại sau đây, kim loại bị ăn mịn khơng khí ẩm có pH = nhiệt độ 250C: Fe, Cu, Pb, Ag? Cho biết điện cực chuẩn kim loại tương ứng 0,44; +0,34; 0,126; +0,799 V Cho biết áp suất riêng phần oxy khơng khí ẩm 0,21 atm EO02 / H 2O 1.23V Để kim loại bị ăn mòn, nồng độ khơng nhỏ 10-6 mol/l Giải: Điều kiện để kim loại bị ăn mòn: Ở 250C: O2 + 4e + 4H+ ⇌ 2H2O ] ([ ) ( ( ) ) Thế điện cực KL: Fe ⇌ Fe2+ + 2e [ ] Cu ⇌ Cu2+ + 2e [ NMHoàng ] Page Pb ⇌ Pb2+ + 2e [ ] Ag ⇌ Ag+ + 1e [ ] Do tất EKL < Ekk ẩm nên tất kim loại bị ăn mịn Câu 3: Tính tốc độ ăn mòn kẽm nước biển 250C Cho biết ăn mòn -0,85 V, nồng độ Zn2+ 10-6mol/l, điện cực chuẩn kẽm 0,76 V, hệ số Tafel 0,045 V io,Zn = 10-2A/cm2 Giải: | Ta có: 2+ Zn ⇌ Zn Và: | { ( )} + 2e [ Suy ] { } Câu 4: Hai sắt thiếc tiếp xúc trực tiếp với dung dịch có pH = 4, đuổi hết oxy hòa tan (P H2 = 1atm) Sắt thiếc có bị ăn mịn dung dịch khơng? Tính sức điện động pin? Chấp nhận nồng độ ion tối thiểu để gây ăn mòn 10-6mol/l Cho biết chuẩn sắt thiếc – 0,44 – 0,14 V Trường hợp có hịa tan oxy vào dung dịch (PO2 = 0,21 atm) sức điện động pin ăn mòn bao nhiêu? Biết EO02 / H 2O 1.23V Giải: Đã đuổi hết Oxy: Anode: Fe ⇌ Fe2+ +2e Sn ⇌ Sn2+ + 2e Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 [ Ta thấy: Epin = Chưa đuổi hết Oxy: Anode: Fe ⇌ Fe2+ +2e Sn ⇌ Sn2+ + 2e NMHoàng ] [ ] [ ] nên Fe Sn bị ăn mòn Page Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 1/2O2 + 2H+ + 2e ⇌ H2O [ ([ ] ] ) [ ] [ ] ( ) Epin = Câu 5: Thiết lập pin tính sức điện động (ở 250C), viết phản ứng xảy pin phản ứng tổng quát từ điện cực sau: Ag , AgBr Br (C Br 0.34) E 0.07V Fe 3 (C Fe3 0.1), Fe 2 (C Fe2 0.02) Pt E 0.77V Giải: | ‖ | Ở Anode: Ag + Br ⇌ AgBr + 1e Ở Cathode: Fe3+ + 1e ⇌ Fe2+ Ở pin: Ag + Br + Fe3+ ⇌ AgBr + Fe2+ [ ] [ ] [ ] Suy ra: Epin = + = 0,811 – 0,098 = 0,713 (V) Câu 6: Dựa vào đo ăn mịn sắt mơi trường có pH = 250C, khơng có hịa tan oxy song lại bão hịa khí 3ydro, ta thấy ăn mịn -0,398 V 1/ Hãy tính tốc độ hịa tan sắt 2/ Tính mật độ dịng trao đổi phản ứng thoát Hydro sắt Cho biết điện cực chuẩn sắt -0,44 V; nồng độ Fe2+ 0,02 mol/l; mật độ dòng trao đổi sắt 9.10 -7 A/cm2; R = 8,14 J/K.mol; F = 96500 C; hệ số chuyển điện tích = 0,5 Giải: { Ta có: ( )} Fe ⇌ Fe2+ + 2e [ { Suy ra: 2H+ + 2e ⇌ H2 | Ta có: NMHồng | ] ( { )} ( { } )} Page Suy ra: { ( { )} } Câu 7: Tính tốc độ ăn mịn phản ứng xảy kim loại chất khử cực biết hiệu hai điện Nernst tương ứng 0,45 V, hệ số Tafel bc ba 0.1V ; mật độ dòng trao đổi trình anốt cathode 10-1 A/m2 Giải: | Ta có: | Mà { ( )} √ | | √ { { ( )} αa = α c ( )} √ { } Câu 8: Khi tiến hành đo tốc độ ăn mòn thép CT3 nước biển phương pháp ngoại suy Tafel người ta thu phương trình biểu diễn đoạn thẳng nhánh anốt có dạng sau: Eanode = -0,4183 + 0,050logi (Eanode : Volt; i : mA/cm2) Hãy xác định: 1/ Hệ số chuyển điện tích thực nghiệm trình anốt (thực nghiệm) cb 2/ Điện điện cực cân trình anốt ( E Fe ) Biết 2 / Fe trình đo người ta sử dụng điện cực so sánh calomel bão hòa Với Ecalomel 0.24V ;i 0, Fe 109 mA / cm Giải: Ta có: Eanode = 0,4183 + 0,05logi ( Từ ( ) ( ) ) suy ra: { NMHồng Page Câu 9: Có pin sau: Pt , H ( PH 1) ddHCl(a 0.15) KCl bh AgCl , Ag 1/ Viết phản ứng xảy điện cực phản ứng tổng quát 2/ Xác định sức điện động pin 250C Cho biết điện cực chuẩn bạc-bạc clorua 0,222 V Giải: Ở anode: 0,5H2 ⇌ H+ + 1e Ở cathode: AgCl + 1e ⇌ Ag + ClỞ pin: 0,5H2 + AgCl ⇌ H+ + Ag + Cl2 Ở 250C: [ ] Câu 10: Một sắt có tổng diện tích 1000 cm nhúng vào dung dịch muối kẽm, đóng vai trị cathode bình điện phân (anốt bình điện phân điện cực trơ) Xác định bề bày lớp kẽm bám vào cathode sau 25 phút biết mật độ dòng trung bình 2,5 A/dm2 Tỷ trọng kẽm 7,15 g/cm3, trọng lượng nguyên tử kẽm 65 Giải: Cathode: Zn2+ + 2e ⇌ Zn Ta có: I = i.A = 2,5.1000.10-2 = 25 (A) Theo định luật Faraday: Thể tích Zn bám vào Cathode: Độ dày Zn bám vào Cathode: Câu 11: 1/ Dựa vào tiêu chí nhiệt động lực để tiên đoán khả bị ăn mòn hay bền vững vật liệu kim loại tiếp xúc với dung dịch? Viết phương trình phản ứng cho phép tiên đốn kim loại có bị ăn mòn tiếp xúc với dung dịch trường hợp sau: a/ H+ tham gia phản ứng cathode b/ Oxi tham gia phản ứng cathode 2/ Cho biết pH = sắt có bị ăn mịn không (xét hai trường hợp trên)? Chấp nhận điều kiện ăn mòn PH2=1atm, PO2 = 0,21atm, tiêu chuẩn sắt 0,44 V, EO02 / H 2O 1.23V , nồng độ Fe2+ 10-6 mol/l 3/ Tính sức điện động pin ăn mịn hai trường hợp NMHoàng Page Giải: KL bị ăn mịn ngược lại a H tham gia vào Cathode: Ở Anode: M ⇌ Mn+ + ne Ở Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 + [ [ Nếu ] ] KL bị ăn mịn ngược lại b Oxy tham gia phản ứng Cathode: Ở Anode: M ⇌ Mn+ + ne Ở Cathode: O2 + 4H+ + 4e ⇌ 2H2O Nếu [ ] ([ ] ) KL bị ăn mịn ngược lại a H+ tham gia vào Cathode: Ở Anode: Fe ⇌ Fe2+ + 2e Ở Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 [ [ Ta thấy: ] ] nên điều kiện Fe bị ăn mòn b Oxy tham gia vào Cathode: Ở Anode: Fe ⇌ Fe2+ + 2e Ở Cathode: 0,5O2 + 2H+ + 2e ⇌ H2O [ ([ Ta thấy: ] ] ) ( ) nên KL bị ăn mịn a Khi có H+ tham gia: Epin = + - = 0,177 + 0,617 = 0,44 (V) b Khi có Oxy tham gia: Epin = + - = 1,04 + 0,617 = 1,657 (V) NMHoàng Page Câu 12: Viết phản ứng xảy cho sắt vào dung dịch H2SO4 0,1M Xác định tốc độ ăn mòn sắt dung dịch trên, tính theo đơn vị sau: g/cm2.s; m/s; mm/năm Cho biết mật độ dòng ăn mòn 7,94 10-4A/cm2, khối lượng riêng sắt 7,8g/cm3, trọng lượng nguyên tử sắt 56 Giải: Ở Anode: Ở Cathode: Theo định luật Faraday: Câu 13: 1/ Dựa vào tiêu chí nhiệt động lực học để tiên đốn khả ăn mịn hay bền vững vật liệu kim loại tiếp xúc với dung dịch? Hãy viết phương trình cho phép tiên đốn kim loại bị ăn mịn tiếp xúc với dung dịch trường hợp sau: a/ H+ tham gia phản ứng cathode b/ Oxi tham gia phản ứng cathode 2/ Dựa vào tiêu chí nhiệt động cho biết khả ăn mòn thiết (thế tiêu chuẩn -0,136) dung dịch “nước” có pH = có hịa tan oxy PO2 = 0,21 atm, chấp nhận chuẩn oxy +0,41V nồng độ Sn 2+ 10-6 mol/l Giải: KL bị ăn mịn ngược lại a H tham gia vào Cathode: Ở Anode: M ⇌ Mn+ + ne Ở Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 + [ [ Nếu ] ] KL bị ăn mòn ngược lại b Oxy tham gia phản ứng Cathode: Ở Anode: M NMHoàng ⇌ Mn+ + ne Page Ở Cathode: O2 + 4H+ + 4e Nếu ⇌ 2H2O [ ] ([ ] ) KL bị ăn mịn ngược lại Ở anode: Sn ⇌ Sn2+ + 2e Cathode: O2 + H2O + 2e ⇌ 2OH[ ] ( Ta thấy: [ ] ( ) ) nên điều kiện Sn bị ăn mịn Câu 14: Tính cường độ dịng ăn mịn (Icorr) điện ăn mòn (Ecorr) kẽm diện tích cm2 tiếp xúc với sắt có diện tích 100 cm 2, mơi trường nước 25oC Cho biết mật độ dòng trao đổi 10 -6 A/cm2, nồng độ ion 10-6 mol/l chuẩn kẽm sắt tương ứng 0,76V -0,44V Giải: Zn Fe ⇌ Zn2+ + 2e [ ] [ ] ⇌ Fe2+ + 2e Ta thấy: nên Fe Cathode Zn Anode | Ta có: | √ | | { { | | | | √ √ { { √ √ NMHoàng )} ( )} ( )} { } { ( ( ( ) )} ( ) Page Câu 15: Khi nhúng kim loại vào dung dịch có pH = 5,5, điện bề mặt kim loại đo -0,3 Volt (SHE) Thanh kim loại có bị ăn mịn dung dịch hay không? Khi trường hợp sau xảy ra: 1/ Dung dịch đuổi hết khí hịa tan (cho PH2 = 1atm) 2/ Dung dịch khơng đuổi khí (cho PO2 = 0,21atm; EO02 / H 2O 1.23V ) 3/ Tính sức điện động pin ăn mịn Giải: n+ Ở Anode: M ⇌ M + ne Đã đuổi hết khí: Ở Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 [ Ta thấy: ] nên KL khơng bị ăn mịn Chưa đuổi hết khí: Ở Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 + O2 + 2H + 2e ⇌ H2O [ ] ([ ] ) Ta thấy: nên KL bị ăn mòn Epin = + - = 0,5715 + 0,3 = 0,8715 (V) Câu 16: Có pin viết sau: Sn Sn 2 ( a 0.35) Pb 2 (a 0,001) Pb 1/ Xác định dấu điện cực viết phản ứng xảy điện cực phản ứng tổng quát 2/ Xác định sức điện động pin 25 0C Cho biết điện cực chuẩn thiếc chì -0,14V -0,1265V Giải: 2+ Sn ⇌ Sn + 2e Pb2+ + 2e ⇌ Pb Ta thấy: Pin: Anode: Pb [ ] [ ] nên Pb Anode Sn Cathode | ‖ | ⇌ Pb2+ + 2e Cathode: Sn2+ + 2e ⇌ Sn Phản ứng tổng quát: Pb + Sn2+ ⇌ Pb2+ + Sn Epin = NMHoàng ⁄ Page E(volt) Câu 17: Sử dụng giản đồ đường cong phân cực Hãy cho biết: 1/ Ý nghĩa điểm A, B, C, D 2/ So sánh tốc độ ăn mòn kim loại M dung dịch axit có mặt chất oxy hoá 3/ Xác định gần điện ăn mòn tốc độ ăn mòn hệ Fe3+->Fe2+ 0.6 2H+->H2 0.4 sum(ic) M->M+ 0.2 sum(ia) D C C D -0.2 B B AA -0.4 -0.6 -0.8 -1 logi (mA/cm2) -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 Giải: A: Tốc hộ ăn mịn kim loại M mơi trường H+ B: Tốc độ ăn mòn kim loại M mơi trường H+ có mặt chất oxy hóa Fe3+ D: Tốc độ khí H2 kim loại M mơi trường H+ có mặt Fe3+ C: Tốc độ tạo thành Fe2+ môi trường H+ có chứa Fe3+ Tốc độ ăn mịn kim loại M mơi trường H + có mặt chất oxy hóa Fe3+ lớn tốc độ ăn mịn kim loại M H+ khơng có mặt chất oxy hóa Fe3+ Dựa vào đồ thị: Ecorr = 0,17 (V) log(icorr) = 4,22 (mA/cm2) icorr = 104,22 = 6,03.10-5 (mA/cm2) NMHoàng Page 10 Câu 21: Dựa vào đồ thị cho biết: 1/ Ý nghĩa điểm A, B, C, D, E X 2/ So sánh ảnh hưởng chất oxy hóa thêm vào 3/ Có nhận xét sử dụng chất oxy hóa để đưa kim loại vào trạng thái thụ động E (V) E D C X B A logi Giải: NMHoàng Page 14 Câu 22: Cho hai hợp kim A B (có khả thụ động) có thơng số điện hóa bảng sau: Ecorr(V) Hợp -0,40 kim A Hợp -0,20 kim B icorr(A/m2) a Epass(V) ipass(A/m2) 10-6 +0,25 0,0 10-5 Equá thụ động(V) +0,7 10-6,4 +0,25 +0,3 10-6 +1,2 1/ Vẽ đường cong phân cực trình ăn mịn hai hợp kim 2/ Hợp kim dễ dàng bảo vệ phương pháp bảo vệ anốt hơn? Tại sao? Giải: E(V) 1,8 1,6 Hợp kim B 1,4 1,2 Hợp kim A 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 log i (A/cm2) Hợp kim A dễ dàng bảo vệ phương pháp Anode hợp kim A bắt đầu thụ động âm so với hợp kim B: NMHoàng Page 15 Câu 23: Hãy trình bày chế hình thành màng oxyt nhôm (γ – Al2O3) phương pháp anôt hố; chế nhuộm màu màng nhơm Muốn tăng chiều dày màng oxyt nhôm cần phải thay đổi thông số kỹ thuật nào? Tại sao? Giải: Cơ chế hình thành màng nhơm Oxyt (γ – Al2O3) phương pháp Anode hóa: QT Anode: Al Al3+ + 3e 4OH O2 + 2H2O + 4e Quá tình chia thành nhiều giai đoạn: 2OH- O2- + H2O O2 O- + e O O+e 2O O2 2Al3+ + 3O2- Al2O3 2Al + 3O Al2O3 + QT Cathode: 2H + 2e H2 Nhơm cho vào dung dịch điện ly xảy phản ứng sau: 2Al + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2 Màng hình thành tác dụng với dung dịch chất điện ly: Al2O3 + 3H2SO4 Al2(SO4)3 + 3H2O Cơ chế nhuộm màu màng nhôm: Do màng Oxide có nhiều lỗ xốp nên có khả hấp phụ chất màu hữu cơ, vô cơ, chất màu tác dụng với màng Oxide tạo thành hợp chất hóa học Ngồi ra, phản ứng tạo màu xảy lỗ xốp làm cho màng Oxide có màu Muốn tăng chiều dày màng Oxyt nhôm cần thay đổi thông số: QT Anode: Tăng dòng ic chuyển dịch sang tái tạo Al3+ (khơng tăng q nhiều dẫn đến dịng giới hạn nóng cục bộ, làm hịa tan màng) Kết hợp khuấy trộn tốc độ vừa phải làm ion Al3+, O2- xa xa bề mặt kim loại Thêm chất phụ gia, chất oxy hóa Sử dụng bể than Anode hóa có lớp vỏ Hạ nhiệt độ dung dịch điện ly QT hòa tan: Tiến hành nhiệt độ thấp, H 2SO4 lỗng (khơng q lỗng độ dẫn điện giảm) NMHồng Page 16 Câu 24: 1/ Hãy vẽ đường cong phân cực phản ứng ăn mòn kim loại Fe dung dịch axit tính điện ăn mịn (Ecorr) tốc độ ăn mòn (icorr) từ đồ thị vẽ cb 7 Phản ứng: Fe = Fe2+ + 2e; E Fe2 / Fe 0.45V ; i0, Fe / Fe 10 A / cm ; a 0.25V 2H+ + 2e = H2; E Hcb / H 0.12V ; i0, H / H 106 A / cm ; c 0.25V 2 2/ Sử dụng đồ thị cho biết tốc độ ăn mòn kim loại Fe thay đổi khi: a/ Tăng nồng độ ion H+ b/ Làm giảm phản ứng hoà tan anode Giải: E(V) -0,12 Ecorr -0,45 -7 -6 log icorr log i (A/cm2) Ta có: √ | | √ { √ ( { ( { { ⁄ ⁄ { √ )} ⁄ ( ⁄ )} )} } ( ⁄ )} Khi tăng nồng độ ion H+ pH giảm tăng nên theo đồ thị icorr,Fe tăng Khi giảm phản ứng hòa tan Anode tức i0, Fe giảm theo đồ thị icorr,Fe giảm NMHồng Page 17 Câu 25: Để bảo vệ cơng trình thép đặt biển, người ta sử dụng phương pháp bảo vệ protector (anode hi sinh) Những kim loại sau dùng làm protector tốt nhất: Al; Zn; Cd; Ni? Tại sao? Hãy giải thích kim loại cịn lại Cho biết điện điện cực chuẩn kim loại môi trường nước là: 0 E Fe 0.440V / SHE; E Al0 3 / Al 1.660V / SHE; E Zn 0.763V / SHE; 2 2 / Fe / Zn 0 ECd 0.402V / SHE; E Ni 0.230V / SHE 2 2 / Cd / Ni Giải: Phương pháp bảo vệ Protector phân cực Cathode cách nối kim loại cần bảo vệ với kim loại khác điện cực âm Ta thấy: -1,66 < -0,763 < -0,44 < -0,402 < -0,23 Nên Al dùng làm protector tốt Al điện cực âm nên dễ dàng bị ăn mòn bảo vệ tốt cho vật liệu cần bảo vệ Câu 26: Dựa vào kiện sau để vẽ đồ thị E-logi phản ứng ăn mòn sắt dung dịch bảo hồ hydro khơng chứa oxy, với pH=3 * Đối với trình anốt: Fe = Fe2+ + 2e Nồng độ ion Fe2+ dung dịch: CFe2+=2 10-6 mol/l Mật độ dòng trao đổi Fe dung dịch trên: io,Fe=10-8 A/cm2 Điện điện cực chuẩn Fe: E Fe 0.44V 2 / Fe * Đối với trình cathode: 2H+ +2e = H2 Mật độ dòng trao đổi ion H+ dung dịch trên: io,H2(Fe)=10-7 A/cm2 Cho biết số Tafel tất trường hợp 0,25V 1/ Hãy xác định điện ăn mòn (Ecorr) tốc độ ăn mòn (icorr) sắt 2/ Mật độ dòng bảo vệ cathode phải để tốc độ ăn mòn sắt Rút kết luận cho trường hợp này? Giải: Quá trình Anode: Fe ⇌ Fe2+ + 2e + Quá trình Cathode: 2H + 2e ⇌ H2 [ ] [ ] Ta có: βFe = βH = 0,25 { | NMHoàng | { ( ( )} )} Page 18 √ | | √ { √ ( )} { { ( } )} E(V -0,117 Ecorr -0,608 -8 -7 log icorr log i (A/cm2) Để icorr NMHồng Page 19 Câu 27: Hãy trình bày chế hình thành màng phốt phát kim loại đen phương pháp hóa học; Chiều dày cấu trúc màng phụ thuộc vào thông số kỹ thuật nào? Giải: Nhúng mẫu thép vào dung dịch muối Photphat dạng hòa tan, thường sử dụng Mn(H2PO4)2.H2O, MnHPO4, Fe(H2PO4)2 hay MonoPhotphat Zn Có dạng tổng sau: Me(H2PO4)2 Q trình hình thành lớp Photphat hóa: QT Anode: Fe Fe2+ +2e QT Cathode: 2H+ + 2e H2 Các phản ứng phân hủy: 4Me(H2PO4)2 ⇌ MeHPO4 + Me3(PO4)2 + 5H3PO4 Tạo ion H+: Me(H2PO4)2 ⇌ Me2+ + 2H2PO4H2PO4- ⇌ H+ + HPO42- HPO42- ⇌ H+ + PO43- Lớp dung dịch gần sát bề mặt mẫu thép đạt đến bão hòa kết tinh lên bề mặt thép tạo thành lớp phủ Photphat Thời gian Photphat hóa khoảng 35 – 50 phút, nhiệt độ dung dịch trì khoảng 96 – 98oC Thời gian, chiều dày, cấu trúc lớp Photphat phụ thuộc vào yếu tố: Kim loại Phương pháp gia công bề mặt trước Photphat hóa Nhiệt độ Tạp chất có dung dịch (SO42-, Cl-) Tỷ số acid chung acid tự Câu 28: 1/ Hãy sử dụng kiện để vẽ đường cong phân cực phản ứng ăn mòn kim loại Zn dung dịch axit lỗng với pH=5; tính điện ăn mịn (Ecorr) tốc độ ăn mòn (icorr) kẽm (bỏ qua phản ứng khử phân cực khác) Phản ứng: Zn=Zn2++2e E Zn 0.76V ; i0, Zn2 / Zn 10 3 A / cm ; a 0.25V ; C Zn2 10 4 mol / l 2 / Zn 2H+ + 2e = H2 i0, H ( Zn) 106 A / cm ; c 0.25V 2/ Sử dụng đồ thị cho biết tốc độ ăn mòn kim loại Zn thay đổi khi: a/ Tăng nồng độ ion H+ b/ Giảm hệ số Tafel phản ứng cathode Giải: NMHoàng Page 20 Quá trình Anode: Zn ⇌ Zn2+ + 2e Quá trình Cathode: 2H+ + 2e ⇌ H2 [ ] [ √ | √ | ] √ { ( { ⁄ ⁄ )} } { ( -3 log icorr )} E(V -0,295 E'corr E''corr Ecorr -0,878 -6 log i'corr log i (A/cm2) log i''corr Khi tăng nồng độ ion H + pH giảm tăng icorr tăng Khi giảm hệ số Tafel phản ứng Cathode độ dốc đường cong phân cực giảm nên icorr giảm NMHoàng Page 21 Câu 29: 1/ Hãy viết phản ứng q trình ăn mịn thép nước 25 oC Vẽ minh hoạ phản ứng lên đồ thị E-logi 2/ Dựa chế phản ứng (hoặc đồ thị vẽ) xác định tốc độ ăn mịn thép Cho biết màng sản phẩm hình thành Fe(OH) có chiều dày 0,05 cm; nồng độ oxy hòa tan nước 0,25 10-3mol/l; Hệ số khuyếch tán oxy nước 2 10-5cm2/s Giải: Câu 30: 1/ Hãy sử dụng kiện để vẽ đường cong phân cực phản ứng ăn mòn kim loại M dung dịch axit; tính điện ăn mịn (Ecorr,M) tốc độ ăn mòn (icorr,M) Phản ứng: M = M+ + e; E Mcb / M 0.7V ; i0, M 108 A / cm ; a 0.25V 2H+ + 2e = H2; E Hcb / H 0.1V ; i0, H ( M ) 106 A / cm ; c 0.25V 2/ Sử dụng đồ thị trên, biết mật độ dòng giới hạn phản ứng khử 10-5 A/cm2 Hãy xác định lại điện ăn mòn (Ecorr,M) tốc độ ăn mòn (icorr,M) Giải: | √ | √ { √ { ( )} { ( } )} √ | | √ √ { NMHoàng { ( { ( )} } )} Page 22 E(V) 0,1 Ecorr -0,7 -8 -6 log icorr log i (A/cm2) Câu 31: Sơ đồ hệ thống bảo vệ cathode dịng ngồi lắp đặt sau (hình 1a) sơ đồ đường cong phân cực bảo vệ kim loại mơi trường axit khơng có oxy hịa tan (hình 1b), mơi trường trung tính hay kiềm có oxy hịa tan (hình 1c) phân cực cathode khoảng 120mV so với điện ăn mòn 1/ Hãy cho biết tên đánh số hình 1a 2/ Hãy xác định tốc độ ăn mòn kim loại trước bảo vệ tốc độ ăn mòn kim loại sau áp đặt mật độ dịng điện nguồn ngồi (i ađ) hai hình 1b 1c 3/ Hãy giải thích mơi trường axit sử dụng phương pháp bảo vệ cathode dịng ngồi khơng thực tế cịn mơi trường trung tính có oxy hịa tan kinh tế NMHồng Page 23 V A E(V) 2+ Ecorr 120mV hình 1a FeFe + 2e E(V) A/cm 0,1 2+ 100 FeFe + 2e Ecorr hình 1c 120mV + 2H +2eH2 iađ hình 1b A/cm 10 -6 10 -3 10 -2 Giải: Số 1: Thiết bị cần bảo vệ Số 2: Anode phụ (Protector) Số 3: Chất bọc Protector Số 4: Nguồn điện chiều Số 5: Điện cực so sánh Hình 1c: Mơi trường ăn mịn: trung tính (kiềm yếu) Khi chưa có dịng ngồi: icorr, TB = 100 (μA/cm2) = (A/m2) Khi áp đặt vào hệ dịng ngồi (120mV) iađ = 100 (μA/cm2) icorr,TB = 0,1 (μA/cm2) Hình 1b: Mơi trường ăn mịn: acid Khi chưa có dịng ngồi: icorr,TB = 10-3 (A/cm2) = 10 (A/m2) Khi áp đặt vào hệ dịng ngồi (120mV) iađ = 10-2 (A/cm2) icorr = 10-6 (A/cm2) Trong môi trường acid sử dụng phương pháp bảo vệ Cathode dịng ngồi khơng thực tế cần dịng ngồi có cường độ lớn, cịn mơi trường trung tính hay kiềm yếu dịng ngồi cần cường độ nhỏ nên kinh tế NMHoàng Page 24 Câu 32: Dựa vào đo ăn mòn sắt mơi trường có pH = 3, 250C khơng có hịa tan oxy song lại bão hịa khí hydro, ta thấy ăn mòn -0,398 V, hệ số Tafel trình anốt a= 0,04 V, trình cathode c=-0,12V 1/ Hãy tính tốc độ hịa tan sắt 2/ Tính mật độ dịng trao đổi phản ứng hydrơ sắt 3/ Tính mật độ dịng bảo vệ cathode tốc độ ăn mòn giảm tới Cho biết điện cực chuẩn sắt -0,44 V; hoạt độ Fe2+ 0,02 mol/l; mật độ dòng trao đổi sắt 9.10 -7 A/cm2; Giải: Quá trình Anode: Fe ⇌ Fe2+ + 2e + Quá trình Cathode: 2H + 2e ⇌ H2 [ { ] ( )} { } [ | | { ] ( )} Để icorr Câu 33: Cho sơ đồ pin: (-) ZnZnCl2AgCl,Ag (+) Viết phản ứng xảy cực pin Tính G, H S phản ứng 250C Cho biết sức điện động pin 250C E = 1,015V; hệ số nhiệt độ sức điện động: ( ) Giải: Cực âm (quá trình Anode): Zn ⇌ Zn2+ + 2e Cực dương (quá trình Cathode): 2AgCl + 2e ⇌ 2Ag + 2ClTrong pin: Zn + 2AgCl ⇌ 2Ag + ZnCl2 Ta có: ΔG = -nFE = -2.96500.1,015 = -195895 (J) ΔH = ΔG + TΔS = -195895 - 298.94,956 = -224191,888 (J) NMHoàng Page 25 Câu 34: Cho sơ đồ pin: (-) Pt,H2(P=1atm)HClHg2Cl2,Hg (+) Viết phản ứng xảy cực pin Tính G0, H0 S0 phản ứng 1mol chất Cho biết 200C 300C sức điện động chuẩn pin Giải: Cực âm (quá trình Anode): H2 ⇌ 2H+ + 2e Cực dương (quá trình Cathode): Hg2Cl2 + 2e ⇌ 2Hg + 2ClTrong pin: H2 + Hg2Cl2 ⇌ 2Hg + 2H+ ( ) ( ) { Câu 35: Cho sơ đồ pin: (-) Ag,AgClKClbhHg2Cl2 ,Hg (+) Viết phản ứng xảy cực pin Tính G, H S phản ứng 250C Cho biết sức điện động pin 250C E = 0,0455(V); hệ số nhiệt độ sức điện động: ( ) Giải: Cực âm (quá trình Anode): 2Ag + 2Cl⇌ 2AgCl + 2e Cực dương (quá trình Cathode): Hg2Cl2 + 2e ⇌ 2Hg + 2ClTrong pin: 2Ag + Hg2Cl2 ⇌ 2AgCl + 2Hg Ta có: ΔG = -nFE = -2.96500.0,0455 = -8781,5 (J) ΔH = ΔG + TΔS = -8781,5 + 298.65,234 = 10658,232 (J) NMHồng Page 26 Câu 36: Ở 250C có phản ứng sau: Cd + PbCl2 = CdCl2 + Pb Viết sơ đồ pin cho phản ứng trên; viết phản ứng xảy cực pin Tính sức điện động pin có phản ứng xảy hoạt độ ion Cd2+ hoạt độ ion Pb2+ 10-6 (mol/l) Tính hiệu ứng nhiệt phản ứng (H) Cho biết điện cực chuẩn của: ; ; hệ số nhiệt độ sức điện động ( ) Giải: | ‖ | Sơ đồ pin: Cực âm (quá trình Anode): Cd ⇌ Cd2+ + 2e Cực dương (quá trình Cathode): Pb 2+ + 2e ⇌ Pb [ ] [ ] Epin = + - = -0,303 + 0,579 = 0,279 (V) Ta có: ΔG = -nFE = -2.96500.0,279 = -53847 (J) Suy ra: ΔH = ΔG + TΔS = -53847 - 298.92,64 = -81453,72 (J) Câu 37: Cho phản ứng: Pb + 2AgCl = PbCl2 + 2Ag Viết sơ đồ pin cho phản ứng trên; viết phản ứng xảy cực pin Tính G, H S phản ứng cho; biết sức điện động pin 250C E = 0,49(V) hệ số nhiệt độ sức điện động: ( ) Giải: | ‖ | Sơ đồ pin: Cực âm (quá trình Anode): Pb ⇌ Pb2+ + 2e Cực dương (quá trình Cathode): 2AgCl + 2e ⇌ 2Ag + 2Cl2 ΔG = -nFE = -2.96500.0,49 = -94570 (J) ΔH = ΔG + TΔS = -94570 - 298.35,898 = -105267,604 (J) NMHoàng Page 27 Câu 38: Ở 250C có phản ứng sau: Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu Viết sơ đồ pin cho phản ứng trên; viết phản ứng xảy cực pin Tính sức điện động pin có phản ứng xảy hoạt độ ion Zn2+ hoạt độ ion Cu2+ 10-6 (mol/l) Tính hiệu ứng nhiệt phản ứng (H) Cho biết điện cực chuẩn của: ; ; hệ số nhiệt độ sức điện động: ( ) Giải: | ‖ | Sơ đồ pin: Cực âm (quá trình Anode): Cực dương (quá trình Cathode): [ ] [ Zn ⇌ Zn2+ + 2e Cu2+ + 2e ⇌ Cu ] Epin = + - = 0,163 + 0,937 = 1,1 (V) Ta có: ΔG = -nFEpin = -2.96500.1,1 = 212300 (J) Suy ΔH = ΔG + TΔS = 212300 + 298.19,3 = 218051,4 (J) NMHoàng Page 28 ... NMHoàng Page 23 V A E(V) 2+ Ecorr 12 0mV hình 1a FeFe + 2e E(V) A/cm 0 ,1 2+ 10 0 FeFe + 2e Ecorr hình 1c 12 0mV + 2H +2eH2 iađ hình 1b A/cm 10 -6 10 -3 10 -2 Giải: Số 1: Thiết bị cần bảo vệ Số 2:... tan (hình 1b), mơi trường trung tính hay kiềm có oxy hịa tan (hình 1c) phân cực cathode khoảng 12 0mV so với điện ăn mòn 1/ Hãy cho biết tên đánh số hình 1a 2/ Hãy xác định tốc độ ăn mòn kim loại... Khi có mặt chất oxy hóa tốc độ ăn mòn Fe tăng Dựa vào đồ thị: Ecorr ≈ 0 ,18 (V) log(icorr) = 4,35 (A/cm2) icorr = 10 4,35 = 4,47 .10 -5 (A/cm2) NMHoàng Page 11 E(volt) Câu 19 : Sử dụng giản đồ